高二物理 热力学定律课件选修33.ppt

一 固体 一 固体分子的特点 1 分子间的距离很小 跟分子本身的大小具有相同的数量级 因而分子间有较强的相互作用 这使得固体不易压缩 在微观结构上不像气体那样无序 2 虽然每个固体分子也处于运动状态 但每个分子只能在各自的平衡位置附近作微小的振动 不能移动到距平衡位置较远的地方 所以能保持一定的形状 二 晶体与非晶体的基本概念1 晶体 有确定的几何形状如 食盐 立方体形明矾 八面体形石英 俗称水晶 中间是六棱柱两端是六棱椎分类 单晶体 晶体颗粒有规则的排列多晶体 许多单晶体杂乱无章组合例 蔗糖 糖块 金属等2 非晶体 没有确定的几何形状如 玻璃 蜂蜡 松香 沥青 橡胶等3 多晶体和非晶体的异同点 固体分类 晶体和非晶体 在常见的固态物质中 石英 蜂蜡 云母 明矾 松香 食盐 硫酸铜 沥青 糖 橡胶 味精 各种金属的分子 雪花 冰晶 玻璃 哪些是晶体 哪些是非晶体 晶体 石英 云母 明矾 食盐 硫酸铜 糖 味精 各种金属的分子 雪花 冰晶非晶体 蜂蜡 松香 沥青 橡胶 玻璃 三 晶体 非晶体的区别 1 外形上 2 熔点上 3 物理性质与方向的关系 4 晶体与非晶体之间的转化 人们在研究中还发现 在冷却得足够快和冷却到足够低的温度时 几乎所有的材料都能成为非晶体 晶体 有确定的几何形状 非晶体 没有确定的几何形状 晶体有确定的熔点 非晶体没有 四 晶体和非晶体性质微观解释 1 外形上 2 熔点上 3 物理性质与方向的关系 4 有的物质能够生成种类不同的几种晶体 同种物质也可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现 也就是说 物质是晶体还是非晶体 并不是绝对的 晶体和非晶体也可在一定条件下转化 晶体和非晶体的比较 有规则的几何形状 无规则的几何形状 无规则的几何形状 有一定的熔解温度 有一定的熔解温度 没有一定的熔解温度 各向异性 各向同性 各向同性 分子在空间按一定规则排列的 大量晶粒无规律排列的 在冷却得足够快和冷却到足够低的温度时 几乎所有的材料都能成为非晶体 在一定条件下有些非晶体也可转化成晶体 分子在空间是无规则排列的 练习 1 下列说法正确的是 a 具有各向同性的物体一定是非晶体b 具有各向异性的物体一定是晶体c 具有确定的熔点的物体一定是晶体d 不具有规则外形的物体一定是非晶体 b c 2 关于固体的微观结构 下列说法正确的是 a 晶体内部的微粒是有规则的排列的b 非晶体内部的微粒是有规则的排列的c 多晶体内部的单晶体是无规则的排列的d 晶体内部的微粒的排列是周期性重复的 a c d 3 当物体被研成粉末时 不能从 和 来鉴别它是否是晶体 此时可根据该物体是否有一定的 来准确的判断 形状 各向异性 熔点 二 液体 一 液体的微观结构 提出问题 为什么液体具有一定的体积 不易压缩 液体为什么具有流动性呢 为什么液体扩散速度比固体快 二 液体 一 液体的微观结构 1 液体分子的排列更接近于固体 是密集在一起 所以液体具有一定体积 很难被压缩 2 液体分子间的相互作用力比固体分子间的相互作用力小 3 液体分子的移动比固体分子的移动更容易 所以温度相同的情况下 液体的扩散速度要比固体的扩散速度快 液体与非晶体的微观结构很类似 非晶体随着温度的升高而逐渐软化 流动性也逐渐增加 因此 有时把非晶体看作是过冷液体 只有晶体才能叫真正的固体 二 液体的表面张力 1 液体的表面张力产生的地方 液体表面有一层跟气体接触的薄层 叫做表面层 2 液体的表面张力产生的机理 