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分子運(yùn)動(dòng)論、熱和功、氣體的性質(zhì)     類型：復(fù)習(xí)課
            分子動(dòng)理論
知識(shí)簡(jiǎn)析一、分子動(dòng)理論
1．分子動(dòng)理論基本內(nèi)容：
物體是由大量分子組成的；分子永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)；分子間存在著相互作用力。
2．物質(zhì)是由大量分子組成的
這里的分子是指構(gòu)成物質(zhì)的單元，即具有各種物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的最小微粒；可以是原子、離子，也可以是分子。在熱運(yùn)動(dòng)中它們遵從相同的規(guī)律，所以統(tǒng)稱為分子。
（1）分子的大小：分子直徑數(shù)量級(jí)為10－10m；可用“油膜法”測(cè)定。分子質(zhì)量的數(shù)量級(jí)是10-27—10-26kg
油膜法具體做法是：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(qiáng)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的d=V/S，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(jí)是10-10m。
（2）阿伏加德羅常數(shù)：1摩爾任何物質(zhì)含有的粒子數(shù)都相同．其值為：NA＝6．02 ×1023．
（3）分子間存在間隙：
①分子永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明分子間有間隙。
②氣體容易被壓縮，說(shuō)明分子間有間隙。
③水和酒精混合后的體積小于兩者原來(lái)的體積之和，說(shuō)明分子間有間隙。
④用兩萬(wàn)個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的壓強(qiáng)壓縮鋼筒中的油，發(fā)現(xiàn)油可以透過(guò)筒壁逸出，說(shuō)明分子間有間隙。
說(shuō)明:這里建立了一個(gè)理想化模型：把分子看作是小球，所以求出的數(shù)據(jù)只在數(shù)量級(jí)上是有意義的。固體、液體被理想化地認(rèn)為各分子是一個(gè)挨一個(gè)緊密排列的，每個(gè)分子的體積就是每個(gè)分子平均占有的空間。分子體積=物體體積÷分子個(gè)數(shù)。氣體分子仍視為小球，但分子間距離較大，不能看作一個(gè)挨一個(gè)緊密排列，所以氣體分子的體積遠(yuǎn)小于每個(gè)分子平均占有的空間。每個(gè)氣體分子平均占有的空間看作以相鄰分子間距離為邊長(zhǎng)的正立方體。
3．分子的熱運(yùn)動(dòng)
（1）分子熱運(yùn)動(dòng)：物體里的大量分子做永不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，隨溫度的升高而加劇。
擴(kuò)散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動(dòng)可以證明分子熱運(yùn)動(dòng)的存在。
 (2)布朗運(yùn)動(dòng)：是指懸浮在液體中的花粉顆粒永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)．它并不是分子本身的運(yùn)動(dòng)．液體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)是布朗運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的原因，布朗運(yùn)動(dòng)雖不是分子的運(yùn)動(dòng)，但其無(wú)規(guī)則性正反映了液體分子運(yùn)動(dòng)的無(wú)規(guī)則性． 
布朗運(yùn)動(dòng)的劇烈程度與顆粒大小和溫度有關(guān)．
注意點(diǎn)：①形成條件是：只要微粒足夠小。
②溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越激烈。
③觀察到的是固體微粒（不是液體，不是固體分子）的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，反映的是液體分子運(yùn)動(dòng)的無(wú)規(guī)則性。
④實(shí)驗(yàn)中描繪出的是某固體微粒每隔30秒的位置的連線，不是該微粒的運(yùn)動(dòng)軌跡。
4．分子間的相互作用力
(1)分子間同時(shí)存在著相互作用的引力和斥為，引力和斥力都隨分子間距離增大而減小，隨分子間距離減小而增大．但斥力的變化比引力的變化快．實(shí)際表現(xiàn)出來(lái)的分子力是引力和斥力的合力．
(2)分子間作用力(指引力和斥力的合力)隨分子間距離而變的規(guī)律是：
①r<r0時(shí)表現(xiàn)為斥力；
②r= r0時(shí)分子力為零；
③r> r0時(shí)表現(xiàn)為引力；
④r>10 r0以后,分子力變得十分微弱,可以忽略不計(jì)。此時(shí)的氣體看成理想氣體。
(3)從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，分子力是電場(chǎng)力的表現(xiàn)。因?yàn)榉肿邮怯稍咏M成的，原子內(nèi)有帶正電的原子核和帶負(fù)電的電子，分子間復(fù)雜的作用力就是由這些帶電粒子間的相互作用而引起的。（也就是說(shuō)分子力的本質(zhì)是四種基本基本相互作用中的電磁相互作用）。

