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1、1第七章第十章 分子动理论 内能 热力学定律 能量守恒基本知识一、分子动理论（一）物质是由大量分子组成的1、分子的大小（1）分子直径数量级： m（2）油膜法测分子直径：d ，V 是油滴的体积，S 是水面上形成的 的面积说明：溶液的浓度= 2、两个常数（1）阿伏加德罗常数 NA= （2）1mol 任何气体在标准状况下的体积都是 3、宏观量与微观量及相互关系（1）微观量：分子体积 V0、分子直径 d、分子质量 m0.（2）宏观量：物体的体积 V、摩尔体积 Vmol，物体的质量 m、摩尔质量 M、物体的密度 . （3）关系：一个分子的质量： m0一个分子的体积： V0物体所含的分子数： n 或 n4
2、、分子的两种模型：(1)球体模型直径 d (2)立方体模型边长为 d 5、特别提醒：（1)固体和液体分子都可看成是紧密堆集在一起的分子的体积 V0 仅适用于固体和液体，对气体不适用(2)对于气体分子，d 的值并非气体分子的大小，而是两个相邻的气体分子之间的平均距离（常态下的气体分子间的距离是分子本身直径的 10 倍左右甚至更多）（二）分子的热运动1、扩散现象：相互接触的物体彼此进入对方的现象温度越高，扩散越快2、布朗运动（1）定义：悬浮在液体或气体中的固体微粒的永不停息的无规则运动（2）产生的原因：是各个方向的液体分子对微粒撞击的 引起的（3）颗粒越小、温度越高，布朗运动越 3、扩散现象和布朗
3、运动都说明分子做无规则运动前者直接，后者间接4、热运动：分子永不停息的无规则运动叫做热运动特别提醒：布朗运动不是固体分子的运动，也不是液体分子的运动，而是悬浮小颗粒的运动，是液体分子无规则运动的反映布朗运动中的颗粒很小，肉眼看不见，需用光学显微镜才能观察到由于分子的碰撞每秒钟多达上亿次，因此课本上布朗运动的示意图不是实际运动轨迹（三）分子间的作用力1分子间同时存在着相互作用的 ，分子力为它们的 22分子力的特点(1)分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而 ，随分子间距离的减小而增大，但斥力比引力变化快 （为什么物体能够被压缩，但压缩得越小，进一步压缩就越困难？）rr 0时，(r 0的数量级为
4、 1010 m)，F 引 F 斥 ，分子力F0；rr 0时，F 引 F 斥 ，分子力 F 表现为 ；r10r 0时，F 引 、F 斥 迅速减为零，分子力 F0.(2)分子力随分子间距离的变化图线如图 111 所示(3)分子力的作用使分子聚集在一起，而分子的无规则运动使它们趋于分散，正是这两个因素决定了物体的气、液、固三种不同的状态二、内能1、分子的平均动能(1)定义：物体内所有分子动能的 (2)物质的温度是它的分子热运动的 的标志注：温度高，分子平均动能大。温度一样，各种物质的分子平均动能都相等2分子势能 (1)概念：由分子间的相互作用和 决定的能量 (2)分子势能大小的相关因素微观上：分子势
5、能的大小与 有关假定两个分子的距离为无穷远时它们的分子势能为 0。使一个分子固定，另一个分子从无穷远逐渐向它靠近，直至相距很近很近。两分子间距离为 r0时分子间的引力与斥力平衡。从无穷远处移动到 r0过程中，分子间的力做 ，分子势能 ；从 r0移动到相距很近很近过程中，分子力做 ，分子势能 ；rr 0时，分子势能 画出分子势能 EP与分子距离 r 关系的曲线宏观上：与物体的 有关大多数物体是 越大，分子势能越大，也有少数物体(如冰、铸铁等)， 变大，分子势能反而变小3物体的内能(1)内能的微观定义：物体内所有分子的 和 的总和由微观定义看决定因素微观上：分子动能、分子势能、 宏观上： 、 、物
