第七章 分子动理论

第七章分子动理论第一页，共十八页，编辑于2023年，星期四预习第四、五两节，解决下面问题：1、系统；状态参量；平衡态；2、热平衡；热平衡定律；温度；热力学温度3、分子动能；分子平均动能；温度4、分子势能；决定分子势能的因素5、物体的内能；内能的决定因素第二页，共十八页，编辑于2023年，星期四

杯子中盛有正在熔化的0℃的冰水混合物，若将其移至0℃的房间，冰和水质量各怎样变化?说说其中的道理．思考：初中阶段学习的热传递方向是怎样的?若两个接触物体间没有发生热传递．这两个物体一定具有怎样的共性?第三页，共十八页，编辑于2023年，星期四4

温度和温标第四页，共十八页，编辑于2023年，星期四一、平衡态与状态参量物理学中，把所研究的对象称为系统．

系统以外的周围物体称之为外界或环境，系统与外界之间往往存在相互的作用．在物理学研究中，对系统内部问题，往往采取“隔离”分析方法，对系统与外界的相互作用问题，往往采取“整体”分析的方法．1.什么叫系统？2、状态参量：描述物质系统状态的宏观物理量叫做状态参量．

1.几何参量（如：气体体积）2.力学参量（如：气体压强）3.化学参量（如：混合气体各化学组的质量和摩尔数等）4.电磁参量（如：电场和磁场强度，电极化和磁化强度等）5.热学参量（如：温度，熵等）第五页，共十八页，编辑于2023年，星期四如果在所研究的问题中既不涉及电磁性质又无须考虑与化学成分有关的性质，系统中又不发生化学反应，则不必引入电磁参量和化学参量。此时只需温度、体积和压强就可确定系统的状态。

3、平衡态：系统所有宏观性质不随时间变化时状态称之为平衡态．

一个物理学系统，在没有外界影响的情况下，只要经过足够长的时间，系统内各部分的状态参量会达到稳定．什么叫平衡态？请举例第六页，共十八页，编辑于2023年，星期四例1、一金属棒的一端与0℃冰接触，另一端与100℃水接触，并且保持两端冰、水的温度不变．问当经过充分长时间后，金属棒所处的状态是否为热平衡态?为什么?

解析：因金属棒一端与0℃冰接触，另一端与100℃水接触，并且保持两端冰、水的温度不变时，金属棒两端温度始终不相同，虽然金属棒内部温度分布处于一种从低到高逐渐升高稳定状态，但其内部总存在着沿一定方向的能量交换，所以金属棒所处的状态不是平衡态，是一种稳定态答案：否，因存在外界的影响，当外界影响撤去，系统各部分的状态参量要变化。第七页，共十八页，编辑于2023年，星期四热学系统所处的平衡态往往是一种动态的平衡，组成系统的分子仍在不停做无规则运动，只是分子运动的平均效果不随时间变化，表现为系统的的宏观性质不随时间变化。力学中的平衡是指什么？热学系统所处的平衡态是指分子处于静止或匀速直线运动吗？为什么热学系统所处的平衡态是一种理想状态？第八页，共十八页，编辑于2023年，星期四

例1．在热学中，要描述一定气体的宏观状态，需要确定下列哪些物理量()A．每个气体分子的运动速率B．压强C．体积D．温度解析：描述系统的宏观状态，其参量是宏观量，每个气体分子的运动速率是微观量，不是气体的宏观状态参量．气体的压强、体积、温度分别是从力学、几何、热学三个角度对气体的性质进行的宏观描述，是确定气体宏观状态的三个状态参量．显然B、C、D选项正确．

