学习必备欢迎下载20102011 学年二轮复习学案1.3 物理：分子动理论物体的内能热力学定律气体的性质使用时间： 2011 年 3 月 1015 日【基础知识】一分子动理论1.分子动理论基本内容：物体是由大量分子组成的；分子永不停息地做无规则运动；分子间存在着相互作用力。2.阿伏加德罗常数：1mol 任何物质含有的粒子数都相同其值为：NA602 10233.分子的热运动(1)分子热运动： 物体里的大量分子做永不停息的无规则运动，随温度的升高而加剧。扩散现象和布朗运动可以证明分子热运动的存在。(2)布朗运动： 是指悬浮在液体中的花粉颗粒永不停息地做无规则运动它并不是分子本身的运动，是由大量液体分子对颗粒无规则碰撞引起的。液体分子的无规则运动是布朗运动产生的原因，布朗运动虽不是分子的运动，但其无规则性正反映了液体分子运动的无规则性布朗运动的剧烈程度与颗粒大小和温度有关4.分子间的相互作用力(1)分子间同时存在着相互作用的引力和斥为，引力和斥力都随分子间距离增大而减小，随分子间距离减小而增大但斥力的变化比引力的变化快实际表现出来的分子力是引力和斥力的合力(2)分子间作用力（指引力和斥力的合力）随分子间距离而变的规律是： rr0时表现为引力； r10r0以后，分子力变得十分微弱，可以忽略不计。规律方法1.对微观量的估算首先要建立微观模型对液体、固体来说，微观模型是分子紧密排列，将物质的摩尔体积分成NA个等份，每个等份就是一个分子，若把分子看作小立方体，则每一等份就是一个小立方体若把分子看成小球，则每一等份就是一个小球可以估算出分子的体积和分子的直径气体分子不是紧密排列的，所以上述微观模型对气体不适用，但上述微观模型可用来求气体分子间的距离例如l mol 任何气体，在标准状态下的体积是224103m3，将其分成NA个小立方体，每个小立方体中装一个气体分子，则小立方体的边长就是分子间的距离2.阿伏加德罗常数NA=6.02 1023 mol-1是联系微观世界和宏观世界的桥梁. 具体表现在：（ 1）固体、液体分子微观量的估算分子数AOAANVvNMmnNN0分子质量的估算方法：每个分子的质量为m =NMA0分子体积 （分子所占空间） 的估算方法： 每个分子的体积 （分子所占空间）AANMNvV001.其中 为固体、液体的密度. 分子直径的估算方法把固体、液体分子看成球形，则分子直径303166ANVVd;把固体、液体分子看成立方体，则331AONVVd（ 2）气体分子微观量的估算方法摩尔数4.22vn，V 为气体在标况下的体积. 分子间距的估算方法：设想气体分子均匀分布，每个分子占据一定的体积.假设为立方体,分子位于每个立方体的中心，每个小立方体的边长就是分子间距；假设气体分子占有的体积为球体，分子位于球体的球心，则分子间距离等于每个球体的直径. 二内能、能的转化和守恒( 一)内能1.分子的平均动能物体内分子动能的平均值叫做分子的平均动能温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能就越大对个别分子讲温度无意义2.分子的势能由分子间的相对位置所决定的势能，叫做分子势能， 分子势能的大小与物体的体积有关当分子间的距离小于r0时，随着分子间的距离的减小，分子势能增加当分子间距离大于r0时，随着分子间距离的增大，分子势能也增大当分子间距离等于r0时，分子势能最小。物体内两个分子间距离的变化，宏观上引起提及的变化。3.物体的内能物体内所有分子的动能和势能的总和称为物体的内能物体的内能是由物质的量、温度、体积三个因素所决定的对于理想气体来说，由于忽略分子力作用，所以没有分子势能其内能由物质的量和温度所决定4.物体内能的变化做功和热传递都可改变物体的内能，但它们有着本质的区别：做功是其他形式的能和内能o F斥F分F引精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 4 页学习必备欢迎下载之间的转化热传递则是物体间内能的转移做功过程中，内能改变量的多少用功的大小来量度；热传递过程中，内能转移的多少用热量来量度。做功和热传递都是过程量，内能则是状态量。(二)能的转化和守恒定律1.热力学第一定律做功和热传递都能改变物体的内能。也就是说， 做功和热传递对改变物体的内能是等效的。但从能量转化和守恒的观点看又是有区别的：做功是其他能和内能之间的转化，功是内能转化的量度；而热传递是内能间的转移，热量是内能转移的量度。外界对物体所做的功W 加上物体从外界吸收的热量Q 等于物体内能的增加U，即 U= Q+W 这在物理学中叫做热力学第一定律。