第

十

四

章熱學(xué)

內(nèi)能

理論

子動

講分

第1

象、

擴散現(xiàn)

理解

。2.

計算

量的

物理

微觀

進行

數(shù)，會

羅常

加德

阿伏

1.知道

目標

學(xué)習(xí)

的

解物體

系，理

的關(guān)

距離

子間

與分

勢能

分子

力、

分子

知道

。3.

運動

、熱

運動

布朗

念。

的概

內(nèi)能

實

■夯

知識

必備

物體分子的L⑴分子的直徑:數(shù)量級為Him

是由大小1—(2)分子的質(zhì)量：數(shù)量級為l<)如kg

大量

分子

阿伏加德NA=6.02X1(Nmol-L是聯(lián)系宏觀物理

蛆成羅常數(shù)『量和微觀物理量的橋梁

的

擴散丕且物質(zhì)能夠彼此進入對方的現(xiàn)象。溫

現(xiàn)象度越高,擴散得越圾

(1)定義：懸浮在液體中的小顆粒的無

規(guī)則運動

分子

布朗(2)實質(zhì)：布朗運動反映「遮住分子的

-熱運

運動無規(guī)則運動

動

分(3)特點：顆粒越小，運動越蠅;溫度

子越高，運動越激烈

動

理

論(1)定義：分子的永不停息的無規(guī)則

運動

熱運

動(2)特點：分子的無規(guī)則運動和溫度有

關(guān).溫度越高,分子運動越劇烈

溫跡|——切達到熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的溫度

度

和

溫

兩種

標一攝氏溫標和熱力學(xué)溫標關(guān)系：T=/+273.15K

Z一溫標

（―⑴分了?動能是分了?熱運動所具有動能

分子的（2）分子熱運動的平均動能是所有分子熱運動動能

動能的平均值,溫度是分子熱運動平均動能的標志

（3）分了?熱運動的總動能是物體內(nèi)所仃分子熱運動

動能的總和

物

體廠由分子間的相對位宜決定的能

的分了?的

一在微觀上,與分子間距離仃關(guān)

內(nèi)勢能

能—在宏觀上.與物體的體積有關(guān)