規(guī)律方法      1．對(duì)微觀量的估算
    首先要建立微觀模型．對(duì)液體、固體來(lái)說(shuō)，微觀模型是分子緊密排列，將物質(zhì)的摩爾體積分成NA個(gè)等份，每個(gè)等份就是一個(gè)分子，若把分子看作小立方體，則每一等份就是一個(gè)小立方體．若把分子看成小球，則每一等份就是一個(gè)小球．可以估算出分子的體積和分子的直徑．
氣體分子不是緊密排列的，所以上述微觀模型對(duì)氣體不適用，但上述微觀模型可用來(lái)求氣體分子間的距離．例如l mol任何氣體，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積是22．4×10－3m3，將其分成NA個(gè)小立方體，每個(gè)小立方體中裝一個(gè)氣體分子，則小立方體的邊長(zhǎng)就是分子間的距離．   
阿伏加德羅常數(shù)NA=6.02×1023 mol-1是聯(lián)系微觀世界和宏觀世界的橋梁.具體表現(xiàn)在：
（1）固體、液體分子微觀量的估算
①分子數(shù)N=nNA= NA= NA.
②分子質(zhì)量的估算方法：每個(gè)分子的質(zhì)量為m1= .
③分子體積（分子所占空間）的估算方法：每個(gè)分子的體積（分子所占空間）V1= .其中ρ為固體、液體的密度.
④分子直徑的估算方法：把固體、液體分子看成球形，則分子直徑d= ；把固體、液體分子看成立方體，則d= .
（2）氣體分子微觀量的估算方法
①摩爾數(shù)n= ，V為氣體在標(biāo)況下的體積.
②分子間距的估算方法：設(shè)想氣體分子均勻分布，每個(gè)分子占據(jù)一定的體積.假設(shè)為立方體,分子位于每個(gè)立方體的中心，每個(gè)小立方體的邊長(zhǎng)就是分子間距；假設(shè)氣體分子占有的體積為球體，分子位于球體的球心，則分子間距離等于每個(gè)球體的直徑.
注意：同質(zhì)量的同一氣體，在不同狀態(tài)下的體積有很大差別，不像液體、固體體積差別不大，所以求氣體分子間的距離應(yīng)說(shuō)明實(shí)際狀態(tài)．
2、布朗運(yùn)動(dòng)問題
3．分子力問題
             內(nèi)能、能的轉(zhuǎn)化和守恒
知識(shí)簡(jiǎn)析    一、內(nèi)能
 1．分子的平均動(dòng)能(溫度)
    物體內(nèi)分子動(dòng)能的平均值叫做分子的平均動(dòng)能．溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度越高，分子的平均動(dòng)能就越大．對(duì)個(gè)別分子講溫度無(wú)意義．
 2．分子的勢(shì)能(體積)
由分子間的相對(duì)位置所決定的勢(shì)能，叫做分子勢(shì)能，分子勢(shì)能的大小與物體的體積有關(guān)．
當(dāng)分子間的距離小于r0時(shí)，隨著分子間的距離的減小，分子勢(shì)能增加．
當(dāng)分子間距離大于r0時(shí)，隨著分子間距離的增大，分子勢(shì)能也增大．
當(dāng)分子間距離等于r0時(shí)，分子勢(shì)能最�。�
3．物體的內(nèi)能
物體內(nèi)所有分子的動(dòng)能和勢(shì)能的總和稱為物體的內(nèi)能．
物體的內(nèi)能是由物質(zhì)的量、溫度、體積三個(gè)因素所決定的．
對(duì)于理想氣體來(lái)說(shuō)，由于忽略分子力作用，所以沒有分子勢(shì)能．其內(nèi)能由物質(zhì)的量和溫度所決定．
4．物體內(nèi)能的變化
做功和熱傳遞都可改變物體的內(nèi)能，但它們有著本質(zhì)的區(qū)別：
做功是其他形式的能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化．做功過(guò)程中，內(nèi)能改變量的多少用功的大小來(lái)量度；
熱傳遞則是物體間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移．熱傳遞過(guò)程中，內(nèi)能轉(zhuǎn)移的多少用熱量來(lái)量度。
做功和熱傳遞都是過(guò)程量，內(nèi)能則是狀態(tài)量。

