物理選修3-3課件

物理選修3-3課件分子動(dòng)理論熱力學(xué)定律氣體性質(zhì)液體和固體性質(zhì)物態(tài)變化熱機(jī)與熱力學(xué)第二定律的微觀(guān)解釋contents目錄01分子動(dòng)理論分子的大小測(cè)量方法通過(guò)電子顯微鏡、光散射、干涉等實(shí)驗(yàn)方法可以測(cè)量分子的大小。分子大小與物質(zhì)性質(zhì)的關(guān)系分子的大小與物質(zhì)的物理和化學(xué)性質(zhì)密切相關(guān)，是決定物質(zhì)性質(zhì)的重要因素之一。分子大小的數(shù)量級(jí)分子的大小通常在$10^{-10}$米左右，數(shù)量級(jí)在$10^{-10}$米至$10^{-7}$米之間。分子的大小123分子在不停地做無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)與溫度有關(guān)，溫度越高，分子的熱運(yùn)動(dòng)越劇烈。分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)懸浮在液體或氣體中的微粒由于受到周?chē)肿拥淖矒舳l(fā)生的不停息的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)，是分子熱運(yùn)動(dòng)的宏觀(guān)表現(xiàn)。布朗運(yùn)動(dòng)溫度越高，分子的熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，分子的平均動(dòng)能越大。分子的熱運(yùn)動(dòng)與溫度的關(guān)系分子的熱運(yùn)動(dòng)

分子力分子間的相互作用力分子之間存在相互作用力，包括引力和斥力。分子力的特點(diǎn)分子力具有飽和性和方向性，其大小與分子之間的距離有關(guān)，隨著分子間距離的變化而變化。分子力與物態(tài)變化分子力是決定物質(zhì)三態(tài)變化的重要因素之一，不同物質(zhì)在不同溫度和壓力下的相變行為與分子力密切相關(guān)。02熱力學(xué)定律熱力學(xué)第一定律總結(jié)詞：熱力學(xué)第一定律是能量守恒定律在熱現(xiàn)象中的具體表達(dá)，它指出在一個(gè)封閉系統(tǒng)中，能量不能憑空產(chǎn)生或消失，只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。詳細(xì)描述：熱力學(xué)第一定律指出，能量可以從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，也可以從一個(gè)物體傳遞到另一個(gè)物體，但是在轉(zhuǎn)換和傳遞過(guò)程中，能量的總值保持不變。這意味著，在一個(gè)封閉系統(tǒng)中，能量的總量是恒定的，不會(huì)因?yàn)槟芰康霓D(zhuǎn)換和傳遞而增加或減少?？偨Y(jié)詞：熱力學(xué)第一定律在實(shí)踐中的應(yīng)用非常廣泛，例如在設(shè)計(jì)和使用熱機(jī)、制冷機(jī)、空調(diào)等設(shè)備時(shí)，都需要遵循熱力學(xué)第一定律，確保能量的有效利用和轉(zhuǎn)化。詳細(xì)描述：在實(shí)際應(yīng)用中，熱力學(xué)第一定律可以幫助我們分析和解決許多與能量轉(zhuǎn)換和利用相關(guān)的問(wèn)題。例如，在設(shè)計(jì)一個(gè)熱機(jī)時(shí)，我們需要考慮如何有效地將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；在設(shè)計(jì)一個(gè)制冷機(jī)時(shí)，我們需要考慮如何有效地將電能轉(zhuǎn)化為制冷效果。在這些過(guò)程中，熱力學(xué)第一定律為我們提供了重要的理論指導(dǎo)和實(shí)踐依據(jù)。熱力學(xué)第二定律總結(jié)詞：熱力學(xué)第二定律指出，自發(fā)的過(guò)程中，熱量總是自發(fā)地從高溫物體傳遞到低溫物體，而不是自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體。