高中物理概念熱力學(xué)

1、高中物理概念物理熱力學(xué)分子動(dòng)理論一、分子動(dòng)理論 基本觀點(diǎn)： 物質(zhì)是由大量分子組成的。阿伏伽德羅常量：在12克碳單質(zhì)中，所含 有的碳-12分子個(gè)數(shù)。其符號(hào)是NA我們將此定義為 1mol （讀作：摩爾， 簡(jiǎn)稱：摩。），其值為6.02 X1023mol-1。單位是：mol-1。我們將1mol分子的 質(zhì)量叫做摩爾質(zhì)量，其符號(hào)是M。單位是kg/mol。1g/mol=1 X10-3kg/mol。單分子質(zhì)量：m分子二M。一般單分子質(zhì)量的數(shù)量級(jí)是10-2710-26 （ kg）。分Na子體積（此公式不適用于氣體）：V分子二Vm，其中Vmol是一摩爾物質(zhì)所對(duì)應(yīng)N A的體積（摩爾體積）。摩爾體積可由Vmol二M得

2、出。在S.T.P下，理想氣體的摩爾體積恒為22.4L/mol。出。分子數(shù)公式：分子的半徑可用立體幾何中球體體積公式:m宏觀M Na4o zi IV球體R得3V宏觀 NaVmol 分子在永不停息地做熱運(yùn)動(dòng)。擴(kuò)散現(xiàn)象：不同物質(zhì)能夠相互滲透的現(xiàn)象。擴(kuò)散現(xiàn)象說明了： 分子在永不停息地做熱運(yùn)動(dòng)，溫度越高，擴(kuò)散越快。 分子之間存在間隙。布朗運(yùn)動(dòng)：懸浮微粒在流體中永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的 現(xiàn)象。微粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯；溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越激烈。它間接地反映 了液體分子的運(yùn)動(dòng)是永不停息的、無規(guī)則的 。熱運(yùn)動(dòng)：分子的永不停息、無 規(guī)則運(yùn)動(dòng)。 分子間存在相互作用力。分子間同時(shí)存在分子引力和分子斥力，表現(xiàn)的分子間

3、作用力是其合力。分子引力和分子斥力均隨分子間距變大而減小，但斥力減小更快。當(dāng)某一分子受力平衡 時(shí)，此時(shí)的分子間距ro叫做平衡 距離。內(nèi)能：分子勢(shì)能和分子動(dòng)能的統(tǒng)稱。 分子勢(shì)能與兩分子間距離有關(guān) ， 分子距離越大，分子勢(shì)能越大。分子動(dòng)能與溫度有關(guān)，溫度越高，分子動(dòng)能 越大。內(nèi)能可通過 熱傳遞 和做功的方式改變。分子間各作用力的圖像如下:第1頁共4頁高中物理學(xué)習(xí)輔導(dǎo)物理概念物理熱力學(xué)斥 分子運(yùn)動(dòng)速率統(tǒng)計(jì)： 無論是低溫還是高溫，其分子運(yùn)動(dòng)速率統(tǒng)計(jì)圖像都呈“ 中間多，兩頭少” 的分布規(guī)律，它表明了在某一溫度下一定數(shù)量的分子， 其單個(gè)分子速率為其最小 值和最大值的分子個(gè)數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于單個(gè)分子速率為分子平均速

4、率的分子個(gè)數(shù) 。 物體的分子平均速率與溫度有關(guān)，溫度越高，平均速率越大。分子運(yùn)動(dòng)速率 統(tǒng)計(jì)圖如下：氣體的性質(zhì)一、氣體狀態(tài)參量 氣體狀態(tài)參量： 概念：用來 描述氣體狀態(tài)的物理量 。 氣體狀態(tài)參量有溫度、體積和壓強(qiáng)。 溫度： 概念：衡量物體冷熱程度 的物理量，微觀上表達(dá)了分子平均動(dòng)能的大小。 溫標(biāo)：用來衡量物體冷熱程度的標(biāo)準(zhǔn)。熱力學(xué)溫標(biāo)：將-273 C作為零度的溫標(biāo)。符號(hào)是T。單位是開爾文，簡(jiǎn)稱開，寫作K。熱力學(xué)溫標(biāo)與攝氏溫 標(biāo)的換算：T=t+273K，&T。絕對(duì)零度：熱力學(xué)溫標(biāo)中的零點(diǎn)為絕對(duì)零 度，即0K。開爾文認(rèn)為絕對(duì)零度 只能無限接近，但不能達(dá)到。 體積：氣體分子能夠達(dá)到的空間。單位：立方米

