第三單元

熱現象及應用一、分子動理論：

1、分子動理論的內容是：①物質由分子組成；②一切物體的分子都永不停息地做無規則運動。③分子間存在相互作用的引力和斥力。④分子間存在間隙。

2、物質的組成：（1）物質是由大量分子組成的；（2）我們把10的乘方數叫做數量級，數量級通常用10-n或者10n表示。（3）一般分子直徑的數量級是10-10m。物理學上用A（埃）表示。1A=10-10m。

（4）阿伏伽德羅常數：NA=6.02x1023/mol。1

mol（摩爾）的任何物質中都含有6.02x1023個分子。1

mol（摩爾）的體積是22.4升。

（5）測定分子的大小可以用單分子油膜法。“用油膜法估測分子大小”實驗的科學依據是：

①將油膜看成單分子油膜。②不考慮各油酸分子間間隙③將油膜分子看成球形

如：用油膜法估測油分子的大小的實驗中，體積為V的油滴，在水面上形成近似圓形的單分子油膜，油膜直徑為D，則油分子的直徑大約為（油膜的高度幾乎是1個油分子的直徑，所以用體積/面積就是直徑的高度，所以D=V/π(D/2)2=4V/πD2

二、分子熱運動：

1、分子熱運動：（1）實驗依據：擴散現象、布朗運動。（2）特點：物體中的大量分子都在不停的做無規則運動，分子的無規則運動叫做熱運動。溫度越高，分子無規則運動越劇烈。2、擴散現象：（1）定義：大量分子無規則運動而產生的物質遷移現象（或不同物質互相接觸時彼此進入對方的現象）叫擴散現象。物質都是從濃度高的的地方往濃度較低的地方遷移。（2）擴散的條件：eq\o\ac(○,1)、不同物質。eq\o\ac(○,2)相互接觸。

注意：①擴散現象只能發生在不同物質之間，同種物質不能發生擴散；②擴散現象只能在不同物質相互接觸時，才能發生擴散，不相互接觸不能發生擴散。

③固體、液體、氣體之間都能發生擴散現象。

④任何用眼睛直接觀察到的現象都不是擴散現象。

⑤任何物質在任何狀態下都能發生擴散現象，但氣體間擴散最快，固體間擴散的最慢。（3）擴散現象表明：

eq\o\ac(○,1)一切物質都在不停的做無規則運動，并且溫度越高，分子運動越劇烈，擴散的越快。eq\o\ac(○,2)分子間存在間隙，eq\o\ac(○,3)影響分子擴散快慢的因素是：溫度。溫度越高，擴散進行越快。

三、布朗運動：

1、布朗運動現象簡介：

1827年英國植物學家布朗用顯微鏡觀察懸浮在水中的花粉，發現花粉顆粒在水中不停地在做無規則運動，后來就把懸浮顆粒的無規則運動叫做布朗運動。注意布朗運動肉眼是看不見，用光學顯微鏡才能觀察到的，但觀察到的不是物質的分子。

2、介紹布朗運動的特點：①布朗運動是永不停息的，②布朗運動隨著溫度的升高而愈加劇烈。③懸浮的顆粒越小，布朗運動越明顯。顆粒大了，布朗運動不明顯，甚至觀察不到。

3、布朗運動的成因：是懸浮在液體中的小顆粒受到各個方向的液體分子的撞擊不平衡造成的。

4、布朗運動是懸浮的固體微粒的運動，不是物質分子的運動。但它反映和證明了分子的熱運動。注意：①布朗運動在任何溫度下都會發生。

②擴散現象直接證實了組成物體的分子總是不停地做無規則運動；布朗運動卻是間接地證實了組成物體的分子總是不停地做無規則的運動。說明：擴散現象、氣體容易被壓縮、水和酒精混合后的體積小于原來的體積之和，都說明分子之間有間隙。

四、分子間相互作用力：

1、分子間同時存在相互作用的引力和斥力。對外表現的效果與分子間的距離大小有關。

2、分子間的引力使得固體和液體都具有一定的體積。

3、分子間的斥力使得固體和液體很難被壓縮。

4、分子間引力和斥力都隨分子間距離增大而減小。但斥力隨分子間距離增大而減小得更快些。

5、分子間引力和斥力的大小跟分子間距離的關系：

①當r=r0時，分子間的引力與斥力平衡，分子間作用力為零，分子出于平衡位置，r0為分子直徑的數量級，約為10-10m，距離為r0的位置叫做平衡位置。

②當分子間距離r＜r0時，引力和斥力都隨距離減小而增大，但斥力增加得更快，因此分子力表現為斥力。(此時引力仍然存在)

