1、一、宏觀量與微觀量及相互關(guān)系 1微觀量：分子體積V0、分子直徑d、分子質(zhì)量m0. 2宏觀量：物體的體積V、摩爾體積Vm，物體的質(zhì)量m、 摩爾質(zhì)量M，物體的密度.,3關(guān)系 (1)分子的質(zhì)量：m0 (2)分子的體積：V0 (3)物體所含的分子數(shù)： 或,4分子的大小 (1)兩種模型 球體模型直徑為d 立方體模型邊長(zhǎng)為d (2)熟記 分子直徑的數(shù)量級(jí)是1010 m. 分子質(zhì)量的數(shù)量級(jí)是1026 kg.,(1)固體和液體分子都可看成是緊密堆集在一起的分子的體積V0 ，僅適用于固體和液體，對(duì)氣體不適用 (2)對(duì)于氣體分子，d 的值并非氣體分子的大小，而是兩個(gè)相鄰的氣體分子之間的平均距離,特點(diǎn),永不停息、無

2、規(guī)則運(yùn)動(dòng)； 顆粒越小，運(yùn)動(dòng)越劇烈； 溫度越高，運(yùn)動(dòng)越劇烈； 運(yùn)動(dòng)軌跡不確定.,二、分子的熱運(yùn)動(dòng) 1擴(kuò)散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動(dòng) 擴(kuò)散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動(dòng)都說明分子做無規(guī)則運(yùn)動(dòng) (1)擴(kuò)散現(xiàn)象：不同物質(zhì)相互接觸時(shí)彼此進(jìn)入對(duì)方的 現(xiàn)象溫度越高，擴(kuò)散越快 (2)布朗運(yùn)動(dòng) 定義：懸浮微粒做的無規(guī)則運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生的原因：由各個(gè)方向的液體分子對(duì)微粒碰撞的不平衡引起的 布朗顆粒：布朗顆粒用肉眼直接看不到，但在顯微鏡下能看到，因此用肉眼看到的顆粒所做的運(yùn)動(dòng)不能叫做布朗運(yùn)動(dòng)布朗顆粒大小約為106 m(包含約1021個(gè)分子)，而分子直徑約為1010 m布朗顆粒的運(yùn)動(dòng)是分子熱運(yùn)動(dòng)的間接反映,2熱運(yùn)動(dòng) (1)定義：分子永不停息的無規(guī)則運(yùn)

3、動(dòng) (2)特點(diǎn)：溫度越高，分子的熱運(yùn)動(dòng)越激烈,(1)布朗運(yùn)動(dòng)是分子永不停息地做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的間接反映，是微觀分子熱運(yùn)動(dòng)造成的宏觀現(xiàn)象 (2)布朗運(yùn)動(dòng)只能發(fā)生在氣體、液體中，而擴(kuò)散現(xiàn)象在氣體、液體、固體之間均可發(fā)生,三、分子間的作用力、內(nèi)能 1分子間的相互作用力 分子力是引力與斥力的合力 分子間的引力和斥力都隨分 子間距離的增大而減小、隨 分子間距離的減小而增大， 但總是斥力變化得較快，如圖1111所示 (1)當(dāng)rr0時(shí)，F(xiàn)引F斥，F(xiàn)0；,(2)當(dāng)rr0時(shí)，F(xiàn)引和F斥都隨距離的減小而增大，但F斥比F引增大得更快，F(xiàn)表現(xiàn)為斥力； (3)當(dāng)rr0時(shí)，F(xiàn)引和F斥都隨距離的增大而減小，但F斥比F引減小得

4、更快，F(xiàn)表現(xiàn)為引力； (4)當(dāng)r10r0(109m)時(shí)，F(xiàn)引和F斥都已經(jīng)十分微弱，可以認(rèn)為分子間沒有相互作用力(F0),2分子動(dòng)能 (1)定義：做熱運(yùn)動(dòng)的分子具有的動(dòng)能叫分子動(dòng)能 (2)分子的平均動(dòng)能：組成系統(tǒng)的所有分子的動(dòng)能的平均 值叫做分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能 (3)溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度越高，分 子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能越大,3分子勢(shì)能 分子勢(shì)能是由分子間相對(duì)位置而決定的勢(shì)能，它隨著物體 體積的變化而變化，與分子間距離的關(guān)系為： (1)當(dāng)rr0時(shí)，分子力表現(xiàn)為引力，隨著r的增大，分子引 力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大； (2)當(dāng)rr0時(shí)，分子力表現(xiàn)為斥力，隨著r的減小，分子斥力 做負(fù)功，分

