3-3分子动理论

天成教育内部讲义分子动理论教师：马晨雷诚信办学全心教学责任为天分子动理论 物体的内能一、分子动理论1、物质是由大量分子组成的（1）单分子油膜法测量分子直径：V=Sd V 是滴入水盆中油酸的体积，等于油酸溶液的体积乘以浓度。

S 是单分子油膜在水面上形成的面积。

分子直径d 的数量级一般是1010-m （2）1m o l 任何物质含有的微粒数相同2316.0210AN m o l -=⨯ （3）对微观量的估算①分子的两种模型：球形模型：固体、液体通常看成球形，分子体积等于小球体积。

立方体模型：空气分子占据的空间看成立方体，立方体的边长为空气分子的平均间距。

注意：立方体模型表述的是空气分子占据的空间，不是空气分子的形状。

②利用阿伏伽德罗常数联系宏观量与微观量 a.分子质量：m ol AM m N = b.分子体积：m o l AV v N = c.分子数量：A A A A m o l m o l m o l m o l M v M v n N N N N M M V V ρρ==== 2、分子永不停息的做无规则的热运动（布朗运动 扩散现象）（1）扩散现象：不同物质能够彼此进入对方的现象，说明了物质分子在不停地运动，同时还说明分子间有间隙，温度越高扩散越快。

扩散是分子热运动的直接证据。

不同点布朗运动 热运动 运动物体固体颗粒 分子运动 观察 光学显微镜电子显微镜联系布朗运动是由于固体小颗粒受到周围分子热运动的撞击力不平衡引起的，他是分子做无规则而运动的反映（2）布朗运动：它是悬浮在液体中的固体微粒的无规则运动，是在显微镜下观察到的。

①布朗运动的三个主要特点：永不停息地无规则运动；颗粒越小，布朗运动越明显；温度越高，布朗运动越明显。

②产生布朗运动的原因：它是由于液体分子无规则运动对固体微小颗粒各个方向撞击的不均匀性造成的。

③布朗运动间接地反映了液体分子的无规则运动，布朗运动、扩散现象都有力地说明物体内大量的分子都在永不停息地做无规则运动。

④布朗运动中的颗粒很小，肉眼看不见，需用显微镜才能观察到。

（3）热运动：分子的无规则运动与温度有关，简称热运动，温度越高，运动越剧烈3、分子间的相互作用力：（1）分子之间的引力和斥力都随分子间距离减小而增大。

但是分子间斥力随分子间距离减小而增大的得更快些；分子之间的引力和斥力都随分子间距离增大而减小。

但是分子间斥力随分子间距离加大而减小得更快些。

分子力是引力和斥力的合力。

在r0位置，斥力等于引力，分子力等于0.（2）分子引力与斥力的关系：（r0的数量级为10－10m）引力与斥力的合力图分力图分子间距分子力关系r= r0F引=F斥F=0，平衡位置r< r0F引<F斥斥力r> r0F引>F斥引力r>10 r0忽略不计忽略不计二、热和功4、气体的温度（T）大小的标志。

①意义：宏观上表示物体的冷热程度，微观上标志物体分子热运动的激烈程度，是气体分子的平均动能为单位。

二者的关系：T=t+273②温度的单位：国际单位制中，温度以热力学温度开尔文（K）为单位。

常用单位为摄氏温度。

摄氏度（℃）5、内能(1)分子的平均动能：由于组成任何物体的分子都是在不停地做无规则运动，因此，构成物体的每一个分子在任何时刻都具有动能。

由于分子热运动的无规则性及分子间的频繁碰撞，任何一个分子的动能都是不断变化的。

即使一个物体在稳定的状态下，构成物体的每个分子动能的大小也是不相等的。

组成物体所有分子动能的平均值，叫做分子热运动的平均动能。

平均动能的大小决定了物体所处的状态，分子平均动能大小的宏观标志是物体的温度。

物体的温度越高，分子平均动能越大；反之，物体的温度越低，分子平均动能越小。

①分子无规则热运动的动能叫做分子的动能。

一切分子都具有动能。

②温度是物体分子平均动能的标志。

(2)分子势能分子间存在着相互作用力，因此分子间具有由它们的相对位置决定的势能，这就是分子势能。

分子势能的大小与分子间距离有关，分子势能的大小变化可通过宏观量体积来反映。

当时，分子力为引力，当r增大时，分子力做负功，分子势能增加当时，分子力为斥力，当r减少时，分子力做负功，分子是能增加(3)物体的内能物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和，叫做物体的内能。

一切物体都是由不停地做无规则热运动并且相互作用着的分子组成，因此任何物体都是有内能的。

（理想气体的内能只取决于温度）(4)改变内能的方式：做功、热传递。

做功与热传递在改变内能上是等效的，但在能量的转化或转移上有本质的区别做功是其它形式的能与内能相互转化的过程，功在是没有热传递的情况下内能的改变量度。

热传递的方式：传导、对流、辐射。

热传递的条件：温度不同。

内能与机械能的比较机械能是物体作机械运动和物体形变所决定的能量。

机械能可以等于零，而内能永远不会等于零。

内能与机械能：内能与机械能是截然不同的。

内能是由大量分子的热运动和分子间相对位置所决定的能量。

内能机械能统称定义物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和物体的动能、重力势能、和弹性势能的的选取有关决定由物体的内部状态决定跟宏观的运动状态，参考系和零势能面测量不可测量可测量本质微观粒子的运动和相互作用的结果宏观物体的运动和相互作用的结果三、物态和物态的变化（1）晶体与非晶体6、晶体：外观上有规则的几何外形，有确定的熔点，一些物理性质表现为各向异性，内部微粒有规则的排列。