5、m3。單位換算：1m3=103dm3(L) =106cm3 ( mL) 壓強(qiáng)： 概念：?jiǎn)挝幻娣e上所受的壓力。它的大小決定于單位體積內(nèi)的分子數(shù)和分子的平均速率。單位是帕斯卡，簡(jiǎn)稱帕，寫作Pa。1Pa=1N/m2。 大氣壓強(qiáng)：大氣壓強(qiáng)是由大氣重力產(chǎn)生的。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓強(qiáng)為1.013 105 Pa，也可寫作為1atm，其中atm表示標(biāo)準(zhǔn)大氣壓強(qiáng)，是壓強(qiáng)的非 國際制單位。實(shí)際中常用汞柱長(zhǎng)度來表示，其單位是cmHg (讀作厘米汞柱)第2頁共4頁高中物理學(xué)習(xí)輔導(dǎo)物理概念物理熱力學(xué)或 mmHg （讀作毫米汞柱）。1atm=1.013 X105 Pa=76cmHg=760mmHg。 氣體壓強(qiáng)：帕斯卡定律：加在

6、密閉流體上的壓強(qiáng)，能夠大小不變地由 流體向各個(gè)方向傳遞。 連通器：上端開口，下端相連的容器。連通器原理： 在連通器中，中間液體不間斷的同一液體在同一水平液面上壓強(qiáng)相等。由此可知， 在連通器中，開口的處液體面上壓強(qiáng)等于大氣壓強(qiáng)。管柱內(nèi)任意壓強(qiáng)規(guī)律：某一段液體上方壓強(qiáng)加上此段液體壓強(qiáng)等于下方壓強(qiáng)。被液體圍繞的氣體對(duì)兩液面壓強(qiáng)相等。二、氣體狀態(tài)參量方程 玻意耳定律（氣體的等溫變化）：概念：一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變時(shí)，其壓強(qiáng)與體積成反比。1P 二 _V。乘積式：pV1 = p2V 2。比例式：PV2P2V公式：正比式: 氣體的等溫判別式： 對(duì)于其橫截面積相等 的各氣體，當(dāng)其初始?jí)簭?qiáng) 和體 積一定時(shí)，

7、其壓強(qiáng)增量 與體積增量的關(guān)系為：二p - pV 。V +AV 氣體的等溫曲線（簡(jiǎn)稱：等溫線）：概念：氣體的等溫曲線是以體積軸為橫軸，氣體的壓強(qiáng)軸為縱軸的坐標(biāo)系中，由氣體等溫變化方程得到的一條雙曲線。規(guī)律：由p =丄得：pV=K（ K是常量，且與氣體的摩爾質(zhì)量、氣V體質(zhì)量及溫度有關(guān)），所以：p二。當(dāng)溫度變高時(shí)，K值增大，p-V圖像就距1離坐標(biāo)軸越遠(yuǎn)（反比例系數(shù)變大），p圖像就斜率越大（正比例系數(shù)變大）。 查理定律（氣體的等容變化）： 概念：一定質(zhì)量的氣體，在體積不變時(shí)，其壓強(qiáng)與熱力學(xué)溫度成正比。 公式：正比式：pxT。比例式：旦=衛(wèi)。p2 T2 氣體的等容判別式： 對(duì)于其橫截面積相等 的各氣體，