在这个表达式中，W 为正值，表达外界对物体做功；W 为负值，表示物体对外界做功；Q 为正值，表示物体从外界吸热；Q 为负值，表示物体对外界放热； U 为正值，表示物体内能增加；U 为负值，表示物体内能减少。2.能的转化和守恒定律能量既不会凭空产生，也不会凭空消灭或消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，这就是能的转化和守恒定律. 注* (1)能量守恒定律是自然界普遍适用的规律之一，违背该定律的第一类永动机是无法实现的. (2)物质的不同运动形式对应不同形式的能,各种形式的能在一定的条件下可以转化或转移,在转化或转移过程中,能的总量守恒. （三）热力学第二定律1.热传导的方向性:热传导的过程是有方向性的，这个过程可以向一个方向自发地进行（热量会自发地从高温物体传给低温物体），但是向相反的方向却不能自发地进行。2.机械能与内能转化的方向性:机械能可以全部转化为内能,而内能不可能全部转化为机械能而不引起其它的变化. 3.热力学第二定律(1)表述：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化（按热传导的方向性表述）。不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化（按机械能和内能转化过程的方向性表述）。或第二类永动机是不可能制成的。(2)意义：自然界种进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。它揭示了有大量分子参与的宏观过程的方向性. (3)能量耗散 :自然界的能量是守恒的，但是有的能量便于利用，有些能量不便于利用。很多事例证明，我们无法把流散的内能重新收集起来加以利用。这种现象叫做能量的耗散。它从能量转化的角度反映出自然界中的宏观现象具有方向性。4.热力学第三定律(1)内容 :热力学零度不可达到。(2)意义 :只需要温度不是绝对零度,就总可能降低,它促进人类想方设法尽可能降低温度,以探索更多的物理奥秘. 三 .气体的性质(一)气体的状态参量1、 温度： T（t）（1）意义：宏观上：表示物体的冷热程度联单微观上：标志物体分子平均动能的大小（2）数值表示法：摄氏温标t：单位：在 1atm 下，冰的熔点是0沸点是： 100 热力学温标T 单位： K（SI 制的基本单位之一）把 273作为 0K 绝对零度（是低温的极限，只能无限接近、不能达到） 两种温标的关系：T=t+273 K T=t 冰的熔点t1 =0 T1=273K P=1atm=76cmHg=aP510013.1水的沸点t2=100 T2=373K t=100 T=100K 说明：两种温标下每一度温差大小是相等的，只是零值起点不同2、体积： V 气体分子所能达到的空间（一般为容器的容积）3、压强： p 器壁单位面积上受到的压力产生 ：由大量分子频繁碰撞器壁产生的（单位体积内分子个数越多，分子的平均速率越大，气体的压强就越大）单位： Pa 1Pa=1N/2m1atm=aP510013.1=76cmHg 计算： P固=F/s P液=液gh (二)气体参量的微观解释（ 1）气体分子运动的特点是：气体分子间的距离大约是分子直径的10 倍，分子间的作用力十分微弱。通常认为，气体分子除了相互碰撞或碰撞器壁外，不受力的作用。每个气体分子的运动是杂乱无章的，但对大量分子的整体来说，分子的运动是有规律的。研究的方法是统计方法。气体分子的速率分布规律遵从统计规律。在一定温度下，某种气体的分子速率分布是确定的，可以求出这个温度下该种气体分子的平均速率。（2）用分子动理论解释气体压强的产生（气体压强的微观意义）。气体的压强是大量分子频繁碰撞器壁产生的。压强的大小跟两个因素有关：气体分子的平均动能，分子的密集程度。(三)气体的体积、压强、温度间的关系（ 1）一定质量的气体，在温度不变的情况下，体积减小时，压强增大，体积增大时，压强减小。（ 2）一定质量的气体，在压强不变的情况下，温度升高，体积增大。（ 3）一定质量的气体，在体积不变的情况下，温度升高，压强增大。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 4 页学习必备欢迎下载20102011 学年二轮复习学案1.4 物理：分子动理论物体的内能热力学定律气体的性质典例精讲与练习使用时间： 2011年 3 月 1015 日【典例精讲 】例 1关于一定质量的气体，下列叙述正确的是A.气体吸收的热量可以完全转化为功。B.气体体积增大时，期内能一定减少。