③當r＞r0時，引力和斥力都隨距離的增大而減小，但是斥力減小的更快，因而分子間的作用力表現為引力。(此時斥力仍然存在)

④當分子距離的數量級大于10

r0（10-9m）時，分子間的作用力變得十分微弱，可以忽略不計了。

五、氣體的壓強與溫度：

1、氣體的狀態參量：（1）氣體的狀態：在一定的條件下，氣體會處于一定的狀態，又稱平衡狀態。

（2）狀態參量：用來描述氣體狀態的物理量叫氣體的狀態參量，它們是溫度、體積、壓強。

2、溫度（T）：（1）溫度定義：宏觀：溫度表示物體的冷熱程度。微觀：溫度標志著物體內部分子無規則運動的劇烈程度；溫度是物體分子平均動能標志。（2）溫標：溫度的數值表示法．①攝氏溫標：規定在1標準大氣壓下冰水混合物的溫度為0℃，沸水的溫度為100℃，中間分成100等份，每一份為1℃，通常用t表示，單位為攝氏度（℃）．

②熱力學溫標：規定－273.15℃為零度，通常用T表示，單位為開爾文（K）．

③兩種溫標的關系：T=

t

+

273.15K,；粗略地表示T=

t

+

273K

.

（3）用熱力學溫度和攝氏溫度表示溫度的間隔是相同的，即物體升高或降低的溫度用開爾文和攝氏度表示在數值上是相同的.

3、體積（V）：（1）氣體的體積：指氣體分子所充滿的容器間體積，即為容器的容積．（2）單位：m3、

1L=10-3m3=1dm3

4、氣體壓強(P)（1）單位面積上大量氣體分子對容器壁的壓力叫做氣體的壓強.用符號P表示.（2）氣體壓強產生的原因：大量氣體分子對器壁頻繁碰撞而產生的.

氣體的壓強是由氣體的重力產生的（3）壓強的單位：在國際單位制中，壓強的單位是帕斯卡（Pa）,1Pa

=1N/m.；常用單位：“標準大氣壓”（符號是atm）和“毫米汞柱”（符號是mmHg）,

1標準大氣壓=1.013×105Pa，760mmHg=1標準大氣壓（4）氣體壓強的大小決定因素：一定質量的氣體的壓強，微觀上決定與①分子的密度（單位體積內的分子數）②分子的平均速率；宏觀上是由氣體的體積和溫度決定的。

5、氣體的體積、壓強、溫度間的關系。（1）一定質量的氣體，在溫度不變的情況下，體積減小，壓強增大。（2）一定質量的氣體，在壓強不變的情況下，溫度升高，體積增大。（3）一定質量的氣體，在體積不變的情況下，溫度升高，壓強增大。

注意：對于一定質量的氣體，如果溫度、體積和壓強這三個量都不改變，就說氣體處于一定狀態中。如果三個量中有兩個發生了改變或者三個都發生了改變，就說氣體的狀態發生了改變，只有一個參量改變其他參量不變的情況是不會發生的。

六、分子的動能與勢能：

1、分子的動能：（1）、分子的動能：分子因為不停地做無規則運動而具有的能量叫分子動能（2）大量分子的運動速率不盡相同，因此各個分子的動能并不相同。（3）、分子的平均動能：物體里所有分子的動能的平均值（4）、溫度升高，物體分子的熱運動加劇，分子熱運動的平均動能也增加，溫度越高，分子熱運動平均動能越大。（5）、決定因素：溫度是物體分子熱運動的平均動能的標志

2、分子的勢能：（1）、分子勢能：由相互作用的分子之間的相對位置決定的勢能。（2）、決定分子勢能的因素：①分子勢能與分子間距離大小，②分子勢能與物體的狀態和體積有關。（3）分子勢能的大小隨間距的變化在r=r0兩側是不同的：①當r＞r0，分子力表現為引力時，隨著分子間距的增大，需不斷克服分子引力做功，分子勢能增大；分子間距減小，分子力做功，分子勢能減小．

