高中物理概念熱力學(xué)分冊(cè)

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6.02×1023mol-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=1×10-3kg/mol。單分子質(zhì)量：。一般單分子質(zhì)量的數(shù)量級(jí)是10-2710-26（kg）。分子體積（此公式不適用于氣體）：，其中Vmol是一摩爾物質(zhì)所對(duì)應(yīng)的體積（摩爾體積）。摩爾體積可由得出。在S.T.P.下，理想氣體的摩爾體積恒為

2、22.4L/mol。分子的半徑可用立體幾何中球體體積公式：得出。分子數(shù)公式：。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(shuō)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(wú)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(wú)規(guī)則的。熱運(yùn)動(dòng)：分子的永不停息、無(wú)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r0

3、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(guò)熱傳遞和做功的方式改變。分子間各作用力的圖像如下：分子運(yùn)動(dòng)速率統(tǒng)計(jì)： 無(wú)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(lái)描述氣體狀態(tài)的物理量。氣體狀態(tài)參量有溫度、體

4、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(lái)衡量物體冷熱程度的標(biāo)準(zhǔn)。熱力學(xué)溫標(biāo)：將-273作為零度的溫標(biāo)。符號(hào)是T。單位是開(kāi)爾文，簡(jiǎn)稱開(kāi)，寫(xiě)作K。熱力學(xué)溫標(biāo)與攝氏溫標(biāo)的換算：T=t+273K，。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(kāi)爾文認(rèn)為絕對(duì)零度只能無(wú)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(xiě)作Pa。1Pa=1N/m2。大氣壓強(qiáng)：大氣壓強(qiáng)是由大氣

5、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(xiě)作為1atm，其中atm表示標(biāo)準(zhǔn)大氣壓強(qiáng)，是壓強(qiáng)的非國(guó)際制單位。實(shí)際中常用汞柱長(zhǎng)度來(lái)表示，其單位是cmHg（讀作厘米汞柱）或mmHg（讀作毫米汞柱）。1atm=1.013×105 Pa=76cmHg=760mmHg。氣體壓強(qiáng)：帕斯卡定律：加在密閉流體上的壓強(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(kāi)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(kāi)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

6、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。公式：正比式： 。乘積式：。比例式：。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)，其壓強(qiáng)增量與體積增量的關(guān)系為：。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：由得：pV=K（K是常量，且與氣體的摩爾質(zhì)量、氣體質(zhì)量及溫度有關(guān)），所以：。當(dāng)溫度變高時(shí)，K值增大，p-V圖像就距離坐標(biāo)軸越遠(yuǎn)（反比例系數(shù)變大），圖像就斜率越大（正比

7、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：。比例式：。 氣體的等容判別式：對(duì)于其橫截面積相等的各氣體，當(dāng)其初始?jí)簭?qiáng)和溫度一定時(shí)，其壓強(qiáng)增量與溫度增量成正比。即：。對(duì)于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：。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(guò)原點(diǎn)的傾斜直線。規(guī)律：由得：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-

8、T圖像就斜率越?。ㄕ壤禂?shù)變?。Ｒ?yàn)殚_(kāi)爾文認(rèn)為絕對(duì)零度只能無(wú)限接近，但不能達(dá)到，故接近0K的某一段正比例圖線可畫(huà)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(lái)源：最初法國(guó)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1，變化的氣體壓強(qiáng)就等于其0時(shí)壓強(qiáng)的1/273倍。即：?？梢?jiàn)它并不與其成正比，而是線性關(guān)系。英國(guó)科學(xué)家開(kāi)爾文提出用熱力學(xué)溫標(biāo)（即開(kāi)氏溫標(biāo)）來(lái)代替攝氏溫標(biāo)，即：T=t+273K。則原方程就化為（C為該氣體0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。在本章中，一律使用熱力學(xué)溫標(biāo)。蓋·呂

9、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：。比例式：。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(guò)原點(diǎn)的傾斜直線。規(guī)律：由得：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?。ㄕ壤禂?shù)變?。?。同樣的，接近0K的某一段正比例圖線可畫(huà)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。理想氣體狀態(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：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：，其中n是該氣體的物質(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：。對(duì)