（1）定義：物體中所有分子?的熱運動動能與分子

一勢能的總和

物體的

內(nèi)能一（2）決定因素：溫度、體積和物質(zhì)的最

3.一⑶改變物體內(nèi)能的兩種方式：做功和熱傳遞

1.思考判斷

（1）布朗運動是固體小顆粒中固體分子的運動。（X）

（2）分子間同時存在引力與斥力，分子力是二者合力的表現(xiàn)。（J）

（3）溫度、分子動能、分子勢能或內(nèi)能只對大量分子才有意義。（J）

（4）任何物體都有內(nèi)能。（J）

（5）當(dāng)分子力表現(xiàn)為引力時，分子勢能隨分子間距離的增大而增大。（J）

（6）內(nèi)能相同的物體，它們的平均分子動能一定相同。（X）

（7）若不計分子勢能，則質(zhì)量和溫度相同的氫氣和氧氣具有相同的內(nèi)能。（X）

2.關(guān)于溫度和內(nèi)能，下列說法正確的是（）

A.分子質(zhì)量不同的物質(zhì)如果溫度相同，物體分子的平均動能也相同

B.物體的內(nèi)能變化時，它的溫度一定改變

C.同種物質(zhì)，溫度高的內(nèi)能肯定比溫度低的內(nèi)能大

D.物體的內(nèi)能等于物體的勢能和動能的總和

答案A

3.兩個分子由距離很遠逐漸靠攏到很難再靠近的過程中，分子間作用

力的大小將（）

A.先減小后增大B.先增大后減小

C.先增大后減小再增大D.先減小后增大再減小

答案C

4.（多選）關(guān)于分子動理論，下列說法正確的是（）

A.若已知氣體的摩爾體積和阿伏加德羅常數(shù)，可求出一個氣體分子的體積

39A/X10-3

C.每個鉆石分子直徑的表達式為（單位為m）

NM兀

D.每個鉆石分子直徑的表達式為（單位為m）

N:\pn

答案A

解析?？死@石物質(zhì)的量（摩爾數(shù)）為〃=°；子，所含分子數(shù)為N=〃NA=°2￥\

選項A正確，B錯誤；鉆石的摩爾體積7單位為nP/mol）,每個鉆石

P

分子體積為%=}="義1°【設(shè)鉆石分子直徑為乩則％聯(lián)立解得d

NApNx3

=36/<101單位為選項c、口錯誤。

NA/?兀

2.（氣體分子的估算）（2024?山東濰坊模擬）肺活量檢測是中學(xué)生體質(zhì)檢測中的一項

重要內(nèi)容。肺活量指一次盡力吸氣后，再盡力呼出的氣體量。在某次體質(zhì)檢測中

發(fā)現(xiàn)某男同學(xué)肺活量為3500mL,在呼出的氣體中水蒸氣大約占總體積的6%o

已知此時水蒸氣的密野=0.6kg/m3,水蒸氣的摩爾質(zhì)量M=i8g/mol,阿伏加德

羅常數(shù)NA=6X1023morL關(guān)于該學(xué)生這次呼出氣體說法正確的是（）

A.水蒸氣的體積為2.1X10—3m3

B.含有的水分子的物質(zhì)的量為0.07mol

C.含有的水分子的數(shù)量為4.2X1021個

D.含有的水蒸氣的質(zhì)量為1.26XIO”g

答案C

-43

解析一次呼出的水蒸氣的體積囁=6%P=6%X3500XIO=m3=2.1X10m,

A錯誤；一次呼出的水蒸氣的質(zhì)量w=pr^=0.6X2.1X10-4kg=1.26X10-4kg=

0.126g,D錯誤；含有的水分子的物質(zhì)的量〃mol=0.007mol,B錯

M18

誤；含有的水分子的個數(shù)N=〃NA=0.007X6X1（P個=4.2X1021個，c正確。

3.（液體分子的估算）（多選）已知阿伏加德羅常數(shù)為NA（mo「），某液體的摩爾質(zhì)量

為M（kg/mol）,該液體的密度為"kg/rrP）,則下列敘述中正確的是（）

A.1kg該液體所含的分子個數(shù)是?

B.1個該液體分子的質(zhì)量是/（kg）

NA

C.1個該液體分子占有的空間是?（nP）

pNx

D.該液體的摩爾體積是"（m3/mo1）

P

答案ACD

解析1kg該液體的物質(zhì)的量為L（mol）,所含分子數(shù)目〃A正確；

每個分子的質(zhì)量加o=?（kg）,B錯誤；每個分子所占空間匕=〃?°=乜（m>C

NAp

正確；該液體的摩爾體積為“（nf/mol）,D正確。

P

考點二擴散現(xiàn)象布朗運動與熱運動

擴散現(xiàn)象、布朗運動與熱運動的比較

現(xiàn)象擴散現(xiàn)象布朗運動熱運動

活動微小固

分子分子

主體體顆粒

分子的運動，發(fā)生在分子的運動，不能通

比分子大得多的微粒

區(qū)別固體、液體、氣體任過光學(xué)顯微鏡直接觀

的運動

何兩種物質(zhì)之間察到

共同

（1）都是無規(guī)則運動；（2）都隨溫度的升高而更加激烈

點

聯(lián)系擴散現(xiàn)象、布朗運動都反映分子做無規(guī)則的熱運動

I跟蹤訓(xùn)練

4.（擴散現(xiàn)象）（多選）關(guān)于擴散現(xiàn)象，下列說法正確的是（）

A.溫度越高，力、散進行得越快

B.擴散現(xiàn)象是不同物質(zhì)間的一種化學(xué)反應(yīng)