6、质的量(摩尔数)（2）内能的宏观定义：内能是由系统的热力学状态所决定的一种 由宏观定义看内能的决定因素：内能是一种 ，由系统的热力学状态（即系统由包含物质的多少、体积、压强、温度、物态等决定的状态）所决定（3）内能的宏观定义与微观定义的比较当系统状态改变时，按照热力学对内能的定义，则物体的内能改变；而按分子动理论，3系统状态改变时，描述系统状态的参量发生了变化，例如温度和体积改变，而分子的平均动能与温度有关，分子的势能与体积有关，所以系统的内能就要改变。因此内能的两种定义是一致的。4物体内能的变化(1)改变内能的两种方式做功：仅当做功使物体的内能发生改变的时候，外界对物体做了多少功，物体内能就
7、多少；物体对外界做了多少功，物体内能就 多少热传递：仅当热传递使物体的内能发生改变的时候，物体吸收了多少热量，物体内能就 多少；物体放出了多少热量，物体内能就 多少(2)两种改变方式间的关系两者在 上是等效的两者的本质区别：做功时内能与其他形式的能相互 ，而热传递只是不同物体（或一个物体的不同部分）之间内能的 物体的内能和机械能的比较内能 机械能定义 物体内所有分子热运动动能与分子势能之和 物体的动能、重力势能和弹性势能的统称决定 由物体内部状态决定 跟宏观运动状态、参考系和零势能点的选取有关量值 任何物体都有内能 可以为零测量 无法测量 可测量本质 微观分子的运动和相互作用的结果 宏观物体的
8、运动和相互作用的结果特别提醒：(1)物体的体积越大，分子势能不一定就越大，如 0的水结成 0的冰后体积变大，但分子势能却减小了(2)理想气体分子间相互作用力为零，故分子势能忽略不计，一定质量的理想气体内能只与温度有关(3)机械能和内能都是对宏观物体而言的，不存在某个分子的内能、机械能的说法要点深化：温度、内能、热量、功之间的关系温度和内能是状态量，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热量的概念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三、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
9、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 之和等于物体的内能的增加量 U.42表达式： U .3对公式 U Q W 符号的规定符号 W Q U 外界对物体做功 物体吸收热量 内能增加 物体对外界做功 物体放出热量 内能减少要点深化1、第一类永动机：不消耗能量却可以源源不断地对外做功的机器。违背能量守恒，不可能实现2、热力学第一定律容易出错的几种特殊情况：若是绝热过程，则 Q0，WU，即外界对物体做的功等于物体内能的增加；若过程中不做功，即 W0，则 QU，物体吸收的热量等于物体内能的增加；若过程的始末状态物体的内能不变，即 U0，则 WQ0 或 WQ，外界对物体做的功
10、等于物体放出的热量3、气体体积增大，则 ；气体体积减小，则 4、一个热力学系统，由状态 1 经 变为状态 2，所需外界做功的数量是 的，外界对系统做的功仅由 决定，不依赖于做功的 四、能量守恒定律内容：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另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在能的转化或转移过程中其总量不变五、能源与环境 能源的开发和应用1、能量耗散：在生活生产中，机械能、电能、光能、声能、化学能、核能、生物能最终都转化成内能，流散到周围的环境中，无法重新收集起来加以利用。这样的转化过程叫做能量耗散。2、品质降低：能量从高度有用的形式降级为不大可用的形式叫品质降低。3、能量耗散虽然不会使能的总量减少，却会高品质的能量最终转化为低品质的内能。4、能源：能源是指能够提供可利用能量的物质。虽然能量不会减少，但能源会越来越少，所以要节约能源六、热平衡定律（考纲上没有）如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也定处于热平衡，这个结论称为热平衡定律（又叫热力学第零定律）七、书 P56 练习 1、2