詳細(xì)描述：熱力學(xué)第二定律是關(guān)于熱現(xiàn)象的宏觀(guān)規(guī)律，它告訴我們熱量傳遞的方向是不可逆的。也就是說(shuō)，在沒(méi)有外界干預(yù)的情況下，熱量只能自發(fā)地從高溫物體傳遞到低溫物體，而不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體。這個(gè)規(guī)律在實(shí)踐中有廣泛的應(yīng)用，例如在設(shè)計(jì)和使用制冷機(jī)、空調(diào)等設(shè)備時(shí)，都需要遵循熱力學(xué)第二定律?？偨Y(jié)詞：熱力學(xué)第二定律在能源利用和環(huán)境保護(hù)方面也有重要的意義。例如，在設(shè)計(jì)和使用熱力發(fā)電廠(chǎng)時(shí)，我們需要考慮如何有效地利用燃料燃燒產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)化為電能；在處理城市垃圾時(shí)，我們需要考慮如何有效地將垃圾中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能和電能。詳細(xì)描述：在能源利用和環(huán)境保護(hù)方面，熱力學(xué)第二定律為我們提供了重要的理論指導(dǎo)和實(shí)踐依據(jù)。例如，在處理城市垃圾時(shí)，我們可以利用熱力學(xué)第二定律來(lái)指導(dǎo)垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行。在設(shè)計(jì)和使用熱力發(fā)電廠(chǎng)時(shí)，我們也可以利用熱力學(xué)第二定律來(lái)提高燃料的利用率和減少?gòu)U氣的排放。熱力學(xué)第三定律總結(jié)詞：熱力學(xué)第三定律指出，絕對(duì)零度是不可能達(dá)到的。詳細(xì)描述：熱力學(xué)第三定律是關(guān)于絕對(duì)零度的規(guī)律，它告訴我們絕對(duì)零度是不可能達(dá)到的。這是因?yàn)槲镔|(zhì)的微觀(guān)運(yùn)動(dòng)在絕對(duì)零度時(shí)會(huì)停止，而根據(jù)量子力學(xué)的原理，微觀(guān)運(yùn)動(dòng)是不可能完全停止的。因此，絕對(duì)零度只能是一個(gè)理論上的極限值，實(shí)際上無(wú)法達(dá)到。這個(gè)規(guī)律在低溫物理學(xué)和超導(dǎo)研究中具有重要的意義?？偨Y(jié)詞：熱力學(xué)第三定律在超導(dǎo)研究和低溫物理學(xué)中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。例如，在研究和開(kāi)發(fā)超導(dǎo)材料時(shí)，我們需要了解超導(dǎo)體的臨界溫度；在設(shè)計(jì)和使用低溫設(shè)備時(shí)，我們需要考慮如何有效地實(shí)現(xiàn)低溫的獲得和保持。詳細(xì)描述：在超導(dǎo)研究和低溫物理學(xué)中，熱力學(xué)第三定律為我們提供了重要的理論指導(dǎo)和實(shí)踐依據(jù)。例如，在研究和開(kāi)發(fā)超導(dǎo)材料時(shí)，我們可以利用熱力學(xué)第三定律來(lái)分析和理解超導(dǎo)體的性質(zhì)和行為；在設(shè)計(jì)和使用低溫設(shè)備時(shí)，我們也可以利用熱力學(xué)第三定律來(lái)提高低溫的獲得和保持效率。03氣體性質(zhì)理想氣體假設(shè)理想氣體是一種理想化的模型，假設(shè)氣體分子之間沒(méi)有相互作用力，分子的大小可以忽略不計(jì)，分子的運(yùn)動(dòng)遵循牛頓運(yùn)動(dòng)定律。理想氣體狀態(tài)方程描述氣體狀態(tài)變化的方程，其形式為PV=nRT，其中P表示壓強(qiáng)，V表示體積，n表示摩爾數(shù)，R表示氣體常數(shù)，T表示溫度。適用范圍理想氣體狀態(tài)方程適用于低壓、高溫、氣體分子數(shù)較少的條件。理想氣體狀態(tài)方程氣體對(duì)容器壁的壓強(qiáng)是由于氣體分子不斷撞擊容器壁而產(chǎn)生的壓力。氣體壓強(qiáng)的定義氣體分子在不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，其速度大小和方向不斷變化，導(dǎo)致氣體分子對(duì)容器壁的撞擊力大小和方向也不斷變化。