热学总复习教案.doc

总复习热学一、 分子动理论（分子运动论）（一）分子动理论三要点（1）物质是由大量分子组成的，分子间是有间隙的。（2）分子间存着在相互作用力(同时存在着引力和斥力)（3）分子在永不停顿地做无规则热运动物质是由大量分子组成的，分子间是有间隙的。 分子直径数量级为10-10m物理学中常用阿伏伽德罗常数(NA=6.021023mol-1)进行分子大小、分子质量、分子数的计算。例1：已知某种油的密度为，把一滴质量为m的这种油滴入水中，最后在水面上形成了面积为S的油膜，设形成的油膜为单分子层，试计算油分子直径。(油膜法是典型的测分子直径的方法)解：设分子直径为d（油膜厚度）（这是估算，通常保留一位有效数字）例2：已知某物质的密度为，摩尔质量为M。求：质量为m克的这种物质中共有多少个分子?分子的线度多大? 体积为V的这种物质中共有多少个分子? 分子的线度多大?解： 法1：（分子球模型）， 法2：V单=d3（分子立方体模型），注意：两种计算方法在计算结果上没有数量级上的差别 （分子球模型）， 若采用分子立方体模型同样得同学们可练习一下求单个分子的质量和体积分子间存在着相互作用力(同时存在着引力和斥力)引力和斥力的合力称为分子间的作用力。当分子间距离rr0时，F斥F引 分子力表现为斥力；当分子间距离rr0时，F斥F引 分子力表现为引力。分子引力和斥力都随分子间距离r的增大而减小，但斥力的变化比引力要快，实际表现出来的分子力是引力和斥力的合力。一般分子间作用力的平衡距离r=10-10m当分子间距离r10-9m时分子间作用力减小到可忽略，我们可认为分子间作用力为零。分子在永不停顿地做无规则热运动。布朗运动是指悬浮在液体中微粒的不停息地无规则的运动。和布朗运动剧烈程度有关的宏观量： 说明分子在永不停顿地做无规则热运动的两种现象：布朗运动、扩散现象例1：用油膜法测出油分子直径后，要测定阿伏伽德罗常数，还只需知道油滴的 B （A）摩尔质量 （B）摩尔体积（C）体积 （D）密度 例2：证明分子间有空隙的实验现象是 。 证明分子间有相互作用力的实验现象是 。 证明分子是在永不停息的作无规则运动的实验现象是 。例3：两个分子间距离较远，甲分子固定不动，有一定速度的乙分子向甲运动逐渐靠近过程中 B D （A）分子间作用力总是增大（B）分子间作用力先增大后减小然后再增大（C）乙的加速度先逐渐增大，改变方向后继续增大（D）乙的动能先增大后减小例4：已知铁的密度为7.8103kg/m3，铁的原子量是56，试估算每个铁分子的质量和所占的体积。9.310-20kg，1.210-23m3 （二）分子动理论对两种宏观物理量的解释（1）温度：温度是大量分子做无规则热运动的平均（平动）动能的标志。温度相同的物体分子无规则热运动的平均动能相同，但物体内分子的总动能不一定相同（和物体所含的分子总数有关），分子的平均速率不一定相同（和单个分子质量有关）。（2）气体压强：气体压强的形成是由大量气体分子做无规则热运动对器壁不断碰撞的结果单位体积内气体分子数目越多，气体分子运动的速率越大，造成的压强就越大。从宏观角度讲就是一定量的气体，其体积越小，温度越高，压强就越大。二、物体的内能（一）分子动能：由分子无规则热运动而决定的能。区分三个概念：（1）单个分子的动能在某温度时，物体内各个分子的动能不一定是相同的，它们的动能从小到大各种可能值都有，并在随时间不停地变化。在某一时刻，某一分子的动能（2）物体分子总动能物体内所有分子的动能之和 （3）物体分子的平均动能物体分子动能的平均值物体分子的总动能=物体分子的平均动能分子总数（二）分子势能：由分子间作用力和分子间相对位置（分子间距离）而决定的能。理解分子势能随分子间距离的变化而变化的情况当rr0时，r越大，分子势能越小，r=r0时，分子势能最小（r0时，r越大，分子势能越大，r =时，分子势能为零。（三）物体的内能=分子总动能+总分子势能（1） 理想气体的内能理想气体分子间除相互碰撞外无其它作用力，即不存在分子势能理想气体的内能=气体分子的总动能理想气体的内能变化=气体分子总动能的变化，宏观表现为温度的变化。注意：当温度一定时，一定量气体体积的变化，不会改变气体的内能（2）物体内能的变化改变内能的两种方式（A）做功：由于在力的作用下使力的作用点产生位移而引起的能量的转化或转移的方式。外力对物体做正功，使物体内能增加（在一定条件下）；外力对物体做负功，使物体内能减少（在一定条件下）。（B）热传递：由于温度差而引起的能量传递方式。吸收热量使物体内能增加放出热量使物体内能减少注意：做功和热传递在改变物体的内能上是等效的，但本质有所区别。