第十六章 热学-【全攻略】备战2024年高考物理一轮重难点复习

第16章 热学 1.掌握分子模型的构建与分子直径的估算方法 2.了解分子动理论的基本观点.了解扩散现象并能解释布朗运动. 3.知道分子间作用力随分子间距离变化的图像. 4.了解物体内能的决定因素． 5.知道晶体和非晶体的特点,了解表面张力现象和毛细现象，知道它们的产生原因. 6.掌握气体压强的计算方法及气体压强的微观解释. 7.能用气体实验定律解决实际问题，并会分析气体图像问题． 8.知道改变内能的两种方式，理解热力学第一定律，并能用热力学第一定律解决相关问题. 9.理解热力学第二定律，知道热现象的方向性. 一、分子动理论 1．物体是由大量分子组成的 (1)分子的大小 ①分子直径：数量级是10－10 m； ②分子质量：数量级是10－26 kg； ③测量方法：油膜法。 (2)阿伏加德罗常数 1 mol任何物质所含有的粒子数，NA＝6.02×1023 mol－1。 2．分子热运动 (1)扩散现象 ①定义：不同种物质能够彼此进入对方的现象。 ②实质：由物质分子的无规则运动产生的。温度越高，扩散现象越明显。 (2)布朗运动 ①定义：悬浮在液体中的微粒的永不停息的无规则运动。 ②成因：液体分子无规则运动，对固体微粒撞击作用不平衡造成的。 ③特点：永不停息，无规则；微粒越小，温度越高，布朗运动越明显。 ④结论：反映了液体分子运动的无规则性。 (3)热运动 ①定义：分子永不停息的无规则运动。 ②特点：温度是分子热运动剧烈程度的标志。温度越高，分子无规则运动越激烈。 3．分子间的作用力 (1)分子间作用力跟分子间距离的关系如图所示。 (2)分子间作用力的特点 ①r＝r0时(r0的数量级为10－10 m)，分子间作用力F＝0，这个位置称为平衡位置； ②r<r0时，分子间作用力F表现为斥力； ③r>r0时，分子间作用力F表现为引力。 二、分子运动速率分布规律 1．气体分子运动的特点 (1)气体分子间距很大，分子间的作用力很弱，通常认为，气体分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，不受力而做匀速直线运动，气体充满它能达到的整个空间。 (2)气体分子的数密度仍然十分巨大，分子之间频繁地碰撞，每个分子的速度大小和方向频繁地改变。分子的运动杂乱无章，在某一时刻，向着各个方向运动的分子数目几乎相等。 2．分子运动速率分布图像 (1)分子做无规则运动，在任一温度下，气体分子的速率都呈“中间多、两头少”的分布。 (2)温度一定时，某种分子的速率分布是确定的；温度升高时，速率小的分子数减少，速率大的分子数增多，分子的平均速率增大，但不是每个分子的速率都增大。 3．气体压强的微观解释 (1)气体压强的产生原因：由于气体分子无规则的热运动，大量的分子频繁地碰撞器壁产生持续而稳定的压力。气体的压强在数值上等于器壁单位面积上受到的压力。 (2)气体压强的决定因素：气体的压强取决于气体分子与器壁的碰撞对器壁的作用力的大小和单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数。所以从微观角度来看，气体压强的大小跟两个因素有关：气体分子的平均速率，气体分子的数密度。 三、分子动能和分子势能　物体的内能 1．分子动能 (1)分子动能是分子热运动所具有的动能。 (2)分子热运动的平均动能是所有分子热运动的动能的平均值。物体的温度是它的分子热运动的平均动能的标志。 2．分子势能 (1)定义：由于分子间存在着相互作用力，且分子间的作用力所做的功与路径无关，所以分子组成的系统具有分子势能。 (2)分子势能的决定因素 微观上——决定于分子间距离； 宏观上——决定于物体的体积。 3．物体的内能 (1)物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和，叫作物体的内能，内能是状态量。 (2)对于给定的物体，其内能大小与物体的温度和体积有关。 (3)物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关。 (4)决定内能的因素 ①微观上：分子动能、分子势能、分子个数。 ②宏观上：温度、体积、物质的量(摩尔数)。 (5)改变物体的内能有两种方式 ①做功：当只有做功使物体的内能发生改变时，外界对物体做了多少功，物体内能就增加多少；物体对外界做了多少功，物体内能就减少多少。 ②传热：当只有传热使物体的内能发生改变时，物体吸收了多少热量，物体内能就增加多少；物体放出了多少热量，物体内能就减少多少。 4．分子力与分子势能的比较 　　　名称 项目 分子间的相互作用力F 分子势能Ep 与分子间距的关系图线 随分子间距的变化情况 r<r0 随距离的减小而增大，F表现为斥力 r增大，斥力做正功，分子势能减少； r减小，斥力做负功，分子势能增加 r0<r <10r0 随距离的增大先增大后减小，F表现为引力 r增大，引力做负功，分子势能增加； r减小，引力做正功，分子势能减少 r＝r0 F＝0 分子势能最