热学问题辨析

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初中物理《热学》易错问题知识点(精品)

初中物理《热学》易错问题知识点(精品)

初中物理《热学》易错问题知识点错误1、冰比水冷原因:没有正确理解温度的概念剖析:温度是反映物体冷热程度的物理量,说物体是冷还是热,应该看物体温度的高低,温度低的物体较温度高的物体冷。

巧辩1:自然界中存在着同温度的水和冰,冷热程度一样:如0o C的水和冰。

错误2、温度高(或低)的物体含的热量多(或少)错误3、一杯热水放到房间里逐渐冷下来,是因为水的温度传到房间里的空气中去了原因:没有正确理解热量的概念和没有正确区分温度和热量这两个不同的物理量剖析:热量是热传递或物态变化的过程中,传递能量的多少。

是一个过程量,它伴随着热传递或物态变化的过程而存在,没有能量传递的过程就没有热量的存在。

而温度是系统内部大量分子做无规则热运动的激烈程度的标志。

虽然热传递的前提是两个系统之间要有温度差,但传递的是能量,不是温度。

物体在热传递过程中所吸收或放出的热量的多少与它的质量、比热容及温度的变化有关,而与物体的温度高低无关。

巧辩2:“热量”只能“传”不能“含”;巧辩3“温度”只能“变”不能“传”错误4、物体吸收了热量其温度一定升高,物体升温就一定吸收了热量原因:没有弄清热量和温度变化的关系剖析:由于受到生活“经验”的干扰,大多数学生都认为“物体吸收热量温度一定升高”。

事实上,在不涉及做功的情况下,物体吸收热量有的温度升高,还有的可以温度不变。

一般情况,物体吸热量温度升高,但是晶体熔化、液体沸腾的过程中吸收热量温度保持不变。

有些物体在状态发生变化时,虽然吸热或放热,但温度却保持不变;有些物体温度升高,却没有吸热。

巧辩4:晶体在熔化的过程中虽然在不断的吸热,但温度却保持不变。

冬天,搓手时手掌发热升温,两手温度相同不存在热传递,没有吸热,而是做功使物体发热升温的。

错误5、物体温度发生变化一定是吸收或放出了热量原因:对导致物体温度变化的原因不甚了解剖析:虽然内能的改变可使物体的温度发生变化,但改变物体内能的方式有两种:做功和热传递。