热传递中只是能量发生的转移，能量的形式并未发生转化做功改变内能中，能量的形式发生了转化例1：甲乙两个分子间的距离大于10-9m，在使它们逐渐靠近过程中 CD （A）它们间的分子势能逐渐增大（B）它们间的分子势能逐渐减小（C）它们间的分子势能先减小，后增大（D）它们间的分子势能先为负值然后变为正值例2：一定量的水吸收热量后变为同温度的水蒸汽，在这一过程中 B （A） 水增加的分子势能等于所吸收的热量（B） 水增加的分子势能小于所吸收的热量（C） 水增加的分子势能大于所吸收的热量（D） 无法确定例3：在一个大气压下一定量0C0的水凝固成0C0的冰，下面说法正确的是 BD （A） 水的分子动能减少了，水的分子势能增加了（B） 水的分子动能不变，水的分子势能减少了（C） 水的分子动能不变，水的分子势能增加了（D） 凝固过程中放出的热量小于水的分子势能的减少量三、热力学定律（一）能量守恒定律：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另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体，在转移或转化中能的总量保持不变。（二）热力学第一定律：E内=W+Q 且“得正失负” 其中W（功）：外界对气体做正功（压缩物体）W0 （物体对外界做负功） 外界对物体做负功（物体膨胀）W0 （物体对外界做正功）掌握两点：（1）热力学第一定律实际是能量转化和守恒定律的一种表述。（2）第一类永动机（不需耗费能量）是不可能实现的。（三）热力学第二定律：不可能使热量由低温物体传到高温物体而不引起其它的变化。（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它变化）掌握三点：（1）热量不能自动地从低温物体传向高温物体（热传递的不可逆性）。（2）无法制成效率为100%的热机。（热量不能通过一个循环过程全部转变为功）（3）第二类永动机（是这样一种装置：能在机械工作过程中把散失的热量和由摩擦而转化的热全部再吸收起来再转化为机械能。这类永动机不违反能量守恒定律，但只需一次性给于能量后，就能永远运转。即可以把能量循环往复的利用。）是不可能实现的。热机是把热能转化为机械能的装置，如蒸汽机、蒸汽轮机、内燃机等。热机的能量分配图 ， （四）热力学第三定律：热力学零度（绝对零度）不可达到。由能量守恒定律和热力学三定律可知，永动机不可能制成。例1：以下说法正确的是 D （A） 物体吸收热量，其内能一定增加（B） 相比之下内能较大的物体，温度一定较高（C） 相比之下温度较高的物体，分子动能一定较大（D） 相比之下温度较高的物体，分子平均动能一定较大例2：设密闭在气缸内的空气压强保持在1.2105Pa的情况下膨胀，空气的体积增大了1.0103cm3，膨胀过程中缸内空气从外界吸收了240J的热量。则空气的内能是增大还是减少了?其变化量是多少? 例3：如图示，A、B两容器中都装有水，中间用带阀门K的细管相连，整个装置是绝热的。现打开阀门长，使水从A容器流向B容器，直至最后达到平衡，这一过程中 CE （A） 大气压力对水做功，水的内能增加。（B） 大气压力对水做功，水的重力势能减少内能增加。（C） 大气压力对水做功为零，水的内能增加。（D） 大气压力对水做功为零，水的内能不变。（E） 水的重力势能的减少量等于水内能的增加量。例4：如图示，A、B两密闭绝热容器中间用带阀门的细管相连，A中装有理想气体，B中是真空的。现打开阀门，A中气体会流入B中直到两边压强相同，则正确的说法是 A （A） 容器中气体压强降低，温度不变。（B） 容器中气体压强降低，温度降低。（C） 容器中气体压强降低，分子势能增大。（D） 容器中气体做正功，内能减少。四、固体、液体和气体分子间作用力要使分子聚集在一起，分子的元规则热运动要使分子分散开。这两种相反的因素决定了物质分子的三种聚集状态：固态、液态、气态。 固态 物质的三态 液态 气态（一） 固体固体有晶体和非晶体两类，晶体又分为单晶体和多晶体两类。（1） 晶体和非晶体的异同（A） 晶体有一定的体积有一定的几何形状，内部物质微粒（分子、原子、离子）的排列有一定规则（空间点阵结构）有一定的熔点物理特性是各向异性的（导热性、导电性等）（B） 非晶体有一定的体积无一定的几何形状，内部物质微粒（分子、原子、离子）的排列是杂乱的无一定的熔点 物理特性是各向同性的（2） 单晶体和多晶体的异同（A） 单晶体（整个物体是一个晶体）有一定的熔点有一定的几何形状（单个晶体） 物理特性是各向异性的（B） 多晶体（整个物体由很多杂乱无章排列的小晶体组成）有一定的熔点无一定的几何形状 物理特性是各向同性（二） 液体（1） 液体的性质有一定的体积无一定形状（具有流动性）很难被压缩内部分子排列更接近固体（在很小区域内形成边界和大小随时改变的，暂时的有规则排列）（2） 表面张力（A） 液体表面张力形成的原因液体内部分子间间隔为平衡距离r0，各分子所受分子力处于平衡状态，而液体的表面层（外部是气体）的分子间距离大于平衡距离r0，分子力表现为引力。宏观表现为表面层各部分之间有相互吸引的力，称为表面张力。对液体表面分界线另一侧的引力F1对液体表面分界线另一侧的引力F2液体表面任意的一条分界线（B） 液体表面张力造成的宏观现象 液体表面具有收缩趋势：液滴呈球形、肥皂液膜的收缩、密度比水大的小物体（缝衣针、硬币等）可浮在液体表面。（三） 气体（1） 气体分子运动的特点气体分子间距离远大于固体和液体的分子间距离，除发生短暂的相互碰撞外，相互间的分子力极微弱，分子可以自由运动。由此造成气体的一些宏观特性。气体无一定的体积气体无一定的形状气体很容易被压缩（2） 气体的压强固体和液体的压强主要是由本身