二．能的轉(zhuǎn)化和守恒定律
1.熱力學(xué)第一定律——能的轉(zhuǎn)化和守恒定律——第一類永動(dòng)機(jī)不能制成
做功和熱傳遞都能改變物體的內(nèi)能。也就是說(shuō)，做功和熱傳遞對(duì)改變物體的內(nèi)能是等效的。但從能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點(diǎn)看又是有區(qū)別的：做功是其他能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化，功是內(nèi)能轉(zhuǎn)化的量度；而熱傳遞是內(nèi)能間的轉(zhuǎn)移，熱量是內(nèi)能轉(zhuǎn)移的量度。
內(nèi)容: 外界對(duì)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)能的增加ΔE，
表達(dá)式: ΔE=Q+W   這在物理學(xué)中叫做熱力學(xué)第一定律。
表達(dá)式中符號(hào)法則: W為正值，表達(dá)外界對(duì)物體做功； W為負(fù)值，表示物體對(duì)外界做功；
                  Q為正值，表示物體從外界吸熱； Q為負(fù)值，表示物體對(duì)外界放熱；
                  ΔE為正值，表示物體內(nèi)能增加；ΔE為負(fù)值，表示物體內(nèi)能減少.
2.能的轉(zhuǎn)化和守恒定律
能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消滅或消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為別的形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，但總能量保持不變。這就是能的轉(zhuǎn)化和守恒定律.
(1)能量守恒定律是自然界普遍適用的規(guī)律之一，違背該定律的第一類永動(dòng)機(jī)是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的.
(2)物質(zhì)的不同運(yùn)動(dòng)形式對(duì)應(yīng)不同形式的能,各種形式的能在一定的條件下可以轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移,在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過(guò)程中,能的總量守恒.

三.熱力學(xué)第二定律
1.熱傳導(dǎo)的方向性:熱傳導(dǎo)的過(guò)程是有方向性的，這個(gè)過(guò)程可以向一個(gè)方向自發(fā)地進(jìn)行（熱量會(huì)自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體），但是向相反的方向卻不能自發(fā)地進(jìn)行。
2.機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性:機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,而內(nèi)能不可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而不引起其它的變化.
3.熱力學(xué)第二定律
(1)表述：
①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（按熱傳導(dǎo)的方向性表述）。
②不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來(lái)做功，而不引起其他變化（按機(jī)械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化過(guò)程的方向性表述）。或第二類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的。

(2)意義：自然界種進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過(guò)程都具有方向性。它揭示了有大量分子參與的宏觀過(guò)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。很多事例證明，我們無(wú)法把流散的內(nèi)能重新收集起來(lái)加以利用。這種現(xiàn)象叫做能量的耗散。它從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀現(xiàn)象具有方向性。

4.熱力學(xué)第三定律
(1)內(nèi)容:熱力學(xué)零度不可達(dá)到。
(2)意義:只需要溫度不是絕對(duì)零度,就總可能降低,它促進(jìn)人類想方設(shè)法盡可能降低溫度,以探索更多的物理奧秘.

四.能源與環(huán)境
1.能源:能夠提供可利用能量的物質(zhì)
2.能源的分類:
(1)常規(guī)能源有:煤、石油、天然氣等，存量有限，利用時(shí)對(duì)環(huán)境有污染。
(2)新能源有:風(fēng)能、水能、太陽(yáng)能、沼氣、原子能等，資源豐富，可再生，使用時(shí)污染少或沒有污染。
規(guī)律方法  1．內(nèi)能問題
2．能量守恒的綜合應(yīng)用

