第七章 分子动理论

§X 7.2 分子的热运动 分子间的作用力 温度和温标 内能

执笔人：陵县一中 ？

［学习目标］

1． 知道布朗运动的特点，产生的原因；理解分子运动的特点。

2． 知道分子间的作用力的特点。

3． 知道热力学温度和摄氏温度的关系。

4． 知道决定分子平均动能、分子势能、物体内能的因素。

［自主学习］

1． 分子永不停息作无规则热运动的实验事实：扩散现象和布朗运动。

2． 扩散现象在说明分子都在不停地运动着的同时，还说明了分子之间有空隙。

3． 布朗运动是指悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，它间接地反映了液

体分子的无规则运动。

4． 课本中显示布朗运动路线的折线，是每隔30s观察到的小颗粒位置的连线，不是小颗粒运动的轨迹。

5． 液体分子永不停息的无规则运动是产生布朗运动的原因。

6． 影响布朗运动激烈程度的因素：小颗粒的大小和液体的温度。

7． 能做明显的布朗运动的小颗粒都是很小的，一般数量级在10-6m，这种小颗粒肉眼是看不见的，必须借助于显微镜。

8． 分子间的引力和斥力同时存在，实际表现出来的分子力是它们的合力。

9． 分子间的引力和斥力都随分子间的距离r的增大而减小，随分子间的距离r的减小而增大，但斥力的变化比引力快。

10． 当r =r0时，F引=F斥，对外表现的分子力为0。其中r0为分子直径的数量级，约为10-10m.

当r 0时，F引斥，对外表现的分子力F为斥力。

当r >r0时，F引>F斥，对外表现的分子力F为引力。

当r >10r0时，可认为分子力F为0。

11． 热力学温度和摄氏温度的数量关系T=t+273.15K。

12． 温度是分子平均动能的标志。物体的温度越高，分子热运动越激烈，分子的平均动能就越大。

13． 从宏观上看：分子的是能跟物体的体积有关。从微观上看：分子势能跟分子间的距离有关。

14． 从宏观上看：物体内能的大小由物体的摩尔数、温度和体积三个因素决定。

从微观上看：物体内能的大小由组成物体的分子总数、分子热运动的平均动能和分子间的距离三个因素决定。

15．内能只与（给定）物体的温度和体积有关，与物体的运动速度以及相对位置无关。

［典型例题］

例题1 下面两种关于布朗运动的说法都是错误的，是分析它们各错在哪里。

（1） 大风天常常看到风沙弥漫、尘土飞扬，这就是布朗运动；

（2） 布朗运动是由于液体分子对固体小颗粒的撞击引起的，固体小颗粒的体积越大，液体分子对它的撞击越多，布朗运动就越显著。

解析：（1）能在液体或气体中作布朗运动的微粒都是很小的，一般数量级在10-6m，这种微粒肉眼是看不到的，必须借助于显微镜。风天看到的尘土都是较大的颗粒，它们的运动不能称为布朗运动，它们的运动基本属于在气流的作用下的定向移动，而布朗运动是无规则运动。

(2)布朗运动的确是由于液体（或气体）分子对固体小颗粒的碰撞引起的，但只有在固体小颗粒很小时，各个方向的液体分子对它的碰撞不平衡才引起它做布朗运动。

例题2 两个分子从相距较远（分子力可忽略）开始靠近，直到不能再靠近的过程中（BCD）

A. 分子力先做负功后做正功

B. 分子力先做正功后做负功

C. 分子间的引力和斥力都增大

D. 两分子从r0处再靠近，斥力比引力增加得快

解析：分子力先是引力后是斥力，所以分子力先做正功或做负功。r减小时，分子间的引力和斥力都增大，但斥力比引力增大的快。

［针对训练］

1.关于布朗运动的下列说法中正确的是（AD）

A.布朗运动是指液体分子的无规则运动

B. 布朗运动是指悬浮在液体中的固体小颗粒的永不停息的无规则运动

C. 布朗运动说明固体小颗粒的分子在永不停息的无规则运动

D. 布朗运动说明了液体分子在永不停息的无规则运动

2．用显微镜观察放在水中的花粉，追踪几粒花粉，每隔30s记下它们的位置，用折线分别依次连接这些点。那么折线是否为花粉的运动轨迹？是否为水分子的运动轨迹？（答案：不是；不是）

3.下列现象中，哪些可用分子的热运动来解释（）

A.长期放煤的地方，地面下1cm深处的泥土变黑

B.炒菜时，满屋子都可闻到香味

C.大风吹起地上的尘土到处飞扬

D.食盐颗粒沉在杯底，水也会变咸

4.在较暗的房间里，从射进来的阳光中，可看到悬浮在空气中的微粒在不停地运动，这些微粒的运动是

A.布朗运动 B. 不是布朗运动 C. 自由落体运动 D. 是由气流和重力引起的运动

5.两个分子从靠近得不能再近的位置开始，使二者之间的距离逐渐增大，直到大于分子直径的10倍以上，这一过程中关于分子间的相互作用力的下属说法中正确的是(AD)