高三物理学科中的热学问题解析与解题思路

高三物理学科中的热学问题解析与解题思路

高三物理学科中的热学问题解析与解题思路热学是高中物理学科的重要内容之一,涉及到热传导、热容与比热容、热膨胀等多个方面的知识点。

在高三物理学科考试中,热学问题常常是学生们较为头疼的难题。

本文将对高三物理学科中的热学问题进行解析,并提供一些解题思路。

一、热传导问题的解析与解题思路热传导是热学中的一项重要内容,指的是热量通过物体内部的传递过程。

在解析热传导问题时,首先需要明确题目中给出的已知条件,包括物体的长度、面积、温差等。

然后根据热传导定律,可以得到物体传热的速率。

最后根据题目要求,可计算出所需的答案。

例如,某道题目描述了一根长度为L,横截面积为A,材料为导热系数为λ的细长物体,两端温度差为ΔT,要求计算热传导的速率。

解决这个问题的思路是首先根据热传导定律,写出热传导速率的表达式:Q/Δt = λAΔT/L。

然后根据已知条件,代入数值计算出结果。

二、热容与比热容问题的解析与解题思路热容与比热容是热学中另一个重要内容,用来描述物体储存热量的能力。

解析热容与比热容问题时,需要注意区分热容和比热容的概念。

热容是指物体储存单位温度变化所需热量的大小,而比热容是指单位质量物质储存单位温度变化所需热量的大小。

在解题时,常常需要根据题目给出的已知条件,使用热容或比热容的定义式进行计算。

例如,某道题目描述了一定质量的物体受热升温ΔT,要求求解所需的热量。

解决这个问题的思路是根据比热容的定义式:Q = mcΔT,其中m为物体的质量,c为物体的比热容。

根据题目给出的已知条件,代入数值进行计算得出结果。

三、热膨胀问题的解析与解题思路热膨胀也是热学中的重要内容,指的是物体由于温度变化而产生的体积、长度等方面的变化。

解析热膨胀问题时,需要明确题目给出的已知条件,包括物体的原始长度、温度变化量、膨胀系数等。

在解题时,可以利用热膨胀系数的定义式进行计算。

例如,某道题目描述了一根材料的长度随温度变化而增加ΔL,要求求解温度变化ΔT。

热力学错题与易错点解析

热力学错题与易错点解析

热力学错题与易错点解析热力学是研究能量转化和传递规律的科学,它在物理学、化学、工程学等领域中起着重要的作用。

在学习热力学的过程中,我们经常会遇到些许困惑和错误。

本文将针对一些常见的热力学错题和易错点进行解析,帮助读者更好地理解和掌握这门学科。

一、热力学基本概念的搞混在热力学的初学阶段,很容易将一些基本概念搞混,导致问题的答案错误。

这里列举几个常见的易错点:1. 温度和热量的区别温度是物体分子运动平均动能的度量,用Kelvin(开尔文,K)作为单位;热量是能量的传递形式,用Joule(焦耳,J)作为单位。