散           氣體
知識(shí)簡(jiǎn)析   一、氣體的狀態(tài)參量
1、 溫度：T（t）
（1）意義：宏觀上：表示物體的冷熱程度聯(lián)單  微觀上：標(biāo)志物體 分子平均動(dòng)能的大小
（2）數(shù)值表示法：
① 攝氏溫標(biāo)t：?jiǎn)挝唬?℃     在1atm下，冰的熔點(diǎn)是0℃  沸點(diǎn)是：100 ℃
② 熱力學(xué)溫標(biāo)T單位：K（SI制的基本單位之一）
把－273 ℃作為0K絕對(duì)零度（是低溫的極限，只能無(wú)限接近、不能達(dá)到）
③ 兩種溫標(biāo)的關(guān)系：
T=t+273 （K） △T=△t   冰的熔點(diǎn)  t1=0 ℃  T1=273K  水的沸點(diǎn)  t2=100 ℃  T2=373K   △t=100 ℃ △T=100K

說(shuō)明：兩種溫標(biāo)下每一度溫差大小是相等的，只是零值起點(diǎn)不同
2、體積：V氣體分子所能達(dá)到的空間（一般為容器的容積）
單位：m3      1 m3 =103dm3（L）=106cm3（ml）
3、壓強(qiáng)：p器壁單位面積上受到的壓力
①產(chǎn)生：由大量分子頻繁碰撞器壁產(chǎn)生的
（單位體積內(nèi)分子個(gè)數(shù)越多，分子的平均速率越大，氣體的壓強(qiáng)就越大）
②單位：Pa1Pa=1N/m21atm=1.013×105Pa=76cmHg
③計(jì)算：P固=F/sP液=ρ液gh
二、氣體分子動(dòng)理論
（1）氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)是：①氣體分子間的距離大約是分子直徑的10倍，分子間的作用力十分微弱。通常認(rèn)為，氣體分子除了相互碰撞或碰撞器壁外，不受力的作用。②每個(gè)氣體分子的運(yùn)動(dòng)是雜亂無(wú)章的，但對(duì)大量分子的整體來(lái)說(shuō)，分子的運(yùn)動(dòng)是有規(guī)律的。研究的方法是統(tǒng)計(jì)方法。氣體分子的速率分布規(guī)律遵從統(tǒng)計(jì)規(guī)律。在一定溫度下，某種氣體的分子速率分布是確定的，可以求出這個(gè)溫度下該種氣體分子的平均速率。
（2）用分子動(dòng)理論解釋氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生（氣體壓強(qiáng)的微觀意義）。氣體的壓強(qiáng)是大量分子頻繁碰撞器壁產(chǎn)生的。壓強(qiáng)的大小跟兩個(gè)因素有關(guān)：①氣體分子的平均動(dòng)能，②分子的密集程度。
三．氣體的體積、壓強(qiáng)、溫度間的關(guān)系
（1）一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下，體積減小時(shí)，壓強(qiáng)增大，體積增大時(shí)，壓強(qiáng)減小。
（2）一定質(zhì)量的氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，溫度升高，體積增大。
（3）一定質(zhì)量的氣體，在體積不變的情況下，溫度升高，壓強(qiáng)增大。
規(guī)律方法   一、氣體壓強(qiáng)的計(jì)算
    1．氣體壓強(qiáng)的特點(diǎn)
    （1）氣體自重產(chǎn)生的壓強(qiáng)一般很小，可以忽略．但大氣壓強(qiáng)P0卻是一個(gè)較大的數(shù)值（大氣層重力產(chǎn)生），不能忽略．
    （2）密閉氣體對(duì)外加壓強(qiáng)的傳遞遵守帕斯卡定律，即外加壓強(qiáng)由氣體按照原來(lái)的大小向各個(gè)方向傳遞．
    2．靜止或勻速運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中封閉氣體壓強(qiáng)的確定
    （1）液體封閉的氣體的壓強(qiáng)
① 平衡法：選與氣體接觸的液柱為研究對(duì)象，進(jìn)行受力分析，利用它的受力平衡，求出氣體的壓強(qiáng)．
3．加速運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中封閉氣體壓強(qiáng)的確定
常從兩處入手：一對(duì)氣體，考慮用氣體定律確定，二是選與氣體接觸的液柱或活塞等為研究對(duì)象，受力分析，利用牛頓第二定律解出．具體問題中常把二者結(jié)合起來(lái)，建立方程組聯(lián)立求解．

  本文關(guān)鍵詞：分子動(dòng)理論，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。