处于表面层的液体分子 一方面受到上方气体分子作用 另一方面又受到下方液体分子作用 而液体分子比气体分子的作用强 所以 表面层分子排列比液体内部要稀疏些 分子间距离较液体内部也大一点 在表面层里 分子间的距离大 分子间的相互作用表现为引力 3 表面张力作用的趋势 液体的表面张力使液面具有收缩的趋势 1 关于液体的表面张力的下列说法中正确的是 a 由于液体的表面张力使表面层内液体分子间的平均距离小于r0b 由于液体的表面张力使表面层内液体分子间的平均距离大于r0c 产生表面张力的原因是表面层内液体分子间只有引力没有斥力d 表面张力使液体的表面有收缩的趋势 d 2 下列现象中 由表面张力引起的现象是 a 酒精和水混合后体积减小b 水银温度计中的水银柱的升或降c 荷叶上的小水球呈球形d 洗头发时 当头发浸泡在水中时呈散开状 露出水面后头发聚拢到一起 cd 3 肥皂泡内气体的压强为p 外界大气压强为p0 则 a p p0b p p0c p p0d 无法比较p与p0的大小 分析与解 因为液体的表面张力使流体表面有收缩的趋势 所以肥皂泡有缩小的趋势 因而把皂泡内外压强的关系如图所示 a 4 地球上较小的水银滴接近球形 较大的为什么呈现扁平形 如果是在完全失重的宇宙飞船中呈现的是什么形状呢 三 浸润和不浸润p46 1 浸润和不浸润的现象 2 浸润和不浸润产生的机理 浸润和不浸润都是分子力作用的结果 3 浸润和不浸润是相对的 1 分别画出细玻璃管中水银柱和水柱上下表面的形状 2 液体和固体接触时 附着层表面具有缩小的趋势是因为 a 附着层里液体分子比液体内部分子稀疏 b 附着层里液体分子相互作用表现为引力 c 附着层里液体分子相互作用表现为斥力 d 固体分子对附着层里液体分子的引力比液体分子之间的引力强 ab 四 毛细现象 1 什么是毛细现象 2 毛细现象明显与否的决定因素 p4 浸润液体在细管里上升的现象和不浸润液体在细管里下降的现象 叫做毛细现象 1 分别画出插入在水槽和水银槽中的细玻璃管中液柱的大概位置 2 液体在毛细管中 液面上升是由于液体层分子的力和层分子间的相互作用的结果 当与上升液柱相等时 液柱就不再上升 附着层 相斥 表面层 表面张力 重力 五 液晶 1 液晶态的微观结构 一方面像液体具有流动性 另一方面又像晶体 分子在特定方向排列比较整齐 具有各向异性 人们把物质的这种状态叫做液晶态 把处于这种状态的物质叫做液晶 2 不是所有物质都具有液晶态 通常棒状分子 碟状分子和平板状分子的物质容易具有液晶态 天然存在的液晶不多 大多数的液晶是人工合成的 1 关于液晶下列说法正确的是 a 液晶是液体和晶体的混合物b 液晶分子在特定方向排列比较整齐 但不稳定c 电子手表中的液晶在外加电压的影响下 能够发光d 所有物质在一定条件下都能成为液晶 b 2 液晶只存在于一定的温度范围以内 温度低于这个温度范围的下限 液晶失去液体的流动性成为 温度高于它的上限 液体变为各向同性的 普通晶体 透明液体 三 饱和汽与饱和汽压 方式 项目 都是汽化现象 都能使液体变为气体 都吸收热量 只在液面上 内部 液面同时进行 任何温度 一定温度 沸点 缓慢 剧烈 降低 不变 1 液体温度的高低2 液体表面积的大小3 液体表面空气流动的快慢4 液体汽压的高低 液面气压的高低 二 饱和汽和饱和汽压 1 饱和汽压的定义 在一定温度下 饱和汽的分子数密度是一定的 因而饱和汽的压强也是一定的 这个压强叫做这种液体的饱和汽压 2 影响饱和汽压的因素 单位体积内分子数和分子平均速率 分子数密度 温度 3 未饱和汽变成饱和汽的方法 