高中物理概念热力学

1、高中物理概念物理热力学分子动理论一、分子动理论 基本观点： 物质是由大量分子组成的。阿伏伽德罗常量：在12克碳单质中，所含 有的碳-12分子个数。其符号是NA我们将此定义为 1mol （读作：摩尔， 简称：摩。），其值为6.02 X1023mol-1。单位是：mol-1。我们将1mol分子的 质量叫做摩尔质量，其符号是M。单位是kg/mol。1g/mol=1 X10-3kg/mol。单分子质量：m分子二M。一般单分子质量的数量级是10-2710-26 （ kg）。分Na子体积（此公式不适用于气体）：V分子二Vm，其中Vmol是一摩尔物质所对应N A的体积（摩尔体积）。摩尔体积可由Vmol二M得

2、出。在S.T.P下，理想气体的摩尔体积恒为22.4L/mol。出。分子数公式：分子的半径可用立体几何中球体体积公式:m宏观M Na4o zi IV球体R得3V宏观 NaVmol 分子在永不停息地做热运动。扩散现象：不同物质能够相互渗透的现象。扩散现象说明了： 分子在永不停息地做热运动，温度越高，扩散越快。 分子之间存在间隙。布朗运动：悬浮微粒在流体中永不停息地做无规则运动的 现象。微粒越小，布朗运动越明显；温度越高，布朗运动越激烈。它间接地反映 了液体分子的运动是永不停息的、无规则的 。热运动：分子的永不停息、无 规则运动。 分子间存在相互作用力。分子间同时存在分子引力和分子斥力，表现的分子间

3、作用力是其合力。分子引力和分子斥力均随分子间距变大而减小，但斥力减小更快。当某一分子受力平衡 时，此时的分子间距ro叫做平衡 距离。内能：分子势能和分子动能的统称。 分子势能与两分子间距离有关 ， 分子距离越大，分子势能越大。分子动能与温度有关，温度越高，分子动能 越大。内能可通过 热传递 和做功的方式改变。分子间各作用力的图像如下:第1页共4页高中物理学习辅导物理概念物理热力学斥 分子运动速率统计： 无论是低温还是高温，其分子运动速率统计图像都呈“ 中间多，两头少” 的分布规律，它表明了在某一温度下一定数量的分子， 其单个分子速率为其最小 值和最大值的分子个数远远小于单个分子速率为分子平均速

4、率的分子个数 。 物体的分子平均速率与温度有关，温度越高，平均速率越大。分子运动速率 统计图如下：气体的性质一、气体状态参量 气体状态参量： 概念：用来 描述气体状态的物理量 。 气体状态参量有温度、体积和压强。 温度： 概念：衡量物体冷热程度 的物理量，微观上表达了分子平均动能的大小。 温标：用来衡量物体冷热程度的标准。热力学温标：将-273 C作为零度的温标。符号是T。单位是开尔文，简称开，写作K。热力学温标与摄氏温 标的换算：T=t+273K，&T。绝对零度：热力学温标中的零点为绝对零 度，即0K。开尔文认为绝对零度 只能无限接近，但不能达到。 体积：气体分子能够达到的空间。单位：立方米

5、m3。单位换算：1m3=103dm3(L) =106cm3 ( mL) 压强： 概念：单位面积上所受的压力。它的大小决定于单位体积内的分子数和分子的平均速率。单位是帕斯卡，简称帕，写作Pa。1Pa=1N/m2。 大气压强：大气压强是由大气重力产生的。一个标准大气压强为1.013 105 Pa，也可写作为1atm，其中atm表示标准大气压强，是压强的非 国际制单位。实际中常用汞柱长度来表示，其单位是cmHg (读作厘米汞柱)第2页共4页高中物理学习辅导物理概念物理热力学或 mmHg （读作毫米汞柱）。1atm=1.013 X105 Pa=76cmHg=760mmHg。 气体压强：帕斯卡定律：加在

6、密闭流体上的压强，能够大小不变地由 流体向各个方向传递。 连通器：上端开口，下端相连的容器。连通器原理： 在连通器中，中间液体不间断的同一液体在同一水平液面上压强相等。由此可知， 在连通器中，开口的处液体面上压强等于大气压强。管柱内任意压强规律：某一段液体上方压强加上此段液体压强等于下方压强。被液体围绕的气体对两液面压强相等。二、气体状态参量方程 玻意耳定律（气体的等温变化）：概念：一定质量的气体，在温度不变时，其压强与体积成反比。1P 二 _V。乘积式：pV1 = p2V 2。比例式：PV2P2V公式：正比式: 气体的等温判别式： 对于其横截面积相等 的各气体，当其初始压强 和体 积一定时，

