一、分子動理論
1、物質是由大量分子組成的
(1)單分子油膜法測量分子直徑
(2)1mol 任何物質含有的微粒數相同 N = 6.02*1023 /mol
(3)對微觀量的估算
①分子的兩種模型:球形和立方體(固體液體通常看成球形,空氣分子占據的空間看成立方體)
②利用阿伏伽德羅常數聯系宏觀量與微觀量
2、分子永不停息的做無規則的熱運動(布朗運動 擴散現象)
(1)擴散現象:不同物質能夠彼此進入對方的現象,說明了物質分子在不停地運動,同時還說明分子間有間隙,溫度越高擴散越快
(2)布朗運動:它是懸浮在液體中的固體微粒的無規則運動,是在顯微鏡下觀察到的。
①布朗運動的三個主要特點:永不停息地無規則運動;顆粒越小,布朗運動越明顯;溫度越高, 布朗運動越明顯。
②産生布朗運動的原因:它是由于液體分子無規則運動對固體微小顆粒各個方向撞擊的不均勻性造成的。
③布朗運動間接地反映了液體分子的無規則運動,布朗運動、擴散現象都有力地說明物體内大量的分子都在永不停息地做無規則運動。
(3)熱運動:分子的無規則運動與溫度有關,簡稱熱運動,溫度越高,運動越劇烈。
3、分子間的相互作用力
分子之間的引力和斥力都随分子間距離增大而減小。但斥力随分子間距離加大而減小得更快,如圖虛線所示。
分子間同時存在引力和斥力,兩種力的合力又叫做分子力。圖象中實線表示引力和斥力的合力(即分子力)随距離變化的情況。
當兩個分子間距在圖象橫坐标 r0 距離時,分子間的引力與斥力平衡,分子間作用力為零, r 的數量級為10-10 m,r 0位置叫做平衡位置。當分子距離的數量級大于10r0 時,分子間的作用力變得十分微弱,可忽略不計。
4、溫度
宏觀上的溫度表示物體的冷熱程度,微觀上的溫度是物體大量分子熱運動平均動能的标志。熱力學溫度與攝氏溫度的關系: T = t 273.15K
5、内能
①分子勢能
分子間存在着相互作用力,因此分子間具有由它們的相對位置決定的勢能,這就是分子勢能。
分子勢能的大小與分子間距離有關,分子勢能的大小變化可通過宏觀量體積來反映。當 r >r0 時,分子力為引力,當r 減少時,分子力做負功,分子勢能較少。當 r <r0 時,分子力為斥力,當r 減少時,分子力做負功,分子勢能增加。因此 r =r0 時分子勢能最小。
②物體的内能
物體中所有分子熱運動的動能和分子勢能的總和,叫做物體的内能。
一切物體都是由不停地做無規則熱運動并且相互作用着的分子組成,因此任何物體都是有内能的。(理想氣體沒有分子勢能隻有分子動能,理想氣體内能隻取決于溫度)
③改變内能的方式:做功與熱傳遞。
二、氣體
6、氣體實驗定律
①一定質量氣體等溫變化:玻意耳定律PV = C (C 為常量)
适用條件:壓強不太大,溫度不太低。
微觀解釋:一定質量的理想氣體,溫度保持不變時,分子的平均動能是一定的,在這種情況下,體積減少時,分子的密集程度增大,氣體的壓強就增大。
圖象表達: P=c/V
②一定質量的氣體等容變化:查理定律P/T= C (C 為常量)
适用條件:溫度不太低,壓強不太大。
微觀解釋:一定質量的氣體,體積保持不變時,分子的密集程度保持不變,在這種情況下,溫度升高時,分子的平均動能增大,氣體的壓強就增大。
圖象表達: P-V
③一定質量的氣體等壓變化:蓋呂薩克定律: V/T=C (C 為常量)
适用條件:壓強不太大,溫度不太低。
微觀解釋:一定質量的氣體,溫度升高時,分子的平均動能增大,隻有氣體的體積同時增大,使分子的密集程度減少,才能保持壓強不變。
圖象表達:V-T
7、理想氣體
定義:任何情況下都嚴格遵守三個實驗定律的氣體。它是一種理想模型,實際并不存在。
(在常溫常壓下,大部分氣體都可以看成理想氣體。)
微觀上:分子間的作用力可以忽略不計,故一定質量的理想氣體的内能隻與溫度有關,與體積無關。
理想氣體的狀态方程:PV/T=C
8、氣體壓強的微觀解釋
大量氣體分子頻繁的撞擊容器壁,産生持續的壓力。
影響氣體壓強的因素:①氣體的平均分子動能(溫度)
②分子的密集程度即單位體積内的分子數(體積)
三:物态和物态變化
9、晶體:外觀上有規則的幾何外形,有确定的熔點,一些物理性質表現為各向異性。
非晶體:外觀沒有規則的幾何外形,無确定的熔點,一些物理性質表現為各向同性。
①判斷物質是晶體還是非晶體的主要依據是有無固定的熔點。
②晶體與非晶體并不是絕對的,有些晶體在一定的條件下可以轉化為非晶體(例如:晶體石英可轉化為非晶體玻璃)。
10、單晶體和多晶體
如果一個物體就是一個完整的晶體,如食鹽小顆粒,這樣的晶體就是單晶體(單晶矽、單晶鍺)。
如果整個物體是由許多雜亂無章的小晶體排列而成,這樣的物體叫做多晶體。多晶體沒有規則的幾何外形,但同單晶體一樣,仍有确定的熔點。
11、表面張力
當表面層的分子比液體内部稀疏時,分子間距比内部大,表面層的分子表現為引力。如露珠。
12、液晶
分子排列有序,各向異性,可自由移動,位置無序,具有流動性。
各向異性:分子的排列從某個方向上看液晶分子排列是整齊的,從另一方向看去則是雜亂無章的。
四:熱力學定律
13、改變系統内能的兩種方式:做功和熱傳遞
①熱傳遞有三種不同的方式:熱傳導、熱對流和熱輻射。
②這兩種方式改變系統的内能是等效的。
③區别:做功是系統内能和其他形式能之間發生轉化;熱傳遞是不同物體(或物體的不同部分)之間内能的轉移。
14、熱力學第一定律
①表達式u2-u1 = W Q
15、能量守恒定律
能量既不會憑空産生,也不會憑空消失,它隻能從一種形式轉化為另一種形式,或者從一個物體轉移到另一物體,在轉化和轉移的過程中其總量不變。
第一類永動機不可制成,因其違背了熱力學第一定律。
第二類永動機不可制成,因其違背了熱力學第二定律(一切自然過程總是沿着分子熱運動的無序性增大的方向進行)
熵是分子熱運動無序程度的定量量度,在絕熱過程或孤立系統中,熵是增加的。
16、能量耗散
系統的内能流散到周圍的環境中,沒有辦法把這些内能收集起來加以利用。
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