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1、选修3-3热学一、知识网络分子直径数量级物质是由大量分子组成的 阿伏加德罗常数油膜法测分子直径分子动理论 分子动理论分子永不停息地做无规则运动 扩散现象 布朗运动分子间存在相互作用力，分子力的Fr曲线分子的动能；与物体动能的区别物体的内能分子的势能；分子力做功与分子势能变化的关系；EPr曲线 物体的内能；影响因素；与机械能的区别 单晶体各向异性（热、光、电等）固体 晶体 多晶体各向同性（热、光、电等） 有固定的熔、沸点 非晶体各向同性（热、光、电等）没有固定的熔、沸点液体热力学 浸润与不浸润现象毛细现象举例 饱和汽与饱和汽压 液晶 体积V 气体体积与气体分子体积的关系气体 温度T（或t） 热力
2、学温标 分子平均动能的标志 压强的微观解释压强P 影响压强的因素 求气体压强的方法热力学定律改变内能的物理过程 做功 内能与其他形式能的相互转化 热传递物体间（物体各部分间）内能的转移 热力学第一定律 能量转化与守恒 能量守恒定律 热力学第二定律（两种表述）熵熵增加原理 能源与环境 常规能源煤、石油、天然气 新能源风能、水能、太阳能、核能、地热能、海洋能等一、分子动理论1、物体是由大量分子组成的微观量：分子体积V0、分子直径d、分子质量m0宏观量：物质体积V、摩尔体积VA、物体质量m、摩尔质量M、物质密度。联系桥梁：阿伏加德罗常数（NA6.021023mol1） （1）分子质量：（注意：）;
3、（2）分子大小：(数量级10-10m)； （3）分子体积：(对气体，V0应为气体分子占据的空间大小）。球体模型 直径（固、液体一般用此模型）油膜法估测分子大小： 单分子油膜的面积，V滴到水中的纯油酸的体积立方体模型 （气体一般用此模型；对气体，d应理解为相邻分子间的平均距离）注意：固体、液体分子可估算分子质量、大小(认为分子一个挨一个紧密排列)；气体分子间距很大，大小可忽略，不可估算大小，只能估算气体分子所占空间、分子质量。（4）分子的数量： 或者 2、分子永不停息地做无规则运动（1）扩散现象：不同物质彼此进入对方的现象。温度越高，扩散越快。直接说明了组成物体的分子总是不停地做无规则运动，温度
4、越高分子运动越剧烈。（2）布朗运动：悬浮在液体中的固体微粒的无规则运动。发生原因是固体微粒受到包围微粒的液体分子无规则运动地撞击的不平衡性造成的因而间接说明了液体分子在永不停息地做无规则运动布朗运动是固体微粒的运动而不是固体微粒中分子的无规则运动布朗运动反映液体分子的无规则运动但不是液体分子的运动课本中所示的布朗运动路线，不是固体微粒运动的轨迹 微粒越小，布朗运动越明显；温度越高，布朗运动越明显3、分子间存在相互作用的引力和斥力分子间引力和斥力一定同时存在，且都随分子间距离的增大而减小，随分子间距离的减小而增大，但斥力变化快，实际表现出的分子力是分子引力和分子斥力的合力分子力的表现及变化，对于
5、曲线注意两个距离，即平衡距离r0（约1010m）与10r0。（）当分子间距离为r0时，分子力为零。（）当分子间距rr0时，引力斥力，分子力表现为引力。当分子间距离由r0增大时，分子力先增大后减小（）当分子间距rr0时，斥力引力，分子力表现为斥力。当分子间距离由r0减小时，分子力不断增大二、温度和内能1、统计规律：单个分子的运动都是不规则的、带有偶然性的；大量分子的集体行为受到统计规律的支配。多数分子速率都在某个值附近，满足“中间多，两头少”的分布规律。2、分子平均动能：物体内所有分子动能的平均值。温度是分子平均动能大小的标志。温度相同时任何物体的分子平均动能相等，但平均速率一般不等（分子质量不
6、同）x0EPr03、分子势能 (1)一般规定无穷远处分子势能为零，(2)分子力做正功分子势能减少，分子力做负功分子势能增加。(3)分子势能与分子间距离r0关系当rr0时，r增大，分子力为引力，分子力做负功分子势能增大。当rr0时，r减小，分子力为斥力，分子力做负功分子势能增大。当r=r0（平衡距离）时，分子势能最小（为负值）(3)决定分子势能的因素：从宏观上看：分子势能跟物体的体积有关。（注意体积增大，分子势能不一定增大）从微观上看：分子势能跟分子间距离r有关。4、内能：物体内所有分子无规则运动的动能和分子势能的总和 （1）内能是状态量 （2）内能是宏观量，只对大量分子组成的物体有意义，对个别
7、分子无意义。（3）物体的内能由物质的量（分子数量）、温度（分子平均动能）、体积（分子间势能）决定，与物体的宏观机械运动状态无关内能与机械能没有必然联系三、热力学定律和能量守恒定律1、改变物体内能的两种方式：做功和热传递。等效不等质：做功是内能与其他形式的能发生转化；热传递是不同物体（或同一物体的不同部分）之间内能的转移，它们改变内能的效果是相同的。概念区别：温度、内能是状态量，热量和功则是过程量，热传递的前提条件是存在温差，传递的是热量而不是温度，实质上是内能的转移2、热力学第一定律(1)内容：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，外界对物体做的功W与物体从外界吸收的热量Q之和