BCD第九页，共十八页，编辑于2023年，星期四二、热平衡与温度

1、热平衡：两个系统之间没有隔热材料，它们相互接触，或者通过导热性能很好的材料接触，这两个系统的状态参量将会互相影响而分别改变．最后，两个系统的状态参量不再变化，说明两个系统已经具有了某个“共同性质”，此时我们说两个系统达到了热平衡．热平衡概念也适用于两个原来没有发生过作用的系统．因此可以说，只要两个系统在接触时它们的状态不发生变化，我们就说这两个系统原来是处于热平衡的．2、温度：两个系统处于热平衡时，它们具有一个“共同性质”。我们就把表征这一“共同性质”的物理量定义为温度。3、热平衡定律(又叫热力学第零定律)：如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡，这个结论称为热平衡定律。第十页，共十八页，编辑于2023年，星期四系统达到热平衡的宏观标志就是是什么？若温度不同即系统处于什么态？则系统一定存在着热交换。

温度是决定一个系统与另一个系统是否达到热平衡状态的物理量，它的特征就是“一切达到热平衡的系统都具有相同的温度”这就是常用温度计能够用来测量温度的基本原理．

若温度计跟物体A处于热平衡，它同时也跟物体B处于热平衡，根据热平衡定律，A的温度便与B的温度相等.第十一页，共十八页，编辑于2023年，星期四三、温度计与温标

1、温标：定量描述温度的方法叫做温标

温标的建立包含三个要素：①选择温度计中用于测量温度的物质，即测温物质；②对测温物质的测温属性随温度变化规律的定量关系作出某种规定；③确定固定点即温度的零点和分度方法．第十二页，共十八页，编辑于2023年，星期四2、热力学温度．

(1)定义：热力学温标表示的温度叫做热力学温度，它是国际单位制中七个基本物理量之一。(2)符号:

T，(3)单位开尔文，简称开，符号为K．

(4)热力学温标与热力学温度T的关系：

T＝t+273.15K

第十三页，共十八页，编辑于2023年，星期四(5)说明①摄氏温标的单位“℃”是温度的常用单位，但不是国际制单位，温度的国际制单位是开尔文，符号为K．在今后各种相关热力学计算中，一定要牢记将温度单位转换为热力学温度即开尔文；②由T＝t+273.15K可知，物体温度变化l℃与变化lK的变化量是等同的，但物体所处状态为l℃与lK是相隔甚远的；③一般情况下，

T＝t+273K第十四页，共十八页，编辑于2023年，星期四

例3实际应用中，常用到一种双金属温度计．它是利用铜片与铁片铆合在一起的双金属片的弯曲程度随温度变化的原理制成的，如图7—4—1所示．已知左图中双金属片被加热时，其弯曲程度会增大，则下列各种相关叙述中正确的有()双金属温度计图7－4－1

A．该温度计的测温物质是铜、铁两种热膨胀系数不同的金属B．双金属温度计是利用测温物质热胀冷缩的性质来工作的C．由左图可知，铜的热膨胀系数大于铁的热膨胀系数D．由右图可知，其双金属征的内层一定为铜．外层一定为铁ABC第十五页，共十八页，编辑于2023年，星期四

解析：双金属温度计是利用热膨胀系数不同的铜、铁两种金属制成的双金属片其弯曲程度随温度变化的原理来工作的，A、B选项是正确的．图左图中．加热时，双金属片弯曲程度增大，即进一步向上弯曲，说明双金属片下层热膨胀系数较大，即铜的热膨胀系数较大，C选项正确．图右图中，温度计示数是顺时针方向增大，说明当温度升高时温度计指针顺时针方向转动，则其双金属片的弯曲程度在增大，故可以推知双金属片的内层一定是铁，外层一定是铜，D选项是错误的．．这端固定这端与可以自由转动的指针相连课本P13，1第十六页，共十八页，编辑于2023年，星期四8．以下几种现象的分析，说法正确的是()A．因为空气分子之间存在着斥力，所以打气筒给自行车打气时，要用力才能将空气压缩B．用手捏面包，面包体积会缩小，这是因为分子间有间隙C．把碳素墨水滴入清水中，观察到布朗运动，是水分子对碳微粒有斥力的结果D．以上说法都不正确第十七页，共十八页，编辑于2023年，星期四5．下列现象可以说明分子之间有引力的是()A．水和酒精混合后的体积小于两者原来体积之和B．用粉笔写字在黑板上留下字迹C．