因此,温度更多地涉及物质内部的状态,而热量更多地涉及物质之间的传递。

2. 内能和焓的混淆内能是物体分子在运动、振动和相互作用过程中所具有的能量,用U表示;而焓是物体在定压条件下的内能和压力乘积,用H表示。

一般情况下,焓常用于定压过程的计算。

3. 熵和热容的误解熵是描述系统无序程度的物理量,用S表示;热容是物体单位温度变化对应的热量变化,用C表示。

熵通常和热力学第二定律联系紧密,描述能量转化的方向性。

二、定态过程与准静态过程的区别定态过程和准静态过程是热力学中经常涉及的两个概念。

但是,很多人对它们之间的区别存在模糊认识。

这里将介绍它们的特点及区别:1. 定态过程定态过程是指系统各个宏观性质在任何时刻都保持不变的过程。

在这个过程中,系统的宏观性质处于平衡状态,但不一定是静止的。

典型的例子是稳定的动态平衡状态,如定常流动。

2. 准静态过程准静态过程是指系统在每一瞬时都足够接近于平衡态的过程。

在这个过程中,系统经过一系列平衡态,且终态与初态之间的变化足够缓慢。

典型的例子是气体的等压、等温过程。

三、热机效率与热泵性能系数的计算在热力学中,热机效率和热泵性能系数是评价热能转化效率的重要指标。

然而,很多人对于其计算公式和应用存在困惑。

下面分别介绍这两个指标的计算方法:1. 热机效率热机效率是指热机输出功与输入热量之比,常用η表示。

高中物理热学判断题技巧

高中物理热学判断题技巧

高中物理热学判断题技巧热学是高中物理中的重要内容之一,也是学生们普遍感到困惑的部分。

在考试中,热学的判断题往往是考察学生对基本概念和原理的理解和应用能力。

本文将介绍一些解答热学判断题的技巧,以帮助高中学生提高解题能力。

一、理解热学基本概念在解答热学判断题之前,首先要对热学的基本概念有一个清晰的理解。

例如,热量、温度、热平衡、热容等概念,都是解答热学判断题的基础。

以题目为例:题目:物体A的温度比物体B高,那么物体A的热量一定比物体B大。

对于这个题目,我们需要理解温度和热量之间的关系。

温度是物体内部分子热运动的平均能量,而热量是物体与外界交换能量的大小。

因此,温度高并不意味着热量一定大,还需要考虑物体的质量和热容的影响。

二、掌握热学原理在解答热学判断题时,需要掌握一些基本的热学原理,如热传导、热辐射和热对流等。

以题目为例:题目:热传导是固体、液体和气体中热量传递的主要方式。

对于这个题目,我们需要了解热传导是不同物质中热量传递的主要方式。

在固体中,热传导是主要的传热方式,而在液体和气体中,热对流和热辐射也会起到重要作用。

三、注意热学定律和公式的应用在解答热学判断题时,需要熟练掌握热学定律和公式的应用。

例如,热传导的定律、热辐射的定律、热容的计算公式等。

以题目为例:题目:两个物体A和B,质量相等,A的热容比B大,那么A的温度变化一定比B大。

对于这个题目,我们需要利用热容的计算公式:Q = mcΔT,其中Q表示热量,m表示质量,c表示热容,ΔT表示温度变化。

由于物体A的热容比B大,所以相同的热量对A的温度变化会更大。

四、注意热学实验原理的应用在解答热学判断题时,有时需要利用热学实验原理进行推理。

例如,热膨胀实验、热容实验等。

以题目为例:题目:将两个相同的金属杯分别倒入不同温度的水中,然后放在同一温度的环境中,一段时间后,两个金属杯的温度一定相同。

对于这个题目,我们可以利用热平衡的原理进行推理。

由于两个金属杯放在同一温度的环境中,根据热平衡原理,两个金属杯的温度会逐渐趋于相同。

高中物理热力学分析题解析

高中物理热力学分析题解析

高中物理热力学分析题解析热力学是物理学中的重要分支,涉及到热量、温度、能量等概念及其相互转化关系的研究。

在高中物理考试中,热力学题目通常以分析题的形式出现,要求学生运用所学知识进行问题解答和计算。

本文将以几个常见的热力学题目为例,详细解析其考点和解题技巧,帮助高中学生及其家长更好地理解和应对这类题目。

1. 热容量计算题题目:某物质的质量为1kg,热容量为4000J/kg·℃,将其加热20℃,需要吸收多少热量?解析:这是一个简单的热容量计算题,考察学生对热容量的理解和计算能力。

热容量是物质单位质量的温度变化所需吸收或放出的热量。

根据题目给出的信息,我们知道该物质的质量为1kg,热容量为4000J/kg·℃,温度变化为20℃。

根据热容量的定义,我们可以使用以下公式计算所需吸收的热量:热量 = 热容量 ×质量 ×温度变化代入已知数据,可以得到:热量 = 4000J/kg·℃ × 1kg × 20℃ = 80000J因此,该物质需要吸收80000J的热量。

2. 热传导计算题题目:一根长为2m,截面积为0.01m²的铜棒,两端温差为100℃,求热传导的速率。

解析:这是一个热传导计算题,考察学生对热传导速率的理解和计算能力。

热传导速率是单位时间内通过单位面积的热量传递量。

根据题目给出的信息,我们知道铜棒的长度为2m,截面积为0.01m²,温差为100℃。

根据热传导速率的定义,我们可以使用以下公式计算热传导速率:热传导速率 = 热导率 ×截面积 ×温度差 / 长度铜的热导率为390W/m·℃,代入已知数据,可以得到:热传导速率 = 390W/m·℃ × 0.01m² × 100℃ / 2m = 195W因此,热传导的速率为195W。