C.擴散現(xiàn)象是由物質(zhì)分子無規(guī)則運動產(chǎn)生的

D.擴散現(xiàn)象在氣體、液體和固體中都能發(fā)生

答案ACD

5.（布朗運動）把墨汁用水稀釋后取出一滴放在高倍顯微鏡下觀察，可以看到懸浮在

液體中的小炭粒在不同時刻的位置，每隔一定時間把炭粒的位置記錄下來，最后

按時間先后順序把這些點進行連線，得到如圖1所示的圖像，對于這一現(xiàn)象，下

列說法正確的是（）

A.炭粒的無規(guī)則運動，說明碳分子運動也是無規(guī)則的

B.越小的炭粒，受到撞擊的分子越少，作用力越小，炭粒的不平衡性表現(xiàn)得越不

明顯

C.觀察炭粕運動時,可能有水分子擴散到載物片的玻璃中

D.將水的溫度降至零攝氏度，炭粒會停止運動

答案C

解析圖中的折線是每隔一定的時間炭粒的位置的連線，是由于水分子撞擊做無

規(guī)則運動而形成的，說明水分子的運動是無規(guī)則的，不能說明碳分子運動也是無

規(guī)則的，A錯誤；炭粒越小，在某一瞬間跟它相撞的水分子數(shù)越少，撞擊作用的

不平衡性表現(xiàn)得越明顯，B錯誤；擴散現(xiàn)象可發(fā)生在液體和固體之間，故觀察炭

粒運動時，可能有水分子擴散到載物片的玻璃中，C正確；將水的溫度降低至零

攝氏度，炭粒的運動會變慢，但不會停止，D錯誤。

6.（分子熱運動）以下關(guān)于熱運動的說法正確的是（）

A.水流速度越大，水分子的熱運動越劇烈

B.水凝固成冰后，水分子的熱運動停止

C.水的溫度越高，水分子的熱運動越劇烈

D.水的溫度升高，每個水分子的運動速率都會增天

答案C

解析分子熱運動與宏觀運動無關(guān)，只與溫度有關(guān)，故A錯誤；溫度升高，分子

熱運動更劇烈，分子平均速率增大，并不是每一個分子運動速率都會增大，故C

正確，D錯誤；水凝固成冰后，水分子的熱運動不會停止，故B錯誤。

考點三分子力、分子勢能、平均動能和內(nèi)能

1.分子力與分子勢能的比較

二分子力F分子勢能Ep

?

圖像

尸隨尸增大而減小,，?增大,尸做正功，Ep減

隨分r<r)

表現(xiàn)為斥力小

子間

尸增大，尸先增大后，,增大，尸做負功,縣增

距離

減小，表現(xiàn)為引力大

的變

尸=門尸引=尸斥，F(xiàn)=0品最小，但不為零

化情

引力和斥力都很微

況/,>1OroEp=O

弱，尸=0

2.分子動能、分子勢能、內(nèi)能、機械能的比較

分子動能分子勢能內(nèi)能機械能

由分子間相對所有分子的熱物體的動能、

分子無規(guī)則運

定義位置決定的勢運動動能和分重力勢能和彈

動的動能

能子勢能的總和性勢能的總和

跟宏觀運動狀

決定溫度（決定分溫度、體積、態(tài)、參考系和

分子間距

因素子平均動能）物質(zhì)的量參考平面的選

取有關(guān)

溫度、內(nèi)能等物理量只對大量分子才有意義，對單個或少量分子

說明

沒有實際意義

I跟蹤訓(xùn)練

7.（分子力與分子勢能）（2024?遼寧大連質(zhì)量監(jiān)測）設(shè)甲分子在坐標原點。處不動，

乙分子位于，?軸上，甲、乙兩分子間作用力與分子間距離關(guān)系如圖2中曲線所示,

尸>0表現(xiàn)為斥力，/<0表現(xiàn)為引力。。、權(quán)。為，?軸上三個特定的位置，現(xiàn)把乙

分子從4處由靜止釋放（設(shè)無窮遠處分子勢能為零），則（）

A.乙分子從。到c,分子力先減小后增大

B.乙分子運動到c點時，動能最大

C.乙分子從。到5分子力先做正功后做負功

D.乙分子運動到c點時，分子力和分子勢能都是零

答案B

解析由題圖可知，乙分子從。到c,分子力先增大后減小，故A錯誤；從。到

分子間作用力為引力，引力做正功，動能一直增加，當(dāng)乙分子運動到c點左側(cè)

