高中物理選修課件第七章分子動理論學(xué)案

高中物理選修課件第七章分子動理論學(xué)案匯報人：XX20XX-01-17分子動理論基本概念氣體分子動理論固體和液體分子動理論分子間作用力與物質(zhì)性質(zhì)關(guān)系熱力學(xué)第一定律與內(nèi)能變化熱力學(xué)第二定律與熵增加原理目錄01分子動理論基本概念1mol任何物質(zhì)所含的粒子數(shù)，約為$6.02times10^{23}$個。阿伏伽德羅常數(shù)分子的質(zhì)量非常小，數(shù)量級為$10^{-26}kg$；分子的體積也非常小，數(shù)量級為$10^{-29}m^3$。分子的質(zhì)量和體積單位體積內(nèi)所含溶質(zhì)B的物質(zhì)的量，單位是$mol/L$。物質(zhì)的量濃度物質(zhì)由大量分子組成懸浮在液體或氣體中的微粒所做的永不停息的無規(guī)則運(yùn)動，其激烈程度與溫度和微粒大小有關(guān)。布朗運(yùn)動擴(kuò)散現(xiàn)象分子的熱運(yùn)動不同物質(zhì)能夠彼此進(jìn)入對方的現(xiàn)象，說明了分子在不停地做無規(guī)則運(yùn)動，且溫度越高，擴(kuò)散越快。物體內(nèi)部大量分子的無規(guī)則運(yùn)動，與溫度有關(guān)。030201分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動分子間作用力01分子之間的引力和斥力同時存在，實際表現(xiàn)出來的分子力是引力和斥力的合力。分子間作用力的特點(diǎn)02分子間的引力和斥力都隨分子間距離的增大而減?。怀饬p小的更快，表現(xiàn)為引力；當(dāng)分子間距離增大到某一數(shù)值時，分子間作用力為零；此后若分子間距離繼續(xù)增大，則表現(xiàn)為引力。分子勢能03與分子力相對應(yīng)的勢能，當(dāng)分子力表現(xiàn)為引力時，分子勢能隨分子間距離的增大而增大；當(dāng)分子力表現(xiàn)為斥力時，分子勢能隨分子間距離的減小而增大。分子間存在相互作用力02氣體分子動理論大量氣體分子頻繁地碰撞器壁而產(chǎn)生持續(xù)而穩(wěn)定的壓力。氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生原因氣體分子的數(shù)密度和平均動能越大，壓強(qiáng)越大。微觀解釋氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生原因及微觀解釋0102溫度是分子平均動能標(biāo)志溫度升高，氣體分子的平均動能增大，但不是每個分子的動能都增大。溫度反映分子熱運(yùn)動的激烈程度。

氣體實驗定律及微觀解釋玻意耳定律一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)p與體積V成反比。查理定律一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變的情況下，壓強(qiáng)p與熱力學(xué)溫度T成正比。蓋-呂薩克定律一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，體積V與熱力學(xué)溫度T成正比。03固體和液體分子動理論晶體內(nèi)部原子或分子按一定規(guī)律周期性排列，形成空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。這種排列具有長程有序性，使得晶體具有各向異性和固定的熔點(diǎn)。非晶體內(nèi)部原子或分子的排列沒有規(guī)律性，呈現(xiàn)短程有序、長程無序的狀態(tài)。這種排列導(dǎo)致非晶體具有各向同性和不固定的熔點(diǎn)。晶體和非晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)非晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)表面張力現(xiàn)象液體表面存在一種使液體表面積縮小的力，稱為表面張力。表面張力使得液滴呈現(xiàn)球形，并使液體表面具有彈性。解釋液體表面張力是由于液體分子間的相互作用力引起的。在液體內(nèi)部，每個分子都受到周圍分子的吸引力，使得分子間距離保持相對穩(wěn)定。而在液體表面，分子受到的吸引力不平衡，導(dǎo)致表面分子向內(nèi)收縮，形成表面張力。液體表面張力現(xiàn)象及解釋浸潤現(xiàn)象當(dāng)液體與固體接觸時，液體能夠自發(fā)地鋪展在固體表面上，形成一層薄膜，稱為浸潤現(xiàn)象。不浸潤現(xiàn)象當(dāng)液體與固體接觸時，液體不能自發(fā)地鋪展在固體表面上，而是在固體表面形成液滴，稱為不浸潤現(xiàn)象。解釋浸潤和不浸潤現(xiàn)象與液體和固體分子間的相互作用力有關(guān)。當(dāng)液體分子與固體分子間的吸引力大于液體分子間的吸引力時，液體能夠浸潤固體表面；反之，當(dāng)液體分子間的吸引力大于液體分子與固體分子間的吸引力時，液體不能浸潤固體表面。