3. 热效率计算题题目:一台汽车发动机从燃料中释放出的热量为10000J,其中有3000J被用于做功,剩余的热量散失到周围环境中,求该发动机的热效率。

高中物理中的热学中的常见错误

高中物理中的热学中的常见错误

高中物理中的热学中的常见错误热学是高中物理学中一门重要的分支,涉及热量传递、热平衡、物质的热性质等方面的内容。

然而,在学习和应用热学的过程中,很多同学容易犯下一些常见的错误。

本文将针对高中物理中热学方面的常见错误进行阐述和分析,并提出正确的理解和引导。

一、概念混淆在学习热学过程中,有些同学容易混淆热量和温度的概念。

热量和温度是两个不同的物理量,在性质和定义上有明显区别。

热量是物体之间由于温度差异而发生的能量传递,而温度是衡量物体热平衡状态的物理量。

因此,我们不能简单地用“温度高,热量就大”来描述物体的热状态。

二、单位误用在热学中,常见的单位有千焦耳、焦耳、摄氏度、开尔文等。

有些同学在做热学计算时容易混淆这些单位,导致计算结果出错。

正确使用单位是热学中非常重要的一环,需要在学习过程中加以强调。

三、概念应用错误在应用热学概念解决实际问题时,有些同学容易犯下应用错误。

例如,在计算物体的热传导时,需要根据传热方向和温度差计算传热速率,有些同学在计算过程中忽略了传热方向,导致结果不准确。

因此,在应用热学概念时,同学们需要细心并严格按照物理原理进行推导和计算。

四、实验误差忽略在热学实验中,由于仪器精度等原因,测量结果可能会出现误差。

有些同学在实验过程中,没有对实验误差进行估计和分析,从而得到了不准确的实验结论。

正确对待实验误差,了解实验不确定度的估计方法,并进行实验结果的合理分析是学习热学时必不可少的。

五、热效率计算错误在学习热效率时,有些同学容易将机械效率和热效率混淆。

机械效率是指机械能转化过程中的能量损失情况,而热效率则是指热能转化过程中的能量损失情况。

两者涉及的能量转化情况不同,因此计算方法也不同。

在计算热效率时,需注意真正涉及热能的转化和损耗情况。

总结:在学习高中物理中的热学过程中,我们要重视这些常见的错误,并努力克服它们。

在理解概念、应用公式和进行实验时,需要提高对热学中涉及的概念和原理的准确理解,并合理运用物理学知识进行问题解决。

高中物理热学解答题举例与分析

高中物理热学解答题举例与分析热学是高中物理中的一个重要分支,涉及到热量、温度、热传导等内容。

在考试中,热学解答题是一个常见的题型,要求学生能够灵活运用热学知识解决实际问题。

本文将通过几个具体的例子,分析热学解答题的考点和解题技巧,帮助高中学生更好地应对这类题目。

例一:一个小球从高处自由下落,落地后与地面发生碰撞,落地后的温度变化如何?这个问题考察的是热传导的知识。

当小球与地面碰撞时,会产生热量。

根据热传导的规律,热量会从高温物体传递到低温物体,直到两者温度达到平衡。

因此,小球在与地面碰撞后,温度会上升,直到与地面达到热平衡。

例二:一个容器内有一杯热水和一块冰,当冰完全融化后,容器内的温度变化如何?这个问题考察的是相变的知识。

当冰开始融化时,热量从热水传递到冰上,使冰融化。

在这个过程中,热量的传递会导致热水的温度降低,直到冰完全融化。

此时,容器内的温度将保持不变,直到冰完全融化。

例三:一个房间里有一台加热器,当加热器工作时,房间内的温度如何变化?这个问题考察的是热平衡的知识。

当加热器工作时,会向房间内提供热量。

根据热平衡的原理,热量会从加热器传递到房间内的空气,直到两者达到热平衡。

因此,房间内的温度会逐渐上升,直到达到加热器提供的热量所能维持的温度。

通过以上几个例子,我们可以看出,热学解答题的考点主要包括热传导、相变和热平衡等知识。

在解答这类题目时,学生需要注意以下几点解题技巧:1. 理清问题的关键信息:在阅读问题时,要仔细理解问题中的关键信息,例如温度变化、热量传递方向等。

这样可以帮助我们确定问题所涉及的热学知识点。

2. 运用热学公式和定律:在解答题目时,要根据问题所涉及的热学知识,灵活运用相应的公式和定律。

例如,热传导可以使用热传导定律,相变可以使用相变热的公式等。

3. 注意能量守恒:在解答热学问题时,要注意能量守恒的原则。