p 在温度不变时 增大压强压缩体积在体积不变时 降低气体温度 四 空气的湿度 1 绝对湿度 2 相对湿度 3 影响蒸发快慢以及影响人们对干爽与潮湿感受的因素 4 湿度计 常用的湿度计有干湿泡湿度计 毛发湿度计和湿度传感器等 五 物态变化中的能量交换 熔化热 汽化热 第十章热力学定律 复习 江苏省淮安中学逆风飞 一 热力学第一定律 1 物体内能改变的方式比较 2 热力学第一定律表达式中正负号的规定 3 热力学第一定律与能量守恒定律的关系 4 第一类永动机是不可制成的 功与系统内能改变的关系 1 做功可以改变系统的内能 外界对系统做功 系统的内能增加 系统对外界做功 系统的内能减少 2 功是系统内能转化的量度 3 实质 其他形式的能与内能的相互转化 4 国际单位制中 内能和功的单位都是焦耳 j 1 物体内能改变的方式比较 一 热传递 1 热传递 热量从高温物体传到低温物体的过程 2 传递方向 能量从高温处转移到低温处 3 热传递的方式 传导 对流 辐射 二 热传递可以改变物体的内能 1 热和内能 u q 单纯通过热传递 热传递和系统内能改变的关系 热传递可以改变系统的内能 系统从外界吸收热量 系统的内能增加 系统从外界外界放出热量 系统的内能减少 注意 热量的概念也只有在涉及能量的传递时才有意义 所以不能说物体具有多少热量 只能说物体吸收或放出了多少热量 1 做功改变物体内能的过程是内能和其他形式的能的转化过程 2 热传递改变物体内能的过程是内能从一个物体转移到另一个物体的过程 热力学第一定律 u w q 外界对物体做功 对内 w为正 物体对外界做功 对外 w为负 物体从外界吸热 吸热 q为正 物体对外界放热 放热 q为负 2 热力学第一定律表达式中正负号的规定 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其总量不变 这就是能量守恒定律 二 热力学第二定律 1 热力学第二定律几种表述 2 第二类永动机不可制成的 3 热力学第二定律的微观解释 1 热力学第二定律几种表述 不可能使热量由低温物体传递到高温物体 而不引起其它变化 克劳修斯表述 按热传递的方向性来表述 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 开尔文表述 按机械能与内能转化过程的方向来表述 气体向真空的自由膨胀是不可逆的 第二类永动机不可能制成 在物理学中 反映宏观自然过程的方向性的定律就是热力学第二定律 3 热力学第二定律的微观解释 一 有序和无序有序 只要确定了某种规则 符合这个规则的就叫做有序 无序 不符合某种确定规则的称为无序 无序意味着各处都一样 平均 没有差别 有序则相反 有序和无序是相对的 二 宏观态和微观态宏观态 符合某种规定 规则的状态 叫做热力学系统的宏观态 微观态 在宏观状态下 符合另外的规定 规则的状态叫做这个宏观态的微观态 系统的宏观态所对应的微观态的多少表现为宏观态无序程度的大小 如果一个 宏观态 对应的 微观态 比较多 就说这个 宏观态 是比较无序的 同时也决定了宏观过程的方向性 从有序到无序 热力学第二定律的微观意义 一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行 统计物理基本假定 等几率原理 对于孤立系 各种微观态出现的可能性 或几率 是相等的 各种宏观态不是等几率的 哪种宏观态包含的微观态数多 这种宏观态出现的可能性就大 1 热力学几率 与同一宏观态相应的微观态数称为热力学几率