16.分子動理論(無答案).doc

一.分子動理論物體是由大量分子組成的，分子直徑的數(shù)量級為10-10m，分子質(zhì)量的數(shù)量級為10-26kg。大量分子無規(guī)則的運動叫做分子的熱運動。液體中懸浮微粒的無規(guī)則運動叫做布朗運動。分子間存在著相互作用的引力和斥力。1.物體是由大量分子組成的物體是由分子組成的，分子也是有大小和有質(zhì)量的。分子的大小可以用“油膜法”粗略測定。具體做法是：將油酸用酒精稀釋后滴加在水面上，油酸在水面上散開，其中酒精溶于水中，并很快揮發(fā)，在水面上形成一層純油酸膜，由于油酸分子的部分原子與水有很強的親合力，這樣就形成了緊密排列的單分子層油膜。根據(jù)稀釋前油酸的體積V和薄膜的面積S即可算出油酸薄的厚度L=，L即為分子的直徑。用此方法得出的油酸分子的直徑數(shù)量級是10-10m。 阿伏加德羅常數(shù)是指1mol的任何物質(zhì)均含有6.021023個粒子數(shù)，因此，可以利用阿伏加德羅常數(shù)和1mol的某種物質(zhì)的質(zhì)量計算單個分子的質(zhì)量。 如果用M表示1mol的某物質(zhì)的質(zhì)量，m表示這種物質(zhì)單個分子的質(zhì)量，NA表示阿伏加德羅常數(shù)，那么m=，用這種方法計算出的分子質(zhì)量的數(shù)量級是10-26kg。2.分子的熱運動(1)布朗運動：布朗運動是指懸浮在液體中的固體小顆粒不停地做無規(guī)則運動的現(xiàn)象。雖然布朗運動既不是液體分子的運動，也不是懸浮在液體中的固體內(nèi)分子的運動，而是由于液體分子的無規(guī)則運動，不斷撞擊固體小顆粒，并且撞擊在各個方向的力不平衡造成的，它反映了分子永不停息地做無規(guī)則運動，并且這樣的運動與溫度有關(guān)，溫度越高，顆粒越小，布朗運動越明顯。(2)分子的熱運動：布朗運動的無規(guī)則性，反映了分子運動的無規(guī)則性，布朗運動的激烈程度與液體的溫度正相關(guān)，說明溫度越高，液體分子的運動越激烈。這種與溫度有關(guān)系的無規(guī)則運動就是分子的熱運動。3.分子間的相互作用力【例題】關(guān)于布朗運動實驗，下列說法正確的是： A.圖中記錄的是分子無規(guī)則運動的情況B.圖中記錄的是微粒做布朗運動的軌跡C.實驗中可以看到，微粒越大，布朗運動越明顯D.實驗中可以看到，溫度越高，布朗運動越激烈【例題】已知銅的密度為8.9103kg/m3，銅的相對原子質(zhì)量為64，質(zhì)子和中子質(zhì)量均為1.6710-27kg，則銅塊中平均每個銅原子所占的空間體積約為.m3。二.內(nèi)能分子做無規(guī)則熱運動時具有動能，物體里所有分子的動能的平均值叫分子熱運動的平均動能。溫度是物體分子運動的平均動能的標志。分子間存在相互作用力，分子間具有由它們相對位置決定的勢能，這就是分子勢能。物體中所有分子做熱運動的動能和分子勢能的總和，叫做物體的熱力學(xué)能，也叫內(nèi)能。1.分子的動能物體中做熱運動的分子具有動能，在關(guān)于熱現(xiàn)象的研究中，單個分子的動能不具有宏觀意義，所有分子熱運動的動能的平均值叫做分子的平均動能。溫度是物體分子熱運動的平均動能的標志。溫度相同的物體，分子的平均動能是相同的。2.分子勢能分子間存在著由它們相對位置決定的勢能。如圖所示為以無窮遠為分子勢能零點時的分子勢能曲線。在分子間距離rr0的范圍內(nèi)，分子力表現(xiàn)為斥力，當(dāng)r減小時，斥力做負功，分子勢能增加； rr0時,分子表現(xiàn)為引力，當(dāng)r增大時，引力做負功，分子勢能增加；在r=r0時，分子勢能最小。分子勢能和其他勢能一樣是相對的，它的數(shù)值與零勢能點的位置選取有關(guān)，但分子勢能的變化量與零勢能點的位置選取無關(guān)。在通常情況下，一般選取無窮遠為零勢能點。3.物體的內(nèi)能物體中所有分子做熱運動的動能和分子勢能的總和，叫做物體的內(nèi)能。由于物體分子的勢能具有相對意義，所以物體的內(nèi)能也具有相對意義。從宏觀的角度看，決定物體內(nèi)能大小的因素是：摩爾數(shù)、溫度和體積。而對于一定質(zhì)量的物體，其內(nèi)能只與溫度和體積有關(guān)，因此，內(nèi)能是一個狀態(tài)量?！倦y點突破】理想氣體的內(nèi)能：理想氣體就是分子間沒有相互作用力的氣體，這是一種理想模型。實際氣體中分子間距一般都比較大，分子內(nèi)的作用力比較小可以忽略，所以實際氣體在常溫常壓下都可以看作理想氣體。由于分子勢能與分子間作用力有關(guān)，因此理想氣體分子內(nèi)無分子勢能，那么理想氣體的內(nèi)能就是所有分子的動能之和，因此一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只跟溫度有關(guān)?！纠}】下列敘述中正確的是： A.物體的內(nèi)能與物體的溫度有關(guān)，與物體的體積無關(guān)B.物體的溫度越高，物體中分子無規(guī)則運動越劇烈C.物體體積改變，內(nèi)能可能不變D.物體在壓縮時，分子間存在著斥力，不存在引力【例題】同質(zhì)量的氧氣和氫氣溫度相同，下列說法正確的是： A.兩種氣體的分子勢能一定相等B.兩種氣體的分子平均動能一定相等C.每個氧原子的動能都比氫原子的動能大D.每個氧原子的速率都比氫原子速率大三.改變內(nèi)能的方式能量守恒定律熱力學(xué)第一定律做功和熱傳遞對改變物體的內(nèi)能是等效的。外界對物體所做的功W加上物體從外界吸收的熱量Q等于物體內(nèi)能的增量u。 這一規(guī)律叫做熱力學(xué)第一定律。1.改變內(nèi)能的兩種方式物體在質(zhì)量不變的條件下，溫度或體積的變化標志著其內(nèi)能發(fā)生了變化。