5、子勢(shì)能增大；,(3)當(dāng)rr0時(shí)，分子勢(shì)能最小， 但不為零，為負(fù)值，因?yàn)檫x 兩分子相距無窮遠(yuǎn)時(shí)分子勢(shì)能為零 (4)分子勢(shì)能曲線如圖1112所示,4物體的內(nèi)能 (1)定義：物體中所有分子的熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和分子勢(shì)能的 總和 (2)決定內(nèi)能的因素 微觀上：分子動(dòng)能、分子勢(shì)能、分子個(gè)數(shù) 宏觀上：溫度、體積、物質(zhì)的量(摩爾數(shù)),(3)改變物體的內(nèi)能的兩種方式 做功：當(dāng)做功使物體的內(nèi)能發(fā)生改變的時(shí)候，外界對(duì)物體做了多少功，物體的內(nèi)能就增加多少；物體對(duì)外界做了多少功，物體的內(nèi)能就減少多少 熱傳遞：熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能，用熱量量度物體吸收了多少熱量，物體的內(nèi)能就增加多少；反之物體的內(nèi)能就減少多少,(1)任何物體

6、都具有內(nèi)能 (2)溫度相同的任意兩個(gè)物體的分子的平均動(dòng)能相同，如溫度相同的氫氣和氧氣的分子的平均動(dòng)能相同，但由于氫氣分子質(zhì)量小于氧氣分子質(zhì)量，故氫氣分子的平均速率大于氧氣分子的平均速率 (3)做功和熱傳遞在改變物體的內(nèi)能上是等效的但它們的本質(zhì)不同，做功是內(nèi)能與其他形式的能發(fā)生轉(zhuǎn)化，熱傳遞是不同物體之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移,(4)物體的體積越大，分子勢(shì)能不一定就越大，如0的水結(jié)成0的冰后體積變大，但分子勢(shì)能卻減小了 (5)理想氣體分子間相互作用力為零，故分子勢(shì)能忽略不計(jì)一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān),四、溫度和溫標(biāo) 1溫度 (1)溫度在宏觀上表示物體的冷熱程度，在微觀上表示分子 的平均動(dòng)能 (2)溫

7、度是決定一個(gè)系統(tǒng)與另一個(gè)系統(tǒng)是否達(dá)到熱平衡狀態(tài) 的物理量，一切達(dá)到熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的溫度,2兩種溫標(biāo) (1)攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)的比較：兩種溫標(biāo)溫度的零 點(diǎn)不同，同一溫度兩種溫標(biāo)表示的數(shù)值不同，但它們表 示的溫度間隔是相同的，即每一度的大小相同，tT. (2)關(guān)系：Tt273.15 K.,(1)熱力學(xué)溫度的零值是低溫極限，永遠(yuǎn)達(dá)不到，即熱力學(xué)溫度無負(fù)值 (2)溫度是大量分子熱運(yùn)動(dòng)的集體行為，對(duì)個(gè)別分子來說溫度沒有意義,五、溫度、內(nèi)能、熱量、功的比較,(1)溫度、內(nèi)能、熱量和功是熱學(xué)中相互關(guān)聯(lián)的四個(gè)物理量當(dāng)物體的內(nèi)能改變時(shí)，溫度不一定改變，只有當(dāng)通過熱傳遞改變物體的內(nèi)能時(shí)才會(huì)有熱量傳遞，但

8、能的形式?jīng)]有發(fā)生變化,(2)熱量是熱傳遞過程中的特征物理量，離開過程談熱量毫無意義，就某一狀態(tài)而言，只有“內(nèi)能”，根本不存在 “熱量”和“功”，因此不能說一個(gè)系統(tǒng)中含有“多少熱量”或“多少功” (3)物體的內(nèi)能大，并不意味著物體一定會(huì)對(duì)外做功或向外傳遞熱量，或者做的功多，傳遞的熱量多只有物體內(nèi)能的變化大時(shí)，過程中做的功或傳遞的熱量才會(huì)多,六、熱力學(xué)定律 1熱力學(xué)第一定律 (1)內(nèi)容：一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的 熱量與外界對(duì)它所做的功的和 (2)表達(dá)式：UWQ.,(3)符號(hào)規(guī)定,(4)幾種特殊情況 若過程是絕熱的，則Q0，WU，外界對(duì)物體做的功等于物體內(nèi)能的增加 若過程中不做功，

9、即W0，則QU，物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加 若過程的始、末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，即U0，則WQ0或WQ，外界對(duì)物體做的功等于物體放出的熱量,(1)應(yīng)用熱力學(xué)第一定律時(shí)要明確研究的對(duì)象是哪個(gè)物體或者是哪個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng) (2)應(yīng)用熱力學(xué)第一定律計(jì)算時(shí)，要依照符號(hào)規(guī)定代入數(shù)據(jù)對(duì)結(jié)果的正、負(fù)也同樣依照規(guī)定來解釋其意義,2熱力學(xué)第二定律 (1)兩種表述 熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體 不可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功，而 不產(chǎn)生其他影響,(2)在熱力學(xué)第二定律的表述中，“自發(fā)地”、“不產(chǎn)生其他影響”的涵義 “自發(fā)地”指明了熱傳遞等熱力學(xué)宏觀現(xiàn)象的方向性，不需要借助外界提供能量的幫助 “不