8、等于物体的内能的增加量U (2)数学表达式为：UW+Q 做功W热量Q内能的改变U取正值“+”外界对系统做功系统从外界吸收热量系统的内能增加取负值“”系统对外界做功系统向外界放出热量系统的内能减少 (3)符号法则：(4)绝热过程Q0，关键词“绝热材料”或“变化迅速”(5)对理想气体：U取决于温度变化，温度升高U0，温度降低U0 W取决于体积变化，v增大时，气体对外做功，W0；特例：如果是气体向真空扩散，W03、能量守恒定律：（1）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。 （2）第一类永
9、动机：不消耗任何能量，却可以源源不断地对外做功的机器。（违背能量守恒定律） 4、热力学第二定律（1）热传导的方向性：热传导的过程可以自发地由高温物体向低温物体进行，但相反方向却不能自发地进行，即热传导具有方向性，是一个不可逆过程。（2）说明：“自发地”过程就是在不受外来干扰的条件下进行的自然过程。热量可以自发地从高温物体传向低温物体，热量却不能自发地从低温物体传向高温物体。热量可以从低温物体传向高温物体，必须有“外界的影响或帮助”，就是要由外界对其做功才能完成。（3）热力学第二定律的两种表述克劳修斯表述：不可能使热量从低温物体传向高温物体而不引起其他变化。开尔文表述：不可能从单一热源吸收热量，
10、使之完全变为有用功而不引起其他变化。（4）热机热机是把内能转化为机械能的装置。其原理是热机从高温热源吸收热量Q1，推动活塞做功W，然后向低温热源（冷凝器）释放热量Q2。（工作条件：需要两个热源） 由能量守恒定律可得： Q1=W+Q2 我们把热机做的功和它从热源吸收的热量的比值叫做热机效率，用表示，即= W / Q1 热机效率不可能达到100%（5）第二类永动机设想：只从单一热源吸收热量，使之完全变为有用的功而不引起其他变化的热机。第二类永动机不可能制成，不违反热力学第一定律或能量守恒定律，违反热力学第二定律。原因：尽管机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化成机械能而不引起其他变化；机械
11、能和内能的转化过程具有方向性。（6）推广：与热现象有关的宏观过程都是不可逆的。例如；扩散、气体向真空的膨胀、能量耗散。（7）熵和熵增加原理热力学第二定律微观意义：一切自然过程总是沿着分子热运动无序程度增大的方向进行。熵：衡量系统无序程度的物理量，系统越混乱，无序程度越高，熵值越大。熵增加原理：在孤立系统中，一切不可逆过程必然朝着熵增加的方向进行。热力学第二定律也叫熵增加原理。晶体非晶体单晶体多晶体外形规则不规则不规则熔点确定不确定物理性质各向异性各向同性（8）能量退降：在熵增加的同时，一切不可逆过程总是使能量逐渐丧失做功的本领，从可利用状态变成不可利用状态，能量的品质退化了。（另一种解释：在能
12、量转化过程中，总伴随着内能的产生，分子无序程度增加，同时内能耗散到周围环境中，无法重新收集起来加以利用）四、固体和液体1、晶体和非晶体晶体内部的微粒排列有规则，具有空间上的周期性，因此不同方向上相等距离内微粒数不同，使得物理性质不同（各向异性），由于多晶体是由许多杂乱无章地排列着的小晶体（单晶体）集合而成，因此不显示各向异性，形状也不规则。晶体达到熔点后由固态向液态转化，分子间距离要加大。此时晶体要从外界吸收热量来破坏晶体的点阵结构，所以吸热只是为了克服分子间的引力做功，只增加了分子的势能。分子平均动能不变，温度不变。2、液晶：介于固体和液体之间的特殊物态物理性质具有晶体的光学各向异性在某个方
13、向上看其分子排列比较整齐具有液体的流动性从另一方向看，分子的排列是杂乱无章的3、液体的表面张力现象和毛细现象（）表面张力：表面层（与气体接触的液体薄层）分子比较稀疏，rr0，分子力表现为引力，在引力作用下，液体表面有收缩到最小的趋势，这个力就是表面张力。表面张力方向跟液面相切，跟这部分液面的分界线垂直 （）浸润和不浸润现象：附着层的液体分子比液体内部分子力表现附着层趋势毛细现象浸润密排斥力扩张上升不浸润稀疏吸引力收缩下降（）毛细现象：对于一定液体和一定材质的管壁，管的内径越细，毛细现象越明显。管的内径越细，液体越高 土壤锄松，破坏毛细管，保存地下水分；压紧土壤，毛细管变细，将水引上来五、气体实验定律 理想气体（1）探究一定质量理想气体压强p、体积V、温度T之间关系，采用的是控制变量法等温变化T1T2pVT1T2O等容变化V1V2pTV1V2O等压变化p1p2VTp1p2O（2）三种变化：等温变化，玻意耳定律：PVC 等容变化，查理定律： P / TC 等压变化，盖吕萨克定律：V/ TC提示：等温变化中的图线为双曲线的一支，等容（压）变化中的图线均为过原点的直线（之所以原点附近为虚线，表示温度太低了，规律不再满足）图中双线表示同一气体不同状态下的图线，虚线表示判断状态关系的方法
