热学(高考复习讲解版).doc

热 学 一 分子热运动·能量守恒 ●知识聚焦 一、物质是由大量分子组成的 1.分子体积很小，它的直径数量级是10-10 m. 油膜法测分子直径：d＝，V是油滴体积，S是水面上形成的单分子油膜的面积. 2.分子质量很小，一般分子质量的数量级是10-26 kg. 3.分子间有空隙. 4.阿伏加德罗常数：1 mol的任何物质含有的微粒数相同，这个数的测量值NA＝6.02×１023 mol-1. 阿伏加德罗常数是个十分巨大的数字，分子的体积和质量都十分小，从而说明物质是由大量分子组成的. 二、分子永不停息地做无规则热运动 1.扩散现象：相互接触的物体互相进入对方的现象.温度越高，扩散越快. 2.布朗运动：在显微镜下看到的悬浮在液体中的花粉颗粒的永不停息的无规则运动.颗粒 越小，运动越明显；温度越高，运动越剧烈.布朗运动是液体分子永不停息地做无规则热运动的反映.是微观分子热运动造成的宏观现象. 三、分子间存在着相互作用力 1.分子间同时存在相互作用的引力和斥力，合力叫分子力. 2.特点：分子间的引力和斥力都随分子间的距离增大而减小，随分子距离的减小而增大，但斥力比引力变化更快. (1)r＝r0时(约几个埃，1埃＝10-10 m)，F引＝F斥，分子力F＝0. (2)r＜r0时，F引＜F斥，分子力F为斥力. (3)r＞r0时，F引＞F斥，分子力F为引力. (4)r＞10r0后，F引、F斥迅速减为零，分子力F＝0. 四、物体的内能 1.分子的平均动能：物体内分子动能的平均值叫分子平均动能. 温度是分子平均动能的标志.温度越高，分子的平均动能越大. 2.分子势能：由分子间的相互作用和相对位置决定的能量叫分子势能. 分子势能的大小与物体的体积有关. 当分子间的距离r＞r0时，分子势能随分子间的距离增大而增大；当r＜r0时，分子势能随分子间的距离减小而增大；当r＝r0时，分子势能最小. 3.物体的内能：物体内所有分子的动能和势能的总和叫物体的内能. 五、物体内能的变化 改变物体的内能有两种方式： 1.做功：外力做功，物体内能增加；克服外力做功，物体内能减少. 2.热传递：吸收热量，物体内能增加；放出热量，物体内能减少. 做功和热传递在改变物体的内能上是等效的，但本质有区别.通过做功改变物体的内能，是使物体的内能和其他形式的能量发生转化.通过热传递改变物体内能,是使内能从一个物体转移到另一个物体. 六、热力学定律 1.热力学第一定律 在一般情况下，如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过程，外界对物体所做的功W加上物体从外界吸收的热量Q等于物体内能的增加ΔU.即： ΔU=Q+W 利用ΔU=Q+W讨论问题时，必须弄清其中三个量的符号法则.外界对物体做功，W取正值，反之取负值；物体从外界吸收热量，Q取正值，反之取负值；物体内能增加，ΔU取正值,反之取负值. 2. 热力学第二定律 表述一：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化. 表述二：不可能以单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化. 热力学第二定律使人们认识到：自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性. 3.热力学第三定律 不可能用有限的手续使一物体冷却到绝对温度的零度(绝对零度不可能达到). 七、能量守恒定律 能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或从一个物体转移到别的物体，在转化和转移的过程中其总量不变. ●疑难解析 1.阿伏加德罗常数是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁.在此所指微观物理量为：分子的体积v、分子的直径d、分子的质量m.宏观物理量为：物质的体积V、摩尔体积Vmol、物质的质量M、摩尔质量Mmol、物质的密度ρ. (1)计算分子质量：m＝ (2)计算分子的体积：v＝ 分子直径：d＝ (球体模型)，d＝ (立方体模型) (3)计算物质所含的分子数： n＝·NA＝·NA＝·NA＝·NA 例如，估算标准状况下气体分子间的距离时，由于气体分子间距离较大，各分子虽然做热运动，但仍可看做是均匀分布的.1 mol任何气体在标准状况下的体积均为22.4 L，将其分成若干个小立方体，每个小立方体内装一个分子，立方体的边长即分子间的距离. d＝ m≈3×１0－9 m 2.分子间的相互作用力 分子力是邻近的分子间原子核的正电荷和核外电子之间的相互作用引起的有复杂规律的力.分子力的变化可由图8—1—1所示.分子距离r在0～r0间合力F表现为斥力；在r＞r0后合力表现为引力，且引力先增大后减小；当r达到十几个埃时，分子力减为零. 图8—1—1 由分子间的相对位置和相互作用而决定的能叫分子势能.当物体被拉伸时，r＞r0，外力克服分子引力做功，分