②當r＜r0，分子力表現為斥力時，隨著分子間距的增大（仍在斥力范圍內），分子力不斷做功，分子勢能減小；分子間距減小，需克服分子力做功，分子勢能增大．

③當r=r0時，Ep最小（注意最小不一定為零）

七、熱力學能（內能）

1、熱力學能（內能）：（1）物體中所有分子的動能和勢能的總和叫做物體的熱力學能，也叫內能。注：一切物體都具有內能。（2）熱力學能是大量分子無規則運動和分子間的相互作用的共同結果。（3）決定物體內能的因素：溫度和體積。

2、改變熱力學能（內能）的途徑：（1）做功可以改變物體的內能：①外界克服摩擦力做功，使物體的內能增加；

②壓縮氣體做功，使氣體內能增加。③物體對外做功，物體的內能減小，溫度降低；外界對物體做功，物體的內能增大，溫度升高。（2）熱傳遞可以改變物體的內能。熱傳遞有傳導、對流和輻射三種方式。當外界向物體傳遞熱量時，物體的熱力學能增加；當物體向外界傳遞熱量時，物體的熱力學能減少。

①對流：依靠液體或氣體本身的流動而實現的熱傳遞過程，叫對流。②傳導：熱由物體高溫處傳向低溫處或由一個高溫體傳到另一個低溫體，而不同時伴隨內能的變化物質的流動，這種熱傳遞的方式程叫熱傳遞，其實質是靠分子間的碰撞來變換能量而實現熱傳遞。③輻射：熱量的傳遞既不依靠物質的流動，又不依靠分子的碰撞，而是借助于不同波長的電磁波來實現，這種傳熱方式就是輻射。（3）做功和熱傳遞對改變物體的內能是等效的

3．內能和機械能的區別：①內能是由大量分子的熱運動和分子間的相對位置所決定的能量；機械能是由于物體做機械運動而具有的能量。②任何物體的內能一定不等于0，而機械能可以為0。③物體可以同時具有內能和機械能。

4、實質：做功改變物體內能的實質是：內能和其它形式的能相互轉化的過程；

熱傳遞改變物體內能的實質是：物體間內能的轉移。

5、溫度、內能和熱量的區別和聯系

①區別：溫度是表示物體冷熱程度的物理量，內能是一種形式的能，它是物體內所有分子無規則運動所具有的動能和分子勢能的總和。它跟溫度是不同的兩個概念。但又有密切的聯系，物體的溫度升高，它的內能就增大，溫度降低，內能就減小。在熱傳遞過程中，傳遞能的多少叫做熱量。在熱傳遞的過程中，熱量從高溫物體傳向低溫物體，高溫物體放出了多少焦耳的熱量，它的內能就減少多少焦耳；而低溫物體吸收了多少焦耳的熱量，它們內能就增加了多少焦耳。②聯系：在不發生物態變化時，物體吸收熱量，它的內能增加，溫度升高；物體放出熱量，它的內能減少，溫度降低。八、熱力學第一定律：

1、內容：熱力學能的增加量等于外界對物體做的功和物體從外界吸收的熱量之和。這個關系叫做熱力學第一定律。其數學表達式為：ΔU=W+Q

ΔU—物體內能的變化量，W—外界對物體做的功（或物體對外界做的功）

2、與熱力學第一定律相匹配的符號法則做功W

熱量Q

內能的改變ΔU

取正值“+”

外界對物體做功

物體從外界吸收熱量

物體的內能增加

取負值“－”

物體對外界做功

物體向外界放出熱量

物體的內能減少

說明：在應用Δu=Q+W進行計算時，它們的正負號規定如下：W＞0,表示外界對系統做功；Ｗ＜0,表示系統對外界做功；Q＞0,表示系統從外界吸熱；Ｑ＜0，表示系統向外界放熱；Δu＞0,表示系統內能增加；Δu＜0,表示系統內能減少；

3、熱力學第一定律說明了做功和熱傳遞是系統內能改變的量度，沒有做功和熱傳遞就不可能實現能量的轉化或轉移，同時也進一步揭示了能量守恒定律。

4、應用熱力學第一定律解題的一般步驟：

①根據符號法則寫出各已知量（W、Q、ΔU）的正、負；

②根據方程ΔU=W+Q求出未知量；

③再根據未知量結果的正、負來確定吸熱、放熱情況或做功情況。

九、能量守恒定律：

1、自然界存在著多種不同形式的運動，每種運動對應著一種形式的能量。如機械運動對應機械能；分子熱運動對應內能；電磁運動對應電磁能。

2、不同形式的能量之間可以相互轉化