時，分子力為斥力，斥力做負功，所以乙分子運動到c點時，動能最大，故B正

確；乙分子從。到c,分子力一直做正功，故C錯誤；乙分子運動到c點時，分

子力為零，但由于分子力一直做正功，所以分子勢能應(yīng)小于零，故D錯誤。

8.（溫度與內(nèi)能）（多選）下列關(guān)于溫度及內(nèi)能的說法中正確的是（）

A.溫度是分子平均動能的標志，所以兩個動能不同的分子相比，動能大的分子溫

度高

B.兩個不同的物體，只要溫度和體積相同，內(nèi)能就相同

C.質(zhì)量和溫度相同的冰和水，內(nèi)能不同

D.溫度高的物體不一定比溫度低的物體內(nèi)能大

答案CD

解析溫度是大量分子熱運動的宏觀體現(xiàn)，單個分子不能比較溫度高低，選項A

錯誤；物體的內(nèi)能由溫度、體積、物質(zhì)的量及物態(tài)共同決定，選項B錯誤，C正

確；質(zhì)量不確定，只知道溫度的關(guān)系，不能確定內(nèi)能的大小，選項D正確。

9.（內(nèi)能與機械能）（多選）關(guān)于物體的內(nèi)能和機械能，下列說法正確的是（）

A.把物體緩慢舉高，其機械能增加，內(nèi)能不變

B.盛有氣體的容器做加速運動時，容器中氣體的內(nèi)能必定會隨之增大，容器的機

械能一定增大

C.電流通過電阻后電阻發(fā)熱，它的內(nèi)能增加是通過“做功”方式實現(xiàn)的

D.物體的機械能可以為但是內(nèi)能不可能為零

答案ACD

-提升素養(yǎng)能力（限時：35分鐘）

A級基礎(chǔ)對點練

對點練1微觀量的估算

1.（多選）若以"表示水的摩爾質(zhì)量，/表示在標準狀況下水蒸氣的摩爾體積，2表示

在標準狀況下水蒸氣的密度，NA表示阿伏加德羅常數(shù)，加0、%分別表示每個水分

子的質(zhì)量和體積，下列關(guān)系式中正確的有（）

AM=P"

mo

D.〃7（）="

NA

答案ACD

解析由于〃=〃匕則變形得〃70=〃，故A、D正確；由于水蒸氣

moNA

中水分子之間有空隙，所以NA%V匕則水蒸氣的密度為〃=，＜故B錯誤,

VNAVO

C正確。

2.（多選）已知銅的摩爾質(zhì)量為M（kg/mol）,銅的密度為Mkg/nf）,阿伏加德羅常數(shù)

為NA（mol「）。下列判斷正確的是（）

A.1kg銅所含的原子數(shù)為NA

B.1m3銅所含的原子數(shù)為“NA

P

c.i個銅原子的質(zhì)量為y（kg）

NA

3

D.銅原子的直徑為6?⑺）

npN\

答案CD

解析1kg銅所含的原子數(shù)為N=J,NA,故A錯誤；1m3銅所含的原子數(shù)為N=

〃NA=PR故B錯誤；1個銅原子的質(zhì)量〃尸?（kg）,故C正確；1個銅原子的

MNA

3

體積為P=?（m3）,又憶=，兀.（$3,聯(lián)立解得〃=62（m）,故D正確。

QNA32TipNK

3.（2024?山東淄博模擬）某潛水員在岸上和海底吸入空氣的密度分別為1.3kg/m3和

2.1kg/m3,空氣的摩爾質(zhì)量為0.029kg/mol,阿伏加德羅常數(shù)NA=6.02XIO?，mol

-|o若潛水員呼吸一次吸入2L空氣，試估算潛水員在海底比在岸上每呼吸一次

多吸入空氣的分子數(shù)約為（）

A.3X1021B.3X1022

C.3X1023D.3X1024

答案B

解析設(shè)空氣的摩爾質(zhì)量為"，在海底和岸上的密度分別為小和p岸，一次吸入空

氣的體積為匕在海底和在岸上分別吸入的空氣分子個數(shù)為〃海和〃岸，則有〃海

='海），〃饞=「吸，多吸入的空氣分子個數(shù)為△〃=〃海一〃岸，代入數(shù)據(jù)得加

MM

=3X1022個，故B正確。

對點練2擴散現(xiàn)象布朗運動和熱運動

4.為了減少病毒傳播，人們使用乙醇噴霧消毒液和免洗洗手液，兩者的主要成分

都是泗精，則下列說法正確的是（）

A.使用免洗洗手液洗手后，手部很快就干爽了，是由于液體分子擴散到了空氣中

B.在房間內(nèi)噴灑乙醇消毒液后，會聞到淡淡的酒味，與分子運動無關(guān)

C.在房間內(nèi)噴泗乙醇消毒液后，會聞到淡淡的酒味，這是酒精分子做布朗運動的

結(jié)果

D.使用免洗洗手液洗手后，洗手液中的酒精由液體變?yōu)橥瑴囟鹊臍怏w的過程中，

分子間距不變

答案A

解析因為一切物質(zhì)的分子都在不停地做無規(guī)則運動，所以使用免洗洗手液時，

手部很快就干爽了，這是擴散現(xiàn)象，故A正確；在房間內(nèi)噴灑乙醇消毒液后，會

聞到淡淡的酒味，這是酒精分子擴散運動的結(jié)果，證明了酒精分子在不停地做無

規(guī)則運動，不屬于布朗運動，故B、C錯誤；洗手液中的酒精由液體變?yōu)橥瑴囟?/p>

的氣體的過程中，溫度不變，分子平均動能不變，但是分子之間的距離變大，故

D錯誤。

5.（多選）關(guān)于布朗運動和分子的熱運動，下列說法中正確的是（）

A.布朗運動就是分子的熱運動

B.布朗運動的激烈程度與懸浮微粒的大小有關(guān)，說明分子的運動與懸浮微粒的大

小有關(guān)

