物理（基础模块）第3章热现象及其应用

物 理第第3章章热现象及其象及其应用用3.1 分子动理论3.2 能量的转换与守恒3.1 分子动理论3.1.1 分子动理论的基本内容1物质是由大量分子组成的物质是由大量分子组成的，分子是构成物质并保持物质化学性质的最小粒子大量实验表明，除了一些有机物大分子外，一般分子直径的数量级为 m；分子的质量也很小，一般分子质量的数量级为 kg2分子总是在做无规则运动我们把悬浮在液体中的小颗粒所做的永不停息的无规则运动叫做布朗运动分子的无规则运动与温度有关，温度越高，分子运动越剧烈我们通常把分子无规则的运动称为热运动3分子之间存在引力和斥力扩散现象和布朗运动都说明了分子在永不停息地做无规则运动，那么为什么固体能够保持一定的形状而不飞散开来呢？这表明物体的分子之间存在着引力；而固体与液体很难压缩，这又说明分子之间存在着斥力同时，由于固体既难以被压缩，也难以被拉伸，说明分子间同时存在着引力和斥力1温度温度是用来表示物体冷热程度的物理量从分子动理论的观点来看，温度反映了物体内部分子无规则热运动的剧烈程度温度数值的测定方法叫做温标常用的温标有摄氏温标和热力学温标热力学温标也叫做绝对温标3.1.2 气体的状态参量温度、压强和体积这些用来描述气体状态的物理量，被称为气体的状态参量2压强由分子动理论可知，分子永不停息地运动，会不断撞击容器壁，就产生了持续的压力气体的压强就是气体垂直作用在器壁单位面积上的压力气体对器壁各个方向上的压强相等在国际单位制中，压强的单位是帕斯卡，简称帕，用符号Pa来表示1热力学能的定义由于分子运动和分子间相互作用而具有的动能和势能的总和叫做物体的热力学能2热力学能的改变方法所有物体都具有热力学能，物体的热力学能与物体的温度和体积都有关当物体的温度升高时，分子的动能增加，物体的热力学能也随之增加；当物体的体积改变时，分子的势能发生了变化，物体的热力学能也随之改变改变物体的热力学能有两种方法：一种是做功；另一种是热传递3.1.3 热力学能3.2 能量的转换与守恒1加速度的概念做功和热传递在改变物体热力学能方面是等效的，那么当外界在对物体做功的同时又对其传递热量时，热力学能的增加就等于这两种方式使物体增加的热力学能的总和如果将物体从外界吸收的热量表示为Q，外界对物理做功表示为W，用 表示物体热力学能的增加，则有这个公式表明了物体热力学能的增加等于外界向它传递的热量与外界对它做的功的和这就是热力学第一定律3.2.1 热力学第一定律【例题1】一定量的气体从外界吸收了4.5105 J 的热量，热力学能增加了2.5105 J，请问是气体对外做功还是外界对气体做功？做了多少功？解：由热力学第一定律，得W 是负值，表示气体对外界做了功分析：已知物体吸收的热量和热力学能的改变量，要求这一过程中气体做功的情况，根据热力学第一定律即可求解根据计算出的数值正负来判断气体是对外做功还是外界对气体做功1能量的转换自然界存在着各种不同形式的能，物体机械运动有动能，热运动有热力学能，此外还有电能、光能、核能和化学能等不同形式的能之间可以相互转化3.2.2 能量守恒定律大量事实和科学研究都证明，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量转化和转移的过程中，其总量保持不变这就是能量守恒定律2能量守恒定律3能源与可持续发展人类的生活离不开能量，我们通过能量守恒定律知道了能量不会凭空消失，那么为什么我们还要节约能量呢？这是因为与热现象有关的能量转化和转移的过程是不可逆的生活中所需要的能量都是由能源物质提供的，这些源都是不可再生的因此，我们一定要积极开发新能源，注意节约现有能源，尽可能使用再生能源，从而保障社会的可持续发展