（石英、云母、食盐、硫酸铜）非晶体：外观没有规则的几何外形，无确定的熔点，物理性质表现为各向同性（玻璃、蜂蜡、松香、海波）①判断物质是晶体还是非晶体的主要依据是有无固定的熔点②晶体与非晶体并不是绝对的，有些晶体在一定的条件下可以转化为非晶体（石英→玻璃）（2）单晶体多晶体如果一个物体就是一个完整的晶体，如食盐小颗粒，这样的晶体就是单晶体（单晶硅、单晶锗）如果整个物体是由许多杂乱无章的小晶体排列而成，这样的物体叫做多晶体，多晶体没有规则的几何外形，但同单晶体一样，仍有确定的熔点。

多晶体各向同性。

(2)液体①液体的微观结构分子间的间距很小；液体分子间的相互作用力很小；②液体的表面张力作用：使液面具有收缩的趋势。

产生原因：由于液体分子分布比较稀疏，分子间距离r>r，分子间引力大于斥力。

方向：表面张力跟液面相切。

大小:液体的温度越高，表面张力越小；液体中溶有杂质时，表面张力变小；液体的密度越大，表面张力越大。

（3）液晶分子排列有序，各向异性，可自由移动，位置无序，具有流动性各向异性：分子的排列从某个方向上看液晶分子排列是整齐的，从另一方向看去则是杂乱无章的（4）饱和汽湿度①饱和汽：与液体处于动态平衡的蒸汽。

②未饱和汽：没有达到饱和状态的蒸汽。

③饱和汽压：饱和汽所具有的压强，叫做饱和汽压。

液体的饱和汽压与温度有关，温度越高饱和汽压越大，饱和汽压与饱和汽的体积无关。

④湿度：空气的干湿程度。

绝对湿度表示空气中所含水蒸气的压强。

相对湿度表示空气的绝对湿度与同一温度下的饱和气压的比值，用公式表示为相对湿度=水蒸气的实际压强/同温度水的饱和气压四、热力学定律1、热力学第一定律∆=+①表达式u W Q②符号W Q u∆+ 外界对系统做功系统从外界吸热系统内能增加- 系统对外界做功系统向外界放热系统内能减少注意：当气体向真空中膨胀时，W=02、热力学第二定律A、克劳修斯表述：热量不可能自动地从低温物体传向高温物体。

B、开尔文表述：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它变化。

或第二类永动机不可能制成。

3、热力学第三定律：绝对零度不能达到。

五、能量守恒定律1、能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一物体，在转化和转移的过程中其总量不变2、第一类永动机不可制成是因为其违背了热力学第一定律3、第二类永动机不可制成是因为其违背了热力学第二定律（一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行）4、熵是分子热运动无序程度的定量量度，在绝热过程或孤立系统中，熵是增加的。

5、能量耗散：系统的内能流散到周围的环境中，没有办法把这些内能收集起来加以利用。

（）1．“用油膜法估测分子的大小”实验中油酸分子直径等于一滴混合溶液中纯油酸的体积除以相应油酸膜的面积（）2．一绝热容器内盛有液体，不停地搅动它，使它温度升高该过程是可逆的；在一绝热容器内，不同温度的液体进行混合该过程不可逆。

（）3．气体分子的平均动能越大，气体的压强就越大。

（）4．物理性质各向同性的一定是非晶体。

（）5．液体的表面张力是由于液体分子间的相互作用引起的。

（）6．控制液面上方饱和汽的体积不变，升高温度，则达到动态平衡后该饱和汽的质量增大，密度增大，压强也增大（）7．气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁的作用力增大，从而气体的压强一定增大。

（）8．气体体积变小时，单位体积的分子数增多，单位时间内打到器壁单位面积上的分子数增多，从而气体的压强一定增大。

（）9．压缩一定量的气体，气体的内能一定增加。

（）10．有一分子a从无穷远处趋近固定不动的分子b，当a到达受b的分子力为零处时，a具有的动能一定最大。

（）11．气体吸收热量，其分子的平均动能就增大。

（）12．尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机却可以使温度降到-283℃。

（）13．在完全失重的情况下，熔化的金属能够收缩成标准的球形。

（）14．温度、压力、电磁作用等可以改变液晶的光学性质。

（）15．扩散现象和布朗运动的剧烈程度都与温度有关，所以扩散现象和布朗运动也叫做热运动。

（）16．两个分子甲和乙相距较远(此时它们之间的作用力可以忽略)，设甲固定不动，乙逐渐向甲靠近，直到不能再靠近，在整个移动过程中前阶段分子力做正功，后阶段外力克服分子力做功。

（）17．晶体熔化过程中，当温度达到熔点时，吸收的热量全部用来破坏空间点阵，增加分子势能，而分子平均动能却保持不变，所以晶体有固定的熔点。

非晶体没有空间点阵，熔化时不需要去破坏空间点阵，吸收的热量主要转化为分子的动能，不断吸热，温度就不断上升。

（）18．根据热力学第二定律可知，凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传导中，热量只能自发地从高温物体传递给低温物体，而不能自发地从低温物体传递给高温物体。

（）19．气体分子间的距离较大，除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，气体分子几乎不受力的作用而做匀速直线运动。

分子的运动杂乱无章，在某一时刻，向各个方向运动的气体分子数目不均等。

（）20．一由不导热的器壁做成的容器，被不导热的隔板分成甲、乙两室。

甲室中装有一定质量的温度为Ｔ的气体，乙室为真空，如图所示。

提起隔板，让甲室中的气体进入乙室，若甲室中气体的内能只与温度有关，则提起隔板后当气体重新达到平衡时，其温度仍为Ｔ。