7、其压强增量 与体积增量的关系为：二p - pV 。V +AV 气体的等温曲线（简称：等温线）：概念：气体的等温曲线是以体积轴为横轴，气体的压强轴为纵轴的坐标系中，由气体等温变化方程得到的一条双曲线。规律：由p =丄得：pV=K（ K是常量，且与气体的摩尔质量、气V体质量及温度有关），所以：p二。当温度变高时，K值增大，p-V图像就距1离坐标轴越远（反比例系数变大），p图像就斜率越大（正比例系数变大）。 查理定律（气体的等容变化）： 概念：一定质量的气体，在体积不变时，其压强与热力学温度成正比。 公式：正比式：pxT。比例式：旦=卫。p2 T2 气体的等容判别式： 对于其横截面积相等 的各气体，

8、当其初始压强和 温度一定时，其压强增量与温度增量成正比。即：巾二pT = p- .t。对于T T其横截面积不同 的各气体，当横截面初始所受压力 和温度一定 时，横截面所 受压力增量 与温度增量 成正比。即：二F .汀 F t 0T T 气体的等容曲线（简称：等容线）：概念：气体的等容曲线是以热力学温度轴为横轴，气体的压强轴为纵轴的坐标系中，由气体等容变化方程得到的一条过原点的倾斜直线。规律：由P = T得：p=CT （C是常量，且与气体的摩尔质量、气体质量及体积有关）。当体积变大时，C值减小，p-T图像就 斜率越小（正比例系数变小）。因为开尔文认为绝对零度只能无限接近，但不 能达到，故接近 0

9、K的某一段正比例图线可画成 虚线。值得注意的是,气体 的等容曲线一定是该点与绝对零度（0K）的连线。 热力学温标的来源：最初法国科学家查理用的是摄氏温标，然而发现： 一定质量的气体，在体积不变时，温度每变化C,变化的气体压强就等于第3页共4页高中物理学习辅导物理概念物理热力学其0 C时压强的1/273倍。即： 叱凹=巴=口 = 5+丄。可见它并不 t 273273丿与其成正比，而是线性关系。英国科学家开尔文提出用热力学温标（即开氏温标）来代替摄氏温标，即：T=t+273K。贝U原方程就化为=也T=CT （C为该气273体0C时压强的1/273倍，对于一定质量的气体，C是不变的），即p = T在

10、本章中，一律使用热力学温标。 盖吕萨克定律（气体的等压变化）： 概念：一定质量的气体，在压强不变时，其体积与热力学温度成正比。 公式：正比式：V kT。比例式：也=三。V2 T2 气体的等压曲线（简称：等压线）：概念：气体的等压曲线是以热力学温度轴为横轴，气体的体积轴为纵轴的坐标系中，由气体等压变化方程得到的一条过原点的倾斜直线。规律：由V工T得：V=AT （A是常量，且与气体的摩尔质量、气体质量及压强有关）。当压强变大时，A值减小，V-T图像就 斜率越小（正比例系数变小）。同样的，接近 0K的某一段正比例图线可画成 虚线。值得注意的是，气体的等压曲线一定是该点与绝对零度（0K）的连线o 理想

11、气体状态方程与克拉伯龙方程 理想气体：概念：在任何情况下，气体的状态参量 完全按照气体定律 变化的气体。规律：温度较高，压强较小的气体较接近理想气体。 理想气体状态方程： 概念：一定质量的同种气体，其压强与体积的乘积，和热力学温度的比值是一个定值。公式：PM二pV2TiT2 克拉伯龙方程：概念：气体压强与体积的乘积，和热力学温度的比值，与该气体的物质的量成正比。公式：pV二nF = m R，其中n是该气体的TM物质的量，m是该气体的质量，M是该气体的摩尔质量，R是普适气体常量，且 R=8.31J/（mol K）。推论：气体的密度与热力学温度的乘积，和气体压强的比值，与该气体的摩尔质量成正比。即：二T = M二亍二M P 。对普p RT R适气体常量的理解：我们从理想气体状态方程得到PV二恒量，然而恒量等于T多少