7内能和气体性质

高三物理一轮导学案

§7 内能和气体性质

第一课 分子动理论 能量守恒定律

一、分子动理论：

1、物质由______分子构成：

阿伏伽德罗常数：_______任何物质所含基本粒子数。它是物理学和化学中的基本常量之一，其值由实验测定，为 NA=6.0221367×10mol 2、分子___________________________运动：

（1）扩散：不同物质互相接触时,彼此进入对方的现象叫做扩散现象。扩散现象说明了分子

永不停息的做着无规则运动且分子间存在空隙，扩散现象的快慢与温度有关，温度越高，扩散现象越快。

（2）布朗运动：显微镜中观察到的是______________的运动；实质是___________的运动。布朗运动产生的原因不在外界，而在液体内部．微粒足够小时，来自各方向的液体分子的撞击作用的不平衡，这是产生布朗运动的原因；微粒越小，这种不平衡越显著，布朗运动越激烈。悬浮微粒做布朗运动是无规则的，反映了液体分子运动的无规则性。

3、分子间存在相互作用力：

【例1】关于布朗运动的下列说法中正确的是（ ）

AB、布朗运CD

23

-1

练1 关于布朗运动和扩散现象，下列说法正确的是( ) A、布朗运动和扩散现象都是分子的运动；

B、布朗运动和扩散现象都可以在气体,液体和固体中发生； C、布朗运动和扩散现象都是温度越高越显著； D、布朗运动和扩散现象都是永不停息的 二、物体的内能 1、分子动能

（1）温度越高，分子的无规则运动（热运动）越剧烈。温度是物体分子热运动_________

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的标志。

（2）分子速率的统计规律 2、分子势能

分子势能随分子间距离的变化而变化， 分子势能与物体的_____________有关。分子间作用力做_______，分子势能______，分子间作用力做______，分子势能_______。

3、物体的内能

（1）热现象是大量分子热运动的宏观表现，是大量分子运动的统计结果。 （2）内能与温度的区别。

温度只与物体内大量分子热运动的统计意义上的平均动能相对应，对于个别分子或几十个、几百个分子热运动的动能大小与温度是没有关系的。我们知道，温度这个物理量在宏观上的意义是表示物体冷热程度，而它又是大量分子热运动平均动能大小的标志，这是温度的微观含义。

（3）内能与机械能的区别。

O

速率

分子数百分率T1

T2

三、改变内能的途径

1、做功可以改变物体的内能 2、热传递可以改变物体的内能

四、做功和热传递对改变物体的内能是等效的

五、能量守恒定律：

能量既不能产生，也不能消失；它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体；在转化或转移的过程中，其总量不变。

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六、能源及能源的种类

1、能源：能够提供可利用能量的物质资源叫做能源。

3、世界能源的资源状况及消耗种类比例

分析上图表，我们可知我们面临着严峻的能源危机问题！

问：之前我们学习了能量守恒定律，既然能量守恒，为什么还会有能源危机？ 七、自然过程的方向性

1、热传递的方向性

热传导的过程是有方向性的，这个过程可以向一个方向自发地进行，但是向相反方向却不能自发地进行。要实现相反方向的过程，必须借助外界的帮助，因而产生其他影响或引起其它变化。

【例2】在初中我们学过当物体升高或降低温度时，就要吸收或放出热量，并且热量计算的公式为：Q＝cmΔt，那么，现在我们计算一下这样一个问题：地球上有大量的海水，它的总质量约为1.4×1018t，如果这些海水的温度降低0.1℃，将要放出多少焦耳的热量？若三峡水电站一年发电量为500亿千瓦时，则相当于几个三峡水电站一年的发电量？（海水的c＝4.2×103J/kg℃）

2、机械能和内能之间转化的方向性

机械能和内能的转化过程具有方向性，机械能可以全部转化为内能，内能却不能全部转化成机械能，同时不引起其它变化。

【例3】电冰箱工作过程（热量从冰箱内的低温区传递到外界温度较高的空气中）的实际情况与上述说法是否矛盾？

3、其他过程的方向性 气体扩散的方向性

自然过程的方向性：大量的事实表明，自然界中的一切实际变化过程都具有方向性，朝

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某个方向的变化是可以自发发生的，相反方向的变化却是受到限制的。这时如果要使变化了的事物重新回复到原来的状态，一定会对外界产生无法消除的影响，这就是自然界的不可逆性。