10、產(chǎn)生其他影響”的涵義是發(fā)生的熱力學(xué)宏觀過程只在本系統(tǒng)內(nèi)完成，對(duì)周圍環(huán)境不產(chǎn)生熱力學(xué)方面的影響，如吸熱、放熱、做功等,(3)熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì) 熱力學(xué)第二定律的每一種表述，都揭示了大量分子參與宏觀過程的方向性，進(jìn)而使人們認(rèn)識(shí)到自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性 (4)熱力學(xué)第二定律的微觀意義：一切自然過程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無序性增大的方向進(jìn)行,3熱力學(xué)過程方向性實(shí)例 (1)高溫物體 低溫物體 (2)功 熱 (3)氣體體積V1 氣體體積V2(較大) (4)不同氣體A和B 混合氣體AB,熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，但在有外界影響的條件下，熱量可以從低溫物體傳到高溫物體，如

11、電冰箱；在引起其他變化的條件下內(nèi)能可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，如氣體的等溫膨脹過程,七、對(duì)能量守恒定律的理解 1自然界中能量的存在形式：物體運(yùn)動(dòng)具有動(dòng)能、分子運(yùn)動(dòng) 具有分子動(dòng)能、電荷具有電能、原子內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)具有原子 能等，可見，在自然界中不同的能量形式與不同的運(yùn)動(dòng)形 式相對(duì)應(yīng) 2不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化，且這一轉(zhuǎn)化過程是通 過做功來完成的,3某種形式的能減少，一定有其他形式的能增加，且減少量 和增加量一定相等 4某個(gè)物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且 減少量和增加量一定相等 5兩類永動(dòng)機(jī)均不能制成.,(1)雖然功與能具有相同的單位，但兩者是完全不同的兩個(gè)概念，在能量守恒定律的表達(dá)式

12、中只存在能量，不存在功 (2)能量守恒定律是自然界中普遍存在的一種規(guī)律，是無條件的，而機(jī)械能守恒定律是有條件的,(2010青島模擬)已知汞的摩爾質(zhì)量為M200.5103 kg/mol，密度為13.6103 kg/m3，阿伏加德羅常數(shù)NA6.01023 mol1.求： (1)一個(gè)汞原子的質(zhì)量(用相應(yīng)的字母表示即可)； (2)一個(gè)汞原子的體積(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)； (3)體積為1 cm3的汞中汞原子的個(gè)數(shù)(結(jié)果保留一位有效 數(shù)字),解答本題時(shí)應(yīng)注意兩點(diǎn)： (1)固體分子可忽略分子間的間隙； (2)用阿伏加德羅常數(shù)建立宏觀量與微觀量的聯(lián)系,解題指導(dǎo)(1)一個(gè)汞原子的質(zhì)量為m0 (2)一個(gè)汞原子的

13、體積為 V0 m321029 m3 (3)1 cm3的汞中含汞原子個(gè)數(shù) n 個(gè)41022個(gè),答案(1) (2)21029 m3(3)41022個(gè),(10分)一定質(zhì)量的氣體，在從一個(gè)狀態(tài)()變化到另一個(gè)狀態(tài)()的過程中，吸收熱量280 J，并對(duì)外做功120 J，試問： (1)這些氣體的內(nèi)能發(fā)生了怎樣的變化？ (2)如果這些氣體又返回原來的狀態(tài)，并放出了240 J熱量，那么在返回的過程中是氣體對(duì)外界做功，還是外界對(duì)氣體做功？做功多少？,求解此題應(yīng)把握以下兩點(diǎn)： (1)用熱力學(xué)第一定律求解內(nèi)能變化時(shí)，注意熱量 Q、功W的正負(fù) (2)氣體從末態(tài)到初態(tài)與從初態(tài)到末態(tài)的U的大小 相同，結(jié)合熱力學(xué)第一定律計(jì)

14、算，并做出判斷,解題指導(dǎo)(1)由熱力學(xué)第一定律可得 UWQ120 J280 J160 J 氣體的內(nèi)能增加了160 J. (2)由于氣體的內(nèi)能僅與狀態(tài)有關(guān)，所以氣體從狀態(tài)回到狀態(tài)的過程中內(nèi)能的變化應(yīng)等于從狀態(tài)到狀態(tài)的過程中內(nèi)能的變化，則從狀態(tài)到狀態(tài)的內(nèi)能應(yīng)減少160 J,即U160 J，又Q240 J，根據(jù)熱力學(xué)第一定律得：UWQ， 所以WUQ160 J(240 J)80 J，即外界對(duì)氣體做功80 J.,答案 (1)增加了160 J (2)外界對(duì)氣體做功80 J,一輛汽車正在平直的公路上以速度v勻速行駛，此時(shí)汽車的功率為P，已知汽車的總效率為，所使用的汽油的熱值為q(每完全燃燒單位質(zhì)量的燃料產(chǎn)生的熱量叫熱值)