浸潤和不浸潤現(xiàn)象及解釋04分子間作用力與物質(zhì)性質(zhì)關(guān)系存在于分子之間的吸引力，隨著分子間距離的增加而減小，是非極性分子間的主要作用力。范德華力一種較強(qiáng)的分子間作用力，主要存在于含有氫原子的分子之間，如HF、H2O等。氫鍵具有方向性和飽和性。氫鍵帶相反電荷的離子之間的相互作用力，離子鍵的強(qiáng)度與離子的電荷和半徑有關(guān)。離子鍵原子間通過共用電子對形成的相互作用力，共價鍵的強(qiáng)度和穩(wěn)定性與原子間的電負(fù)性差異有關(guān)。共價鍵分子間作用力類型及特點(diǎn)物質(zhì)溶解性相似相溶原理表明，極性分子易溶于極性溶劑，非極性分子易溶于非極性溶劑。這主要是因為相似分子間的作用力相近，有利于相互溶解。物質(zhì)熔沸點(diǎn)分子間作用力越強(qiáng)，物質(zhì)的熔沸點(diǎn)越高。例如，HI>HBr>HCl>HF，因為HF分子之間存在氫鍵，所以其熔沸點(diǎn)反常地高。物質(zhì)密度分子間作用力會影響物質(zhì)的密度。一般來說，分子間作用力越強(qiáng)，物質(zhì)的密度越大。分子間作用力與物質(zhì)性質(zhì)關(guān)系粘合劑利用分子間作用力，粘合劑可以將兩個物體緊密地粘合在一起。例如，膠帶、膠水等都是利用分子間作用力實現(xiàn)粘合的。表面活性劑表面活性劑可以降低液體的表面張力，使得液體更容易在固體表面鋪展開來。這主要是因為表面活性劑分子的一端親水，另一端親油，可以在水和油之間形成一層分子膜，從而降低水和油之間的表面張力。潤滑劑潤滑劑可以減少兩個接觸面之間的摩擦力和磨損。這主要是因為潤滑劑分子可以滲透到兩個接觸面之間，形成一層潤滑膜，從而減少兩個接觸面之間的直接接觸和摩擦。分子間作用力在生活中的應(yīng)用05熱力學(xué)第一定律與內(nèi)能變化熱力學(xué)第一定律表達(dá)式ΔU=W+Q，其中ΔU為內(nèi)能的變化量，W為外界對物體做的功，Q為物體吸收的熱量。熱力學(xué)第一定律應(yīng)用應(yīng)用于計算熱機(jī)效率、制冷系數(shù)等問題，以及解釋自然界中的能量轉(zhuǎn)化和守恒現(xiàn)象。熱力學(xué)第一定律定義熱量可以從一個物體傳遞到另一個物體，也可以與機(jī)械能或其他能量互相轉(zhuǎn)換，但是在轉(zhuǎn)換過程中，能量的總值保持不變。熱力學(xué)第一定律內(nèi)容及應(yīng)用內(nèi)能變化計算方法根據(jù)熱力學(xué)第一定律，計算物體內(nèi)能的變化量需要考慮做功和吸熱兩個因素。對于氣體，可以通過理想氣體狀態(tài)方程和熱力學(xué)第一定律聯(lián)立求解。實例分析例如，一定質(zhì)量的理想氣體在等壓膨脹過程中，吸收熱量并對外做功，其內(nèi)能變化可以通過計算得出。內(nèi)能變化計算方法和實例分析熱量傳遞的方式有熱傳導(dǎo)、熱對流和熱輻射三種。在熱傳導(dǎo)中，熱量通過物體內(nèi)部微觀粒子的熱運(yùn)動進(jìn)行傳遞；在熱對流中，熱量通過流體的宏觀運(yùn)動進(jìn)行傳遞；在熱輻射中，熱量通過電磁波進(jìn)行傳遞。熱量傳遞過程熱量傳遞具有方向性，即熱量總是自發(fā)地從高溫物體傳向低溫物體。這種方向性是由熱力學(xué)第二定律所決定的，即不可能從單一熱源吸收熱量并全部用來做功而不引起其他變化。熱量傳遞方向性熱量傳遞過程及方向性06熱力學(xué)第二定律與熵增加原理熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，而不引起其他變化。熱力學(xué)第二定律內(nèi)容熱機(jī)不可能把從熱源吸收的熱量全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，而不引起其他變化。因此，熱機(jī)的效率不可能達(dá)到100%。熱機(jī)效率熱力學(xué)溫標(biāo)是根據(jù)熱力學(xué)第二定律制定的，它規(guī)定絕對零度為溫度的起點(diǎn)，即0K。熱力學(xué)溫標(biāo)熱力學(xué)第二定律內(nèi)容及應(yīng)用在孤立系統(tǒng)中，一個自發(fā)的過程總是向著熵增加的方向進(jìn)行。熵增加原理內(nèi)容自然界中的自發(fā)過程，如熱傳導(dǎo)、擴(kuò)散、化學(xué)反應(yīng)等，都是向著熵增加的方向進(jìn)行的。自然界中的過程熵增加原理也可以用來解釋一些社會現(xiàn)象，如人口增長、資源消耗等。這些現(xiàn)象都是向著無序、混亂的方向發(fā)展，即熵增加的方向。社會現(xiàn)象熵增加原理內(nèi)容及應(yīng)用要點(diǎn)三節(jié)能技術(shù)熱力學(xué)第二定律告訴我們，能量的轉(zhuǎn)化是有方向性的，因此在實際應(yīng)用中需要采取節(jié)能技術(shù)，提高能源利用效率。要點(diǎn)一要點(diǎn)二環(huán)境保護(hù)熱力學(xué)第二定律也揭示了自然界中的不可逆過程，