热学问题中的能量转化是一个重要的考点,要确保能量的输入和输出保持平衡。

热学题目解析与实践指导

热学题目解析与实践指导热学(Thermodynamics)作为物理学的一个重要分支,研究能量的转换与传递规律,对于各个领域的工程应用具有重要意义。

本文将通过解析热学题目,提供实践指导,帮助读者更好地理解热学原理和应用。

一、题目解析1. 题目:气体膨胀题目描述:某容器内有一定量的气体,在一定条件下发生某种膨胀。

请分析该气体膨胀过程中的热力学变化及相关物理量的计算。

解析及实践指导:气体膨胀是热学研究中常见的问题,涉及到压强、体积和温度之间的关系。

根据理想气体状态方程,我们可以计算气体在膨胀过程中的压强和体积的变化。

同时,根据热力学第一定律,我们可以计算气体膨胀时的内能变化。

2. 题目:热机效率题目描述:一个热机在给定高温和低温热源的条件下,进行一定的工作。

请计算该热机的效率。

解析及实践指导:热机效率是热机性能的重要指标,表示能够转化为有效功的热量在总吸收热量中的比例。

根据热力学第二定律,我们可以计算热机的效率。

在实践中,我们需要根据实际情况确定高温和低温热源的温度,并进行相关的热力学计算。

3. 题目:热传导题目描述:一维热传导问题中,一个物体的两个端点分别与两个热源接触。

请分析该物体温度分布的变化以及导热速率的计算。

解析及实践指导:热传导是物体内部热量传递的重要过程,涉及到热量传导方程和热流密度的计算。

在一维热传导问题中,我们可以通过求解热传导方程,得到物体内部的温度分布情况。

同时,我们可以根据热流密度公式计算导热速率。

二、实践指导1. 掌握热学基本原理:热学问题的解析和实践需要基于热学的基本原理,包括热力学定律、状态方程和传热方程等。

务必掌握这些基础知识,并能够运用于实际问题的计算和分析。

2. 理解题目描述:热学题目常常以问题描述的方式给出,读者需要仔细理解题目中所涉及的物理过程和条件,明确需要解决的问题。

3. 运用适当的数学方法:在热学实践中,我们经常需要运用数学方法进行计算和求解。

这可能涉及到微积分、代数方程求解、数值计算等。

热学中常见题型解析及解题技巧

热学中常见题型解析及解题技巧热学是物理学中重要的一部分,研究热量和能量传递的规律。

在学习热学的过程中,我们经常会遇到各种不同类型的题目。

本文将为大家解析一些常见的热学题型,并分享一些解题技巧,帮助大家更好地应对这些题目。

一、热平衡和温度计算题目:两个物体A和B具有不同的温度,当它们放在一起达到热平衡时,它们的温度如何计算?解析:根据热平衡定律,两个物体达到热平衡时,它们的温度相等。

我们可以利用热平衡定律来计算温度。

假设物体A的温度为T1,物体B的温度为T2,则有T1=T2。

解题技巧:在解决这类题目时,首先明确题目中所给出的物体不是绝对温标下的温度,而是相对温度。

其次,根据题目给定的条件来列方程,最后解方程求解即可。

二、热传导和热阻计算题目:有一根长度为L,横截面积为A的长棒,棒的两端温度分别为T1和T2,求解由热传导引起的棒上单位长度的热流量。

解析:根据热传导的基本定律,热流量与温度差成正比,与棒的长度和横截面积成反比。

可用公式表示为Q = k * (T2 - T1) * A / L,其中Q表示单位长度的热流量,k表示热导率。

解题技巧:在解决这类题目时,需要注意单位的转换和计算的准确性。

另外,热导率k是一个与材料性质有关的常量,在解题过程中要根据实际情况给出。

三、热容和热量计算题目:物体A的质量为m,热容为C,其温度从T1升高到T2,求解系统吸收的热量。

解析:根据热容的定义,物体吸收热量的大小与质量和温度变化有关,可以用公式表示为Q = m * C * (T2 - T1)。

解题技巧:在解决这类题目时,需要注意热容的单位是 J/(kg·℃),所以需要对质量进行单位转换。

此外,要根据题目所给条件确定温度变化的方向和数值。

四、热辐射和黑体辐射计算题目:有一块黑体,其面积为A,对于单位面积的黑体,其单位时间内从辐射出的能量(辐射功率)如何计算?解析:根据黑体辐射的斯特藩-玻尔兹曼定律,单位时间内黑体辐射出的能量与温度的四次方成正比,与表面积成正比。

