热学讲义(修改).doc

物质是由大量分子组成的一、分子的大小（数量级为10-10m）1.单分子油膜法是最粗略地说明分子大小的一种方法。如果分子直径为d，油滴体积是V，油膜面积为S，则d=V/S，根据估算得出分子直径的数量级为10-10m。（图1）2.用显微镜观察（图2）看物理课本上彩色插图，钨针的尖端原子分布的图样：插图的中心部分亮点直接反映钨原子排列情况。 如果设想钨原子是一个挨着一个排列的话，那么钨原子之间的距离L就等于钨原子的直径d，如图所示。3.物理学中还有其他不同方法来测量分子的大小，用不同方法测量出分子的大小并不完全相同，但是数量级是相同的。二、阿伏伽德罗常数1mol的任何物质所含的微粒数就称之为阿伏伽德罗常数可用符号NA表示此常数，NA=6.021023个/mol是连接宏观和微观的桥梁三、微观量的计算M摩尔质量 Vm摩尔体积 m0一个分子的质量 V0一个分子的体积 d分子的直径 NA阿伏伽德罗常数 N分子数 分子热运动一、扩散现象1.定义：不同的物质相互接触彼此进入的现象2.影响因素：温度3.意义：表明分子在永不停息的做无规则运动二、布朗运动1.定义：悬浮在液体中的固体微粒做无规则运动的现象2.影响因素：温度、固体微粒的大小3.意义：间接的说明分子在做无规则的运动4.分析、解释布朗运动的原因（1）布朗运动不是由外界因素影响产生的。（外界因素指温度差、压强差、液体振动等等）（2）布朗运动是悬浮在液体中的微小颗粒在各个方向受液体分子撞击作用不平衡造成的。液体温度越高，分子做无规则运动越激烈，撞击微小颗粒的作用就越激烈，而且撞击次数也加大，造成布朗运动越激烈。5.布朗运动的发现及原因分析的重要意义（1）固体颗粒是由大量分子组成的，仍然是宏观物体；显微镜下看到的只是固体微小颗粒，光学显微镜是看不到分子的；布朗运动不是固体颗粒中分子的运动，也不是液体分子的无规则运动，而是悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动。无规则运动的原因是液体分子对它无规则撞击的不平衡性。因此，布朗运动间接地证实了液体分子的无规则运动。（2）布朗运动随温度升高而愈加激烈，在扩散现象中，也是温度越高，扩散进行的越快，而这两种现象都是分子无规则运动的反映。这说明分子的无规则运动与温度有关，温度越高，分子无规则运动越激烈。所以通常把分子的这种无规则运动叫做热运动。三、扩散和布朗运动的比较（1）相同点：都能够说明分子在永不停息的做无规则运动（2）不同点：扩散现象是直接的说明，而布朗运动则是间接的说明四、热运动 1.定义：分子的无规则运动就叫作热运动 2.原因：分子的无规则运功与温度有关分子之间的相互作用力一、分子间存在着相互的引力和斥力二、分子力：分子间引力和斥力的合力，即：F合=F引+F斥三、分子力随分子间距离变化的规律（图1）1.当r=r0时，F引=F斥，合力为0；2. 当r r0时F引F斥，合力为引力；当r 10r0时引力和斥力都趋近于0，合力也趋近于0；3. 当r r0时F引 r0时F引F斥，合力为引力；a随着r的减小，分子力做负功Ep增加；b随着r的增大，分子力做正功Ep减小。3) 当r r0时F引F斥, 合力为斥力；a随着r的减小，分子力做正功Ep减小；b随着r的增大，分子力做负功Ep增加。三、物体的内能1.定义：物体中所有分子热运动的动能和分子势能总和（任何物体都有内能）。2.影响因素：温度、体积（分子间距离）、分子个数。四、改变内能的方式做功和热传递1.做功：外界对物体做功，物体的内能将增加，做了多少功物体的内能就增加多少；物体对外界做功，物体的内能将减小，做了多少功物体的内能就减小多少。2.热传递：物体吸收热量，物体的内能将增加，吸收了多少热量内能就增加多少；物体放出热量，物体的内能将减小，放出了多少热量内能就减小多少。3.做功和热传递对改变物体的内能是等效的。热力学第一定律 能量守恒一、热力学第一定律1.内容：如果物体跟外界同时发生做功和热传递过程，那么，外界和物体间所做的功W加上物体与外界交换的热量Q，等于物体内能的变化量U，即U=W+Q2.各量的符号及意义物理量符号意义内能的变化量U+内能增加-内能减小外界和物体间所做的功W+外界对物体做功-物体对外界做功物体与外界交换的热量Q+吸收热量-放出热量二、能量转化和守恒定律内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中能量的总量保持不变。三、第一类永动机不消耗能量而能够源源不断的对外做功的机器不能制成的原因：违背了能量转化和守恒定律四、运用能量转化和守恒定律解题依据：减少的能量等于内能的增加量热力学第二定律高温物体低温物体产生其他影响自发的一、热传导的方向性内能机械能自发的产生其他影响结论：所有宏观的热现象都具有方向性二、第二类永动机1.热机：将内能转化为机械能的机器。2热机的效率（）：Q1放出的热量 W对外做的功 Q2冷凝器吸收的热量（浪费的热量）Q1= W+ Q2 3.第二类永动机：若上式中Q2可以减小为0，则热机的效率可达到100%，即从单一热源吸收热量全部用来做功，而不引起其他变化，这样的热机就是第二类永动机。4.第二类永动机不能制成的原因：违背了热力学第二定律（遵守能量转化和守恒定律）三、热力学第二定律：两种表述：1.不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不应起其他变化；（热传递角度）2.不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变换。（能量转化的角度）四、能量耗散：指在能源利用的过程中消耗的、不能收集利用的能量。五、热力学第三定律：