溫度升高或由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)或由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)都可以使內(nèi)能變大。改變內(nèi)能的方式有兩種： 做功和熱傳遞。 做功過程是其他形式的能與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化的過程；熱傳遞是物體間內(nèi)能轉(zhuǎn)移的過程。兩個過程的本質(zhì)雖然不相同，但對物體內(nèi)能的改變是等效的。做功過程中，內(nèi)能改變量的多少用功的大小來量度； 熱傳遞過程中，內(nèi)能轉(zhuǎn)移的多少用熱量來量度。做功和熱傳遞都是過程量，內(nèi)能則是狀態(tài)量。2.熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律基本內(nèi)容是：外界對物體所做的功W加上物體從外界吸收的熱量Q等于物體內(nèi)能的增量u。 其數(shù)學(xué)表達式為：u=Q+W當(dāng)物體吸收熱量時Q取正值，即Q0；當(dāng)物體放出熱量時Q取負值，即Q0；當(dāng)物體對外界做功時W取負值，即W 0時，表示物體內(nèi)能增加，u0時，表示物體內(nèi)能減少。熱力學(xué)第一定律不僅反映了做功和熱傳遞對改變物體的內(nèi)能是等效的，并且給出了這些物理量之間的定量關(guān)系。這些物理量都是標量，應(yīng)用時注意單位要統(tǒng)一。3.能量守恒定律能量守恒定律的基本內(nèi)容是： 能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為別的形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過程中其總量不變。能量守恒定律是自然界的普遍規(guī)律。 它揭示了各種形式的能相互轉(zhuǎn)化或一種形式的能在轉(zhuǎn)移過程中，能的總量是不變的，或者說是守恒的。熱力學(xué)第一定律是能量守恒定律在熱力學(xué)中的具體化。 機械能守恒定律是能量守恒定律在機械運動中的特殊條件下的守恒定律?！纠}】圖中容器A、B各有一個可自由移動的輕活塞，活塞下面是水，上面是大氣，大氣壓恒定。A、B的底部由帶有閥門K的管道相連，整個裝置與外界隔熱。原先，A中水面比B中的高，打開閥門，使A中的水逐漸向B中流，最后達到平衡。在這個過程中：A.大氣壓力對水做功，水的內(nèi)能增加B.水克服大氣壓做功，水的內(nèi)能減少C.大氣壓力對水不做功，水的內(nèi)能不變D.大氣壓力對水不做功，水的內(nèi)能增加四. 熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律的兩種表述： 一種表述為“不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他變化”。另一種表述為“不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化”。第一類永動機是指不消耗能量的機器；第二類永動機是指只有單一熱源，它從這個單一熱源吸收的熱量，可以全部用來做功而不引起其他變化。1.熱力學(xué)第二定律(1)熱傳導(dǎo)的方向性：熱傳導(dǎo)的過程是有方向性的，這個過程中，熱量會自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體，使得高溫物體的溫度降低，低溫物體的溫度升高。但相反的方向是不能自發(fā)地進行。要實現(xiàn)熱量由低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體，使高溫物體溫度更高，低溫物體溫度更低，必須借助外界的幫助，從而引發(fā)其他變化。(2)機械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化的方向性：通過一定裝置機械能可以全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，但是內(nèi)能卻不能自發(fā)地完全轉(zhuǎn)化成機械能，要實現(xiàn)內(nèi)能完全轉(zhuǎn)化成機械能，必須借助其他物理變化。即機械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化是具有方向性的。(3)熱力學(xué)第二定律的基本內(nèi)容：按著熱傳導(dǎo)的方向來描述：不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他變化。按著機械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程的方向性來描述：不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化。熱力學(xué)第二定律使人們認識到，自然界中進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性。2.永動機是不存在的 (1)第一類永動機是指不消耗能量但又可以輸出能量的機器。由于第一類永動機的設(shè)想違反了能量守恒定律，因而是不可能實現(xiàn)的。(2)第二類永動機是指一種熱機，這種熱機沒有冷凝器，只有單一熱源，它從這個單一熱源吸收的熱量，可以全部用來做功，而不引起其他變化。第二類永動機的設(shè)想雖然不違背能量守恒定律，但是違背了熱力學(xué)第二定律，因而也是不可能實現(xiàn)的?！纠}】(1) 1791年，米被定義為：在經(jīng)過巴黎的子午線上，取從赤道到北極長度的一千萬分之一。請由此估算地球的半徑R。 (答案保留兩位有效數(shù)字)(2) 太陽與地球的距離為1.51011m，太陽光以平行光束入