热学问题多角度解读

热学问题多角度解读在我们的日常生活和科学研究中,热学问题无处不在。

从冬天的取暖到夏天的制冷,从汽车发动机的工作原理到宇宙中恒星的演化,热学都扮演着至关重要的角色。

接下来,让我们从多个角度来深入探讨热学问题。

首先,我们来了解一下热的本质。

热究竟是什么呢?在早期的科学研究中,人们认为热是一种特殊的物质,被称为“热质”。

然而,随着科学的发展,这种观点被推翻。

现在我们知道,热是物体内部分子无规则运动的一种表现。

分子运动越剧烈,物体的温度就越高,所具有的热能也就越大。

温度,作为热学中一个关键的概念,它是衡量物体冷热程度的物理量。

我们常用的温度单位有摄氏度(℃)、华氏度(℉)和开尔文(K)。

其中,开尔文是国际单位制中的基本温度单位,它以绝对零度(-27315℃)为零点。

绝对零度是理论上所能达到的最低温度,在这个温度下,分子的运动完全停止。

热量则是在热传递过程中传递的能量。

热传递主要有三种方式:传导、对流和辐射。

传导是指热量通过直接接触的物体从高温部分传递到低温部分,比如金属棒的一端加热,另一端会逐渐变热。

对流通常发生在液体和气体中,由于温度差异导致流体的流动,从而传递热量,例如房间里的空调通过空气对流来调节温度。

辐射则不需要介质,可以在真空中进行,太阳的能量就是通过辐射传递到地球的。

在实际生活中,我们经常会遇到与热学相关的问题。

比如,冬天我们穿上厚厚的棉衣来保暖。

棉衣中的棉花纤维之间存在着大量的空气,空气是热的不良导体,可以有效地阻止身体热量的散失,从而起到保暖的作用。

再比如,我们用热水袋取暖,这是利用了水的比热容较大的特点。

比热容是指单位质量的某种物质升高或降低单位温度所吸收或放出的热量。

水的比热容较大,这意味着它在吸收或放出相同热量时,温度变化相对较小,能够长时间保持温暖。

热学原理在工业生产中也有着广泛的应用。

汽车发动机就是一个典型的例子。

在发动机的工作过程中,燃料燃烧产生的热能转化为机械能。

然而,这个过程并不是完全高效的,很大一部分热能会以废热的形式散失。

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热学问题辨析陕西省宝鸡市陈仓区教育局教研室邢彦君分子动理论、热和功是高考的必考内容。

近几年命题热点多在分子动理论,估算分子大小和数目,内能及做功,气体的压强几个方面综合或游移。

考题一般涉及多个知识点,但考查内容浅显,较易作答,题目多属较容易和中等难度。

主要考查对基本概念、规律的识记和理解。

因此对有关分子动理论、热和功的一些容易混淆的概念和规律作以辨析,对于这部分的复习应考至关重要。

1.布朗运动──分子动理论的事实依据布朗运动原指悬浮在水中的花粉颗粒永不停息地无规则运动,现泛指悬浮在液体中的固体颗粒的运动。

悬浮固体颗粒永不停息地无规则运动,是由于液体分子永不停息地无规则运动对固体颗粒的碰撞而引起的。

所以布朗运动是分子热运动的事实依据。

布朗运动有以下几个特点:一是永不停息,只要液体还存在,布朗运动就不会停息。

二是无规则,从放入颗粒起,颗粒运动的速率和方向及其变化是不可精确预测的,只能运用统计方法,用概率进行描述。

三是运动的激烈程度与温度和颗粒大小有关,温度越高,液体分子运动越激烈,对颗粒的碰撞越激烈,布朗运动越激烈。

颗粒越小,同一时刻从两个相反方向碰撞颗粒的液体分子形成的对颗粒的沿相反方向的力相差越大,颗粒运动越激烈;颗粒越大,同一时刻从两个相反方向碰撞颗粒的液体分子形成的对颗粒沿相反方向的力越接近于平衡,颗粒将处于静止状态,所以颗粒越小,布朗运动越激烈。

2.分子的运动──无规则、永不停息分子运动的特点就是永不停息和无规则。

所谓永不停息就是分子的运动是不会停止的,按现代热学理论,当温度降到-273.15℃(绝对零度)时,分子的运动将会终止,但按热力学第三定律,绝对零度是不可以达到的低温极限,所以分子的运动是绝对的永不停息。

分子运动的无规则有两方面的意思。

对于物体内的大量分子来说,是指所有的分子没有统一的运动速率,没有统一的运动方向,即各个分子的运动没有统一的规则。

对于某一个分子来说,由于大量分子运动没有同一的速率和方向,这样分子间的碰撞不可避免的频繁发生,而且就根本没办法预测那个分子那个时刻沿哪个方向来碰撞这个分子,这样,在一段时间里,每一个分子的运动方向、速度,就频繁的变化着,使得这个分子在一段时间里的运动速率、方向不统一,单个分子的运动在时间上没有统一的规则。