A.分子间的引力和斥力都在减小

B.分子间的斥力在减小，引力在增大

C.分子间相互作用的合力在逐渐减小

D.分子间相互作用的合力，先减小后增大，再减小到零

6.下面哪些事例说明分子间有引力（ABC）

A.两块玻璃加热变软后，能把它们连接起来

B.固体保持一定的形状，液体具有一定的体积

C.拉断绳子要用力

D.上均不能说明

7.下列叙述中正确的是（BC）

A.物体的内能与物体的温度有关，与物体的体积无关

B.物体的温度越高，物体中分子无规则运动越剧烈

C.物体体积改变，内能可能不变

D.物体在压缩时，分子间存在着斥力，不存在引力

8. 下列叙述中，正确的是（AD）

A.物体的温度越高，分子热运动越激烈，分子的平均动能越大

B.布朗运动就是液体分子的热运动

C.对一定质量的气体加热，其内能一定增加

D.分子间的距离r存在某一值ro，当r0时，斥力大于引力，当r>r0时，斥力小于引力

9. 下列说法中正确的是（AB）

A.液体中悬浮微粒的布朗运动是做无规则运动的液体分子撞击微粒而引起的

B.物体的温度越高，其分子的平均动能越大

C.物体里所有分子动能的总和叫做物体的内能

D.只有传递才能改变物体的内能

10.下列说法中正确的是（B）

A.物体的分子热运动动能的总和就是物体的内能

B.对于同一种气体，温度越高，分子平均动能越大

C.要使气体的分子平均动能增大，外界必须向气体传热

D.一定质量的气体，温度升高时，分子间的平均距离一定增大

11.某地天气预报报道当日的最高气温时35℃，用热力学温度表示为 ；科学家进行高温超导材料的研究时，发现某种材料在72K时会出现超导现象，用摄氏温度表示为 。（答案：308K -201℃）

12.气体的温度升高了30℃，在热力学温标中，温度升高（A）

A.30K B.91K C.243K D.303K

［能力训练］

1． 分子间有相互作用势能，规定两分子相距无穷远时两分子间的势能为零。设分子a固定不动，分子b以某一初速度从无穷远处向a运动，直至它们之间的距离最小。在此过程中，a、b之间的势能（B）

A. 先减小，后增大，最后小于零

B. 先减小，后增大，最后大于零

C. 先增大，后减小，最后小于零

D. 先增大，后减小，最后大于零

2． 左图表示某金属丝的电阻R随摄氏温度t变化的情况。把这段金属丝与电池、电流表串联起来（右图），有这段金属丝做测温探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，于是就得到一个最简单的电阻温度计。请判断：如果电池的电动势和内阻都是不变的，电流表上代表t1、t2的两点，哪个应该标在电流比较大的温度上？

R B

A

O t1 t2 t

甲 乙

3． 关于布朗运动，下列说法中不正确的是(ACD)

A. 布朗运动是微观粒子的运动，牛顿运动定律不再适用

B. 布朗运动是液体分子无规则运动的反映

C. 强烈的阳光射入较暗的房间内，在光束中可以看到有悬浮在空气中的微尘不停地做无规则运动，这也是一种布朗运动

D. 因为布朗运动的激烈程度跟温度有关，所以布朗运动也叫做热运动

4． 甲乙两个分子相距较远，它们之间的分子力为零，在它们逐渐接近到不能再接近的全过程中，分子力大小的变化和分子势能大小的变化情况正确的是（D）

A. 分子力先增大，后减小；分子势能一直减小

B. 分子力先增大，后减小；分子势能先减小后增大

C. 分子力先增大再减小，后又增大；分子势能先减小再增大，后又减小

D. 分子力先增大再减小，后又增大；分子势能先减小后增大

5． 在上题中，是判断当甲分子固定不动，乙分子逐渐向甲靠近直到不能再靠近的过程中，下列说法正确的是（D）

A. 分子力总是对乙做正功，分子势能不断减小

B. 乙总是克服分子力做功，分子势能不断增大

C. 乙先是克服分子力做功，然后分子力对乙做正功，分子势能先增大后减小

D. 先是分子力对乙做正功，分子势能减小，然后乙克服分子力做功，分子势能增大

6． 下列关于分子力和分子势能的说法中，正确的是（C）

A. 当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而增大

B. 当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小

C. 当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大

D. 当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而减小

7． 下列叙述中，正确的是（AD）

A. 物体的温度越高，分子热运动越激烈，分子的平均动能越大

B. 布朗运动就是液体分子的热运动

C. 对一定质量的气体加热，其内能一定增加

D. 分子间的距离r存在某一值r0，当r0时，斥力大于引力，当r>r0时，斥力小于引力

8． 下列有关分子势能的说法中，正确的是（D）

A. 分子间距离增大，分子势能也增大

B. 分子间距离减小，分子势能增大

C. 当分子间距r=r0时分子势能为零

D. 当分子间距r=r0时分子势能最小

［学后反思］