C.气体从外界吸收热量，其内能一定增大，D.外界对气体做功，气体内能可能减少。【答案】 AD 例 2若以表示水的摩尔质量，v 表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，为在标准状态下水蒸气的密度，NA为阿伏加德罗常数，m、分别表示每个水分子的质量和体积，下面是四个关系式：mvNAANANmANv其中（）A和都是正确的；B和都是正确的；C和都是正确的；D和都是正确的。解析 ：AN=mv，AN=m，所以ANm，所以 B 选项正确。例 3 右图为两分子系统的势能Ep与两分子间距离r 的关系曲线。 下列说法正确的是( )A当 r 大于 r1时，分子间的作用力表现为引力B当 r 小于 r1时，分子间的作用力表现为斥力C当 r 等于 r2时，分子间的作用力为零D在 r 由 r1变到 r2的过程中，分子间的作用力做负功【答案】 BC【解析】分子间距等于r0时分子势能最小，即r0= r2。当 r 小于 r1时分子力表现为斥力；当r 大于 r1小于 r2时分子力表现为斥力；当r 大于 r2时分子力表现为引力， A 错 BC 对。在 r 由 r1变到 r2的过程中，分子斥力做正功分子势能减小，D 错误。例 4. 如图，一绝热容器被隔板K 隔开 a 、 b 两部分。已知a 内有一定量的稀薄气体，b 内为真空， 抽开隔板K后 a 内气体进入b，最终达到平衡状态。在此过程中（）A气体对外界做功，内能减少 B 气体不做功，内能不变C气体压强变小，温度降低 D气体压强变小，温度不变【练习】1. 下列说法正确的是 ( ) A布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的分子无规则运动的反映B没有摩擦的理想热机可以把吸收的能量全部转化为机械能C知道某物质的摩尔质量和密度可求出阿伏加德罗常数D内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同2. 已知地球半径约为6.4 106 m ，空气的摩尔质量约为2910-3kg/mol, 一个标准大气压约为1.0 105 Pa. 利用以上数据可估算出地球表面大气在标准状况下的体积为 ( ) A.41016 m3B.41018 m3C. 4 1020 m3D. 4 1022 m3 3. 对一定量的气体，下列说法正确的是 ( )A气体的体积是所有气体分子的体积之和B气体分子的热运动越剧烈，气体温度就越高C气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的D当气体膨胀时，气体分子之间的势能减小，因而气体的内能减少4给旱区送水的消防车停于水平面，在缓缓放水的过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子势能，则胎内气体( ) A.从外界吸热B.对外界做负功B.分子平均动能减少D.内能增加5. 如图中气缸内盛有定量的理想气体，气缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与气缸壁的接触是光滑的，但不漏气。现将活塞杆与外界连接使其缓慢的向右移动，这样气体将等温膨胀并通过杆对外做功。若已知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法正确的是( ) A.气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，因此此过程违反热力学第二定律图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 4 页学习必备欢迎下载B.气体是从单一热源吸热，但并未全用来对外做功，所以此过程不违反热力学第二定律C.气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律D.ABC 三种说法都不对6一定质量的理想气体处于平衡状态I，现设法使其温度降低而压强升高，达到平衡状态II，则（）A状态 I 时气体的密度比状态II 时的大B状态 I 时分子的平均动能比状态II 时的大C状态 I 时分子间的平均距离比状态II 时的大D状态 I 时每个分子的动能都比状态II 时的分子平均动能大参考答案： 1 D， 2 B，3 BC，4 A，5 C，6 BC 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 4 页