【例4】对下列过程判断正确的是（ ） A．电流的能不可能全部变为内能

B．在火力发电机中，燃气的内能能全部变为电能 C．热机中，燃气内能不可能全部变为机械能

D．在热传导中，热量有可能自发地从低温物体传递给高温度物体 八、能量的耗散与退化

流散的内能无法重新收集起来加以利用的现象，称为能量耗散。 九、能源的利用

资料：各种交通工具的效率

思考：根据资料讨论上海为什么要大力发展轨道交通？在出行方面还可以有哪些举措能够帮助合理利用能源？ 十、能源与环境

常规能源的大量消耗带来了诸多环境问题：温室效应、酸雨、光化学烟雾

C O2 燃烧 CO2

燃烧

2CnH2n 2 (3n 1)O2 燃烧 2nCO2 2(n 1)H2O

【例5】煤、石油、天然气等能源能以热的形式提供人类所需能量．试以它们

CO2 2H2O各自的主要成分C、CnH2n+2、CH4为代表，写出它们充分燃烧时的化CH4 2O2

学反应方程式，并指出它们燃烧时，哪一种产生的温室效应气体（CO2）少？

问：针对这个情况，我国有什么举措来更合理的利用能源？

练2 据《中国环境报》报道：从一份科技攻关课题研究结果显示，我国酸雨区已占国土面积的40％以上，研究结果还表明，我国农业每年因遭受酸雨而造成的经济损失高达15亿多元。为了有效控制酸雨，目前国务院已批准《酸雨控制区和二氧化硫污染控制区划分方案》等法规。

（1）在英国进行的一项研究结果表明：高烟囱可有效地降低地面SO2 浓度．在20世纪的60～70年代的10年间，由发电厂排放的SO2增加了35％，但由于建造高烟囱的结果，地面浓度降低了30％之多。请你从全球环境保护的角度，分析这种作法是否可取？说其理

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由。_______________________________________________________

（2）用传统的煤、石油做燃料，其主要缺点是什么？

（3） 水能可以用来发电，为人类提供清洁能源．若某水电站的平均流量为 Q(m3/s)，落差为h(m)，发电效率为 η，则发电机组的输出电功率约为多少？

[答案]：（1）不可取，因为SO2 的排放总量并没有减少，进一步形成的酸雨仍会造成对全球的危害。

（2）煤、石油是不易再生的化工燃料，其资源是有限的，其次燃烧后产生的SO2 、NOX 等严重污染大气，进而形成酸雨，燃烧后产生的CO2 又会造成温室效应。

（3）由题知，单位时间内落下的水的质量m =ρ

水

Q，这些水落下时重力势能减小mgh，

水

它们转化为电能，其转化效率为η，所以发电机组的输出电功率：P =ρQghη

十一、学生实验：用单分子油膜估测分子的大小 1、实验目的：

用单分子油膜测分子直径 2、实验原理：

将一定体积V的油酸在水面上形成单分子油膜，测出油膜的面积S，据V=Sh（h为油膜厚度)可求得h，又因为是___________油膜，所以可以将h做为分子的直径（分子球形理想化） 或边长(分子正方体理想化) 3、实验器材：

①滴管，②浅水盘，③玻璃板，④彩笔，⑤坐标纸，⑥量筒，⑦酒精油酸溶液，⑧水，⑨痱子粉。

4、实验步骤： （1）用_______________将事先配制好的酒精油酸溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内增加一定体积(例如1 mL)时的滴数。

（2）实验时先往边长约为30cm～40cm的浅盘里倒入约2 cm深的水，然后将痱子粉_____的撒在水面上，再用注射器或滴管将酒精油酸溶液在水面上滴上一滴，形成如图所示的形状，待油酸薄膜的形状______后，将玻璃板（或有机玻璃板)放在浅盘上，然后将油酸的形状用彩笔画在玻璃板上

（3）将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S。

（4）根据酒精油酸溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V，根据一滴油酸的体积V和薄膜的面积S即可算出油酸薄膜的厚度h

V

，即油酸分子的大小。 S

5、注意事项

(1)油酸溶液配制后不要长时间放置，以免改变浓度，实验产生较大误差。 (2)实验之前应练习好滴法。

(3)待测油酸面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓，扩散后又收缩有两个原因：第一是水面受油酸滴冲击凹陷后恢复；第二是___________________。

（4）当重做实验时，水从盘的一侧边缘倒出，在这侧面会残留油酸，可用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦去，再用清水冲洗，这样可保持盘的清洁．

(5)从盘的中央加痱子粉，使粉自动扩散至均匀，比在水面上撒粉的效果好。 (6)本实验只要求估算分子大小，实验结果数量级符合要求即可。