氣體分子運(yùn)動(dòng)速度氣體壓強(qiáng)的大小取決于氣體分子的平均動(dòng)能和單位時(shí)間內(nèi)撞擊容器壁的分子數(shù)。氣體壓強(qiáng)的微觀(guān)解釋氣體壓強(qiáng)的微觀(guān)解釋溫度是表示物體冷熱程度的物理量，微觀(guān)上表示物體內(nèi)部微觀(guān)粒子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度。溫度的定義物體內(nèi)部的微觀(guān)粒子（如分子、原子等）在不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，其速度大小反映了物體的溫度高低。微觀(guān)粒子運(yùn)動(dòng)速度溫度越高，微觀(guān)粒子的平均動(dòng)能越大，熱運(yùn)動(dòng)越劇烈。溫度的微觀(guān)解釋溫度的微觀(guān)解釋04液體和固體性質(zhì)表面張力表面張力的形成表面張力的大小表面張力現(xiàn)象液體的表面張力01020304液體表面層分子間相互吸引，使液體表面有收縮的趨勢(shì)。由于液體表面層分子間距比內(nèi)部小，分子間作用力表現(xiàn)為引力。與液體種類(lèi)、溫度、壓力等因素有關(guān)。露珠呈球形、水銀滴在玻璃上呈球形等。010204固體的性質(zhì)固體分子排列緊密，有固定的形狀和體積。固體分子間作用力較強(qiáng)，不易發(fā)生相對(duì)移動(dòng)。固體分為晶體和非晶體兩類(lèi)。晶體具有規(guī)則的幾何外形，非晶體外形不規(guī)則。03內(nèi)部原子或分子排列規(guī)則，具有周期性結(jié)構(gòu)。晶體內(nèi)部原子或分子排列無(wú)規(guī)則，不具有周期性結(jié)構(gòu)。非晶體如熔點(diǎn)、導(dǎo)熱性、光學(xué)性質(zhì)等。晶體與非晶體的性質(zhì)差異如金屬、鹽類(lèi)、玻璃等。常見(jiàn)的晶體和非晶體晶體與非晶體05物態(tài)變化物質(zhì)從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)的過(guò)程，需要吸收熱量。熔化物質(zhì)從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)的過(guò)程，需要放出熱量。凝固熔化與凝固物質(zhì)從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過(guò)程，需要吸收熱量。物質(zhì)從氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)的過(guò)程，需要放出熱量。汽化與液化液化汽化升華物質(zhì)從固態(tài)直接變?yōu)闅鈶B(tài)的過(guò)程，需要吸收熱量。凝華物質(zhì)從氣態(tài)直接變?yōu)楣虘B(tài)的過(guò)程，需要放出熱量。升華與凝華06熱機(jī)與熱力學(xué)第二定律的微觀(guān)解釋熱機(jī)效率的定義01熱機(jī)效率是指熱機(jī)工作過(guò)程中，用來(lái)做有用功的能量與燃料完全燃燒放出的總能量的比值。微觀(guān)解釋02從微觀(guān)角度來(lái)看，熱機(jī)效率低主要是因?yàn)闅怏w分子從高溫區(qū)傳到低溫區(qū)時(shí)，不可避免地會(huì)有能量損失，同時(shí)氣體分子與器壁碰撞時(shí)也會(huì)損失能量。提高熱機(jī)效率的方法03通過(guò)改進(jìn)熱機(jī)的設(shè)計(jì)、使用更高效的燃料、減少熱量傳遞過(guò)程中的損失等途徑可以提高熱機(jī)效率。熱機(jī)效率與微觀(guān)解釋熱力學(xué)第二定律的表述不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不產(chǎn)生其他影響；不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來(lái)做功而不產(chǎn)生其他影響。微觀(guān)解釋從微觀(guān)角度來(lái)看，熱力學(xué)第二定律描述的是自然界