8、當(dāng)其初始?jí)簭?qiáng)和 溫度一定時(shí)，其壓強(qiáng)增量與溫度增量成正比。即：巾二pT = p- .t。對(duì)于T T其橫截面積不同 的各氣體，當(dāng)橫截面初始所受壓力 和溫度一定 時(shí)，橫截面所 受壓力增量 與溫度增量 成正比。即：二F .汀 F t 0T T 氣體的等容曲線（簡(jiǎn)稱：等容線）：概念：氣體的等容曲線是以熱力學(xué)溫度軸為橫軸，氣體的壓強(qiáng)軸為縱軸的坐標(biāo)系中，由氣體等容變化方程得到的一條過原點(diǎn)的傾斜直線。規(guī)律：由P = T得：p=CT （C是常量，且與氣體的摩爾質(zhì)量、氣體質(zhì)量及體積有關(guān)）。當(dāng)體積變大時(shí)，C值減小，p-T圖像就 斜率越?。ㄕ壤禂?shù)變小）。因?yàn)殚_爾文認(rèn)為絕對(duì)零度只能無限接近，但不 能達(dá)到，故接近 0

9、K的某一段正比例圖線可畫成 虛線。值得注意的是,氣體 的等容曲線一定是該點(diǎn)與絕對(duì)零度（0K）的連線。 熱力學(xué)溫標(biāo)的來源：最初法國科學(xué)家查理用的是攝氏溫標(biāo)，然而發(fā)現(xiàn)： 一定質(zhì)量的氣體，在體積不變時(shí)，溫度每變化C,變化的氣體壓強(qiáng)就等于第3頁共4頁高中物理學(xué)習(xí)輔導(dǎo)物理概念物理熱力學(xué)其0 C時(shí)壓強(qiáng)的1/273倍。即： 叱凹=巴=口 = 5+丄?？梢娝⒉?t 273273丿與其成正比，而是線性關(guān)系。英國科學(xué)家開爾文提出用熱力學(xué)溫標(biāo)（即開氏溫標(biāo)）來代替攝氏溫標(biāo)，即：T=t+273K。貝U原方程就化為=也T=CT （C為該氣273體0C時(shí)壓強(qiáng)的1/273倍，對(duì)于一定質(zhì)量的氣體，C是不變的），即p = T在

10、本章中，一律使用熱力學(xué)溫標(biāo)。 蓋呂薩克定律（氣體的等壓變化）： 概念：一定質(zhì)量的氣體，在壓強(qiáng)不變時(shí)，其體積與熱力學(xué)溫度成正比。 公式：正比式：V kT。比例式：也=三。V2 T2 氣體的等壓曲線（簡(jiǎn)稱：等壓線）：概念：氣體的等壓曲線是以熱力學(xué)溫度軸為橫軸，氣體的體積軸為縱軸的坐標(biāo)系中，由氣體等壓變化方程得到的一條過原點(diǎn)的傾斜直線。規(guī)律：由V工T得：V=AT （A是常量，且與氣體的摩爾質(zhì)量、氣體質(zhì)量及壓強(qiáng)有關(guān)）。當(dāng)壓強(qiáng)變大時(shí)，A值減小，V-T圖像就 斜率越小（正比例系數(shù)變?。?。同樣的，接近 0K的某一段正比例圖線可畫成 虛線。值得注意的是，氣體的等壓曲線一定是該點(diǎn)與絕對(duì)零度（0K）的連線o 理想

11、氣體狀態(tài)方程與克拉伯龍方程 理想氣體：概念：在任何情況下，氣體的狀態(tài)參量 完全按照氣體定律 變化的氣體。規(guī)律：溫度較高，壓強(qiáng)較小的氣體較接近理想氣體。 理想氣體狀態(tài)方程： 概念：一定質(zhì)量的同種氣體，其壓強(qiáng)與體積的乘積，和熱力學(xué)溫度的比值是一個(gè)定值。公式：PM二pV2TiT2 克拉伯龍方程：概念：氣體壓強(qiáng)與體積的乘積，和熱力學(xué)溫度的比值，與該氣體的物質(zhì)的量成正比。公式：pV二nF = m R，其中n是該氣體的TM物質(zhì)的量，m是該氣體的質(zhì)量，M是該氣體的摩爾質(zhì)量，R是普適氣體常量，且 R=8.31J/（mol K）。推論：氣體的密度與熱力學(xué)溫度的乘積，和氣體壓強(qiáng)的比值，與該氣體的摩爾質(zhì)量成正比。即：二T = M二亍二M P 。對(duì)普p RT R適氣體常量的理解：我們從理想氣體狀態(tài)方程得到PV二恒量，然而恒量等于T多少