熱學(xué)復(fù)習(xí)提要

1、熱學(xué)復(fù)習(xí)提要?jiǎng)⒚髦乙? 重要概念和規(guī)律1. 分子動(dòng)理論物質(zhì)是由大量分子組成的；分子永不停息的做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)；分子間存在相互作用的引力和斥力。說明：（1）阿伏加德羅常量。它的聯(lián)系宏觀量和微觀量的橋梁，有很重要的意義；（2）布朗運(yùn)動(dòng)是指懸浮在液體（或氣體）里的固體微粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，不是分子本身的運(yùn)動(dòng)。它是由于液體（或氣體）分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)對(duì)固體微粒碰撞的不均勻所造成的。因此它間接反映了液體（或氣體）分子的無序運(yùn)動(dòng)。2. 溫度溫度是物體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志。它是大量分子熱運(yùn)動(dòng)的平均效果的反映，具有統(tǒng)計(jì)的意義，對(duì)個(gè)別分子而言，溫度是沒有意義的。任何物體，當(dāng)它們的溫度相同時(shí)，物體內(nèi)分子的平均動(dòng)能都相同

2、。由于不同物體的分子質(zhì)量不同，因而溫度相同時(shí)不同物體分子的平均速度并不一定相同。3. 內(nèi)能定義：物體里所有分子做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和。決定因素：物體質(zhì)量（m）、溫度（T）、體積（V）。改變方式：做功通過宏觀機(jī)械運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與內(nèi)能的轉(zhuǎn)換；熱傳遞通過微觀的分子運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)物體與物體間或同一物體各部分間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移。這兩種方式對(duì)改變內(nèi)能是等效的。定量關(guān)系：（熱力學(xué)第一定律）注意正負(fù)符號(hào)：外界對(duì)物體做功W>0，吸熱Q>0，內(nèi)能增加；反之則小于零。4. 能量守恒定律能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，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。必須注意：不消耗任何能

3、量，不斷對(duì)外做功的機(jī)器（永動(dòng)機(jī)）是不可能做成的。利用熱機(jī)，要把從燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成的內(nèi)能，全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能也是不可能的。5. 熱力學(xué)第二定律從熱傳導(dǎo)的方向來描述：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。從機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程的方向性來描述：不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化。6. 氣體狀態(tài)參量描述一定質(zhì)量氣體的狀態(tài)參量為：溫度，氣體分子平均動(dòng)能的標(biāo)志。體積，氣體分子所占據(jù)的空間，許多情況下等于容器的容積。壓強(qiáng)，大量氣體分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)碰撞器壁所產(chǎn)生的，其大小等于單位時(shí)間內(nèi)、器壁單位面積上所受氣體分子碰撞的總沖量。內(nèi)能，氣體分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的

4、總和，理想氣體的內(nèi)能僅與溫度有關(guān)。二. 重要研究方法1. 微觀統(tǒng)計(jì)平均熱學(xué)的研究對(duì)象是由大量分子組成的。其宏觀特性都是大量分子集體行為的反映。不可能也無必要像力學(xué)中那樣根據(jù)每個(gè)物體（每個(gè)分子）的受力情況，定出運(yùn)動(dòng)方程。熱學(xué)中的狀態(tài)參量和各種現(xiàn)象具有統(tǒng)計(jì)平均的意義。因此，當(dāng)大量分子處于無序運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或作無序排列時(shí)，所表現(xiàn)出來的宏觀特性如氣體分子對(duì)器壁的壓強(qiáng)、非晶體的物理屬性等都顯示出均勻性。當(dāng)大量分子作有序排列時(shí)，必顯示出不均勻性，如晶體的各向異性等。研究熱學(xué)現(xiàn)象時(shí)，必須充分領(lǐng)會(huì)這種統(tǒng)計(jì)平均觀點(diǎn)。2. 能的轉(zhuǎn)化和守恒各種不同形式的能可能相互轉(zhuǎn)化，在轉(zhuǎn)化過程中總量保持不變。這是自然界中的一條重要規(guī)律

5、。也是指導(dǎo)我們分析研究各種物理現(xiàn)象時(shí)的一種極為重要的思想方法。三. 典型例題分析例1. 利用阿伏加德羅常數(shù)，估算在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下相鄰氣體分子間的平均距離D。解：在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，1mol任何氣體的體積都是，除以阿伏加德羅常數(shù)就得每個(gè)氣體分子平均占有的空間，該空間的大小是相鄰氣體分子間平均距離D的立方。，所以有，這個(gè)數(shù)值大約是分子直徑的10倍。因此水汽化后的體積大約是液體體積的1000倍。例2. 下面關(guān)于分子力的說法中正確的有（ ）A. 鐵絲很難被拉長(zhǎng)，這一事實(shí)說明鐵絲分子間存在引力；B. 水很難被壓縮，這一事實(shí)說明水分子間存在斥力；C. 將打氣管的出口端封住，向下壓活塞，當(dāng)空氣被壓縮到一定程度后很難再

6、壓縮，這一事實(shí)說明這時(shí)空氣分子間表現(xiàn)為斥力；D. 磁鐵可以吸引鐵屑，這一事實(shí)說明分子間存在引力。解：A、B正確。無論怎樣壓縮，氣體分子間距離一定大于，所以氣體分子量一定表現(xiàn)為引力?？諝鈮嚎s到一定程度很難再壓縮不是因?yàn)榉肿映饬Φ淖饔?，而是氣體分子頻繁撞擊活塞產(chǎn)生壓強(qiáng)的結(jié)果，應(yīng)該用壓強(qiáng)增大解釋，所以C不正確。磁鐵吸引鐵屑是磁場(chǎng)力的作用，不是分子力的作用，所以D也不正確。例3. 下列說法中正確的是（ ）A. 物體自由下落時(shí)速度增大，所以物體內(nèi)能也增大；B. 物體的機(jī)械能為零時(shí)內(nèi)能也為零；C. 物體的體積減小溫度不變時(shí)，物體內(nèi)能一定減?。籇. 氣體體積增大時(shí)氣體分子勢(shì)能一定增大。解：物體的機(jī)械能和內(nèi)能

7、是兩個(gè)完全不同的概念。物體的動(dòng)能由物體的宏觀速率決定，而物體內(nèi)分子的動(dòng)能由分子熱運(yùn)動(dòng)的速率決定。分子動(dòng)能不可能為零（溫度不可能達(dá)到絕對(duì)零度），而物體的動(dòng)能可能為零，所以A、B不正確。物體體積減小時(shí)，分子間距離減小，但分子勢(shì)能不一定減小，例如將處于原長(zhǎng)的彈簧壓縮，分子勢(shì)能將增大，所以C也不正確。由于氣體分子間距離一定大于，體積增大時(shí)分子間距離增大，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大，所以D正確。例4. 下列說法中正確的是（ ）A. 物體吸熱后溫度一定升高；B. 物體溫度升高一定是因?yàn)槲樟藷崃?；C. 0的冰化為0的水的過程中內(nèi)能不變；D. 100的水變?yōu)?00的水蒸汽的過程中內(nèi)能增大。解：吸熱后物體溫度不一定升高，例如冰融化為水或水沸騰時(shí)都需要吸熱，而溫度不變，這時(shí)吸熱后物體內(nèi)能的增加表現(xiàn)為分子勢(shì)能的增加，所以A不正確。做功也可以使物體溫度升高，例如用力多次來回彎曲鐵絲，彎曲點(diǎn)