分子运动的没规则,并不是说分子的运动没规律,无规则、永不停息,就是分子运动的规律。

当然对于像分子等微观粒子的运动,人们是运用概率、统计的观点和方法进行研究的,看的是大多数微观粒子的集体表现。

3.阿伏加德罗常数──宏观世界与微观世界的桥梁物质是由分子组成的。

这里的分子是指构成物质的单元,对大多数物质来说是分子,对一些物质来说是原子、离子。

在热运动中它们遵从相同的规律,所以统称分子。

由于分子非常小,如果把分子看成球体,其直径的数量级是10-10m。

所以构成物质的分子数是非常巨大的,1mol的任何物质所含的分子数相同,都是6.02×1023个,这就是阿伏加德罗常数N A=6.02×1023mol-1。

物体的质量是构成它的所有分子的质量的总和。

由于构成物体的分子之间是有间隙的,这可以从水与酒精混合后的总体积小与混合前两者体积之和或物体可以被压缩得到证明,因此构成物体的所有分子的体积之和不等于物体的体积,但在一般估算中(包括油膜法估测分子直径)却可以忽略分子的间隙。

这样,运用阿伏加德罗常数就可以由物质的摩尔质量M、密度ρ、摩尔体积V,进行如下估算:分子的质量:,由此式可估算出分子的质量。

分子的直径:一般估算分子大小时,将分子看成球体,用球的直径D表示分子的大小,则:或,由此式可估算出分子的直径。

气体分子间的平均距离:把气体分子平均占据的空间看成立方体,设想分子就处在这个立方体的中心,则立方体的边长L,就等于分子间的距离,故有:,由此式可估算出气体分子间的平均距离。

气体的摩尔体积:1mol的任何气体,在标准状况(压强为1标准大气压,温度为0)时的体积都是22.4升。

这也是有关分子的估算问题中常用的数据。

4.分子间的作用力──引力与斥力同在同变分子间作用力的特点,一是任何一个分子对其它分子既有引力作用又有斥力作用。

二是引力和斥力的大小都随分子间距的增大而减小,随分子间距的减小而增大,当分子的间距增大至分子直径的十倍以上时,引力和斥力都变得非常小,一般可以忽略。

所以对于气体,由于分子间距较大,在一般问题中认为除分子间、分子与器壁碰撞外,分子间无相互作用力。

三是引力和斥力随分子间距变化时,斥力的变化快于引力的变化,也就是说力对间距的变化率,斥力大于引力。

通常所说分子力,是指引力、斥力的合力。

5.平衡位置时的相互距离r o──分子力性质的风向标r o称为平衡位置时的相互距离,当两分子间的距离r等于r o,即r=r o时,两分子间的相互作用的引力与斥力大小相等,一分子所受另一分子对它的引力与斥力的合力为零;在这个距离基础上,若分子间距增大,由于斥力的减小快于引力的减小,就使得引力大于斥力,一分子所受另一分子对它的引力与斥力的合力为引力,当分子间距增大至分子直径的十倍以上时,引力和斥力都变得非常小,以致引力斥力都可以忽略;反之,一分子所受另一分子对它的引力与斥力的合力为斥力。

分子间的作用力(合力)表现为引力还是斥力,取决于分子间的距离与r o的关系。

设想有两分子相距较远(几乎无引力、斥力作用),并将一分子固定,使另一分子向固定分子运动,直到不能再运动为止。

这一过程中,固定分子对运动分子的作用力先是引力,分子力做正功,分子势能减小;运动到r<r o后,固定分子对运动分子的作用力表现为斥力,分子力做负功,分子势能增加。

6.内能──永存的能量由于构成物质的分子在永不停息的无规则运动,所以,任何一个分子都具有动能。

由于分子有相互作用的引力或斥力,所以分子还具有由相互作用力决定的势能,物体内所有分子具有的动能、势能的总和,称为物体的内能。

物体的内能总是存在的,除非分子不运动、分子间无作用力,假设有一天,人类将温度降到了绝对零度,分子不运动了,分子没动能了,但分子间的作用力仍存在,分子还具有势能,因此这时物体的势能仍是存在的。

自然界的每一种运动形式,都有相应形式的能与之对应,物体的内能就是对应于分子热运动的能,和任何一种形式的能一样,物体的内能也能与其它形式的能在一定的条件下相互转化,转化过程中,自然遵循能的转化和守恒定律。

7.物体的温度和体积──内能的标志物体内分子热运动的动能的平均值──平均动能,决定着物体温度的高低。

对于任何物质,只要温度一样,构成物质的分子的平均动能就一样,反之,物体的温度相同。

物体的温度升高,物体内大多数分子的动能会增加,正因为这样,分子的平均动能才增加,但不是所有分子的动能都增加,可能有个别分子的动能还会减小,这也是分子运动无规则的一种表现。