C.布朗運動雖不是分子運動，但它能反映分子的運動特征

D.布朗運動的激烈程度與溫度有關(guān)，這說明分子運動的激烈程度與溫度有關(guān)

答案CD

解析布朗運動是懸浮微粒的無規(guī)則運動，不是分子的運動，間接反映了液體分

子永不停息地做無規(guī)則運動，A錯誤，C正確；懸浮微粒越小，布朗運動越顯著,

這是由于懸浮微粒周圍的液體分子對懸浮微粒撞擊的不平衡引起的，不能說明分

子的運動與懸浮微粒的大小有關(guān)，R錯誤：溫度越高，布朗運動越激烈，說明溫

度越高，分子運動越激烈，D正確。

6.關(guān)于分子動理論和內(nèi)能，下列說法中正確的（）

A.碎玻璃不能拼在一起，是由于分子間距離太大，斥力大于引力

B.擴散現(xiàn)象是分子熱運動直接形成的，而布朗運動不是分子熱運動

C.墨水中的小炭粒所做的不停地?zé)o規(guī)則運動，是懸浮在液體中的固體分子的運動

D.內(nèi)能大的物體溫度一定高，溫度高的物體內(nèi)能一定大

答案B

解析碎玻璃不能拼在一起，是由于分子間距離太大，分子間的作用力幾乎為零,

故A錯誤；擴散現(xiàn)象是分子熱運動直接形成的，而布朗運動是分子無規(guī)則運動對

微粒的碰撞不平衡造成的，不是分子本身的熱運動，故B正確；墨水中的小炭粒

所做的不停地?zé)o規(guī)則運動，是墨水分子的無規(guī)則運動對懸浮在液體中的固體顆粒

的碰撞不平衡形成的，不是固體分孑本身的無規(guī)則運動，故C錯誤；物體的內(nèi)能

跟物體的質(zhì)量、溫度、狀態(tài)和物質(zhì)的種類等多種因素有關(guān)，因此內(nèi)能大的物體溫

度不一定高，溫度高的物體內(nèi)能不一定大，故D錯誤。

對點練3分子力、分子勢能、平均動能和內(nèi)能

7.（多選）（2024?安徽蕪湖高三測評）兩分子間的作用力/與分子間距離尸的關(guān)系如圖

1中曲線所示，曲線與，?軸交點的橫坐標為，旬。相距很遠的兩分子在分子力作用

下，由靜止開始相互接近。若兩分子相距無窮遠時分子勢能為零，下列說法正確

的是（）

A.在廠＞n）階段，/做正功，分子動能增大，分子勢能減小

B.在內(nèi)八）階段，尸做負功，分子動能減小，分子勢能也減小

C.在尸=小時，分子勢能最小，分子動能最大

D.分子動能和分子勢能之和在整個過程中不變

答案ACD

解析在Am階段，兩分子間的分子力為引力，兩分子在分子力作用下，由靜止

開始相互接近，分子力做正功，分子動能增大，分子勢能減小，故A正確；在K/o

階段，分子力為斥力，分子力做負功，分子動能減小，分子勢能增大，故B錯誤；

在尸=尸。時，分子勢能最小，分子動能最大，故C正確；在整個過程中，只有分

子力做功，分子動能和分子勢能之和保持不變，故D正確。

8.（多選）如圖2所示，甲分子固定在坐標原點O,乙分子沿x軸運動，兩分子間的

分子勢能4與兩分子間距離x的關(guān)系如圖所示。羽中分子勢能的最小值為一員，

若兩分子所具有的總能量為零，則下列說法中正確的是（）

A.乙分子在，點（X=X2）時，加速度最大

B.乙分子在尸點（x=X2）時，動能為Eo

C.乙分子在。點（x=xi）時，處于平衡狀態(tài)

D.乙分子的運動范圍為xNxi

答案BD

解析乙分子在尸點（X=X2）時，分子勢能最小，可知該點分子力為零，加速度為

零，即加速度最小，故A錯誤；乙分子在尸點時分子勢能為一瓦，兩分子所具有

的總能量為零，則其動能為瓦，故B正確；乙分子在尸點時，分子勢能最小，分

子力為零，處于平衡狀態(tài)，故C錯誤；當(dāng)xai時分子勢能為正，總能量為零，動

能應(yīng)為負，是不可能的，因此分子的運動范圍為