对于质量一定的物体,其分子数一定,温度越高,分子的平均动能越大,物体的内能也就越大,因此物体温度的高低,标志着内能的多少。

分子间的距离变化的外在表现就是物体体积的变化,这一过程中必然有分子力做功,引起分子势能的变化,从而引起物体内能的变化,所以物体的体积也是物体内能的标志。

物体的温度、体积变化标志着内能的变化。

一般来说,物体的温度变化时,它的内能一定随之变化,但内能变化时物体的温度却不一定随之变化。

如溶解、沸腾时,物体吸了热内能增加,凝固、液化时,物体放出了热内能减少,但温度却不变化。

8.做功和热传递──改变内能的两种方式物体的内能是永远存在的能,但不是不可以改变。

通过做功或热传递可以改变物体的内能。

在没有热传递发生时,外界对物体做功物体的内能增加,物体对外界做功物体的内能减少,增加或减少的量等于功的绝对值。

这一过程实际上是机械能与内能的相互转化,是宏观的机械运动与微观的分子热运动的相互影响过程。

在不存在做功时,物体吸热物体的内能增加,物体放放热物体的内能减少,增加或减少的量等于吸收或放出的热量。

这一过程实际上是不同温度物体间内能的相互转移,是不同激烈热程度分子运动的相互影响过程。

从以上分析可知,做功和热传递在改变物体内能上是等效的,但其本质是不同的。

如果一个物体和外界物体(别的物体)即发生做功,又发生热传递,物体的内能如何变化可由能的转化与守恒定律(热力学第一定律)确定。

9.热力学定律──热现象的立法者“在物体和外界物体(别的物体)既发生做功,又发生热传递过程中,外界对物体(或物体对外界)的功W与物体吸收(或放出)的热Q的和等于物体内能的增加量ΔU,用公式表示就是:。

”这就是热力学第一定律,它实际上就是能的转化与守恒定律。

运用此式时:若是外界对物体做功,W取“+”,反之取“-”;物体吸热,Q取“+”,反之取“-”;ΔU为“+”,表示物体内能增加,反之减少。

第一类永动机违背了热力学第一定律,是不可能实现的。

“不可能使热由低温物体自发地传递到高温物体,而不引起其它变化。

或者说,不可能从单一热源吸收热并把它全部用来做功。

”这就是热力学第二定律,它说明自然界进行的与热传递现象有关的物理过程具有方向性,比如热只能自发的由高温物体传递到低温物体,而不能自发的由低温物体传递到到高温物体,需要注意的是“自发进行”。

电冰箱的制冷过程就是将热由低温物体(箱内)传递到高温物体(箱外),但这不是自发的,是由于压缩机的做功,以消耗电能为代价实现的。

热力学第二定律还说明,要实现将内能转化为机械能(对外做功)必须有两个热源,高温热原放出的热,一部分转化为机械能,一部分被低温热原吸收,只有这样才能实现内能与机械能的持续转化。

第二类永动机违背了热力学第二定律,也是不可能实现的。

“绝对零度(-273.15 o C)不可能达到”,这是热力学第三定律。

利用现代热学技术,可以降低物体的温度,获得更低的低温,但低温的获得也是有限度的,这里的“绝对零度”就是低温的限度,随着科学的发展和技术的进步,人们可以逐步获得更低的温度,越来越接近“绝对零度”,但绝对不可达到或超越“绝对零度”这个极限。

10.体积、温度、压强──气体的“紧箍咒”气体的体积是指盛放气体的容器的容积,并非构成气体的所有分子的体积之和。

由于气体分子间距较大,一般大于分子直径的十倍以上,分子间几乎无相互作用力,所以气体总是能够充满所能达到的空间。

对一定质量(分子数一定)的气体,它的体积大小与温度、压强有关。

气体的温度是气体分子平均动能的标志。

温度越高,表示气体分子热运动的平均动能越大,分子运动越激烈。

气体温度的变化,会引起气体体积或压强的变化,也可能是体积和压强同时变化。

气体的压强并非由于气体受有重力而产生,它是指构成气体的分子持续频繁碰撞器壁而产生的对器壁单位面积的压力,相比之下由于重力而对器壁单位面积的压力完全可以忽略不计。

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