第七章《分子動理論》-----知識提綱

1、第七章 分子動理論-知識提綱第1課 分子動理論一、分子動理論1分子動理論基本內(nèi)容：物體是由大量分子組成的；分子永不停息地做無規(guī)則運動；分子間存在著相互作用力。2物質(zhì)是由大量分子組成的這里的分子是指構(gòu)成物質(zhì)的單元，即具有各種物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的最小微粒；可以是原子、離子，也可以是分子。在熱運動中它們遵從相同的規(guī)律，所以統(tǒng)稱為分子。（1）分子的大小：分子直徑數(shù)量級為1010m；可用“油膜法”測定。分子質(zhì)量的數(shù)量級是10-2710-26kg油膜法具體做法是：將油酸用酒精稀釋后滴加在水面上，油酸在水面上散開，其中酒精溶于水中，并很快揮發(fā)，在水面上形成一層純油酸膜，由于油酸分子的部分原子與水有很強的親合力，這

2、樣就形成了緊密排列的單分子層油膜。根據(jù)稀釋前油酸的體積V和薄膜的面積S即可算出油酸薄的厚度的d=V/S，L即為分子的直徑。用此方法得出的油酸分子的直徑數(shù)量級是10-10m。（2）阿伏加德羅常數(shù)：1摩爾任何物質(zhì)含有的粒子數(shù)都相同其值為：NA602 ×1023（3）分子間存在間隙：分子永不停息地做無規(guī)則運動，說明分子間有間隙。 氣體容易被壓縮，說明分子間有間隙。水和酒精混合后的體積小于兩者原來的體積之和，說明分子間有間隙。用兩萬個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的壓強壓縮鋼筒中的油，發(fā)現(xiàn)油可以透過筒壁逸出，說明分子間有間隙。說明:這里建立了一個理想化模型：把分子看作是小球，所以求出的數(shù)據(jù)只在數(shù)量級上是有意義的

3、。固體、液體被理想化地認(rèn)為各分子是一個挨一個緊密排列的，每個分子的體積就是每個分子平均占有的空間。分子體積=物體體積÷分子個數(shù)。氣體分子仍視為小球，但分子間距離較大，不能看作一個挨一個緊密排列，所以氣體分子的體積遠(yuǎn)小于每個分子平均占有的空間。每個氣體分子平均占有的空間看作以相鄰分子間距離為邊長的正立方體。3分子的熱運動（1）分子熱運動：物體里的大量分子做永不停息的無規(guī)則運動，隨溫度的升高而加劇。擴散現(xiàn)象和布朗運動可以證明分子熱運動的存在。 (2)布朗運動：是指懸浮在液體中的花粉顆粒永不停息地做無規(guī)則運動它并不是分子本身的運動液體分子的無規(guī)則運動是布朗運動產(chǎn)生的原因，布朗運動雖不是分子

4、的運動，但其無規(guī)則性正反映了液體分子運動的無規(guī)則性 布朗運動的劇烈程度與顆粒大小和溫度有關(guān)注意點：形成條件是：只要微粒足夠小。溫度越高，布朗運動越激烈。觀察到的是固體微粒（不是液體，不是固體分子）的無規(guī)則運動，反映的是液體分子運動的無規(guī)則性。實驗中描繪出的是某固體微粒每隔30秒的位置的連線，不是該微粒的運動軌跡。4分子間的相互作用力(1)分子間同時存在著相互作用的引力和斥為，引力和斥力都隨分子間距離增大而減小，隨分子間距離減小而增大但斥力的變化比引力的變化快實際表現(xiàn)出來的分子力是引力和斥力的合力o F斥 F分 F引 (2)分子間作用力(指引力和斥力的合力)隨分子間距離而變的規(guī)律是：r<r

5、0時表現(xiàn)為斥力；r= r0時分子力為零；r> r0時表現(xiàn)為引力；r>10 r0以后,分子力變得十分微弱,可以忽略不計。此時的氣體看成理想氣體。(3)從本質(zhì)上來說，分子力是電場力的表現(xiàn)。因為分子是由原子組成的，原子內(nèi)有帶正電的原子核和帶負(fù)電的電子，分子間復(fù)雜的作用力就是由這些帶電粒子間的相互作用而引起的。（也就是說分子力的本質(zhì)是四種基本基本相互作用中的電磁相互作用）。規(guī)律方法 1對微觀量的估算 首先要建立微觀模型對液體、固體來說，微觀模型是分子緊密排列，將物質(zhì)的摩爾體積分成NA個等份，每個等份就是一個分子，若把分子看作小立方體，則每一等份就是一個小立方體若把分子看成小球，則每一等份就

6、是一個小球可以估算出分子的體積和分子的直徑氣體分子不是緊密排列的，所以上述微觀模型對氣體不適用，但上述微觀模型可用來求氣體分子間的距離例如l mol任何氣體，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積是224×103m3，將其分成NA個小立方體，每個小立方體中裝一個氣體分子，則小立方體的邊長就是分子間的距離 阿伏加德羅常數(shù)NA=6.02×1023 mol-1是聯(lián)系微觀世界和宏觀世界的橋梁.具體表現(xiàn)在：（1）固體、液體分子微觀量的估算分子數(shù)N=nNA=NA=NA.分子質(zhì)量的估算方法：每個分子的質(zhì)量為m1=.分子體積（分子所占空間）的估算方法：每個分子的體積（分子所占空間）V1=.其中為固體、液體的密

7、度.分子直徑的估算方法：把固體、液體分子看成球形，則分子直徑d=；把固體、液體分子看成立方體，則d=.（2）氣體分子微觀量的估算方法摩爾數(shù)n=，V為氣體在標(biāo)況下的體積.分子間距的估算方法：設(shè)想氣體分子均勻分布，每個分子占據(jù)一定的體積.假設(shè)為立方體,分子位于每個立方體的中心，每個小立方體的邊長就是分子間距；假設(shè)氣體分子占有的體積為球體，分子位于球體的球心，則分子間距離等于每個球體的直徑.注意：同質(zhì)量的同一氣體，在不同狀態(tài)下的體積有很大差別，不像液體、固體體積差別不大，所以求氣體分子間的距離應(yīng)說明實際狀態(tài)2、布朗運動問題 3分子力問題第2課 內(nèi)能、能的轉(zhuǎn)化和守恒一、內(nèi)能 1分子的平均動能(溫度)

8、物體內(nèi)分子動能的平均值叫做分子的平均動能溫度是分子平均動能的標(biāo)志，溫度越高，分子的平均動能就越大對個別分子講溫度無意義 2分子的勢能(體積)由分子間的相對位置所決定的勢能，叫做分子勢能，分子勢能的大小與物體的體積有關(guān)當(dāng)分子間的距離小于r0時，隨著分子間的距離的減小，分子勢能增加當(dāng)分子間距離大于r0時，隨著分子間距離的增大，分子勢能也增大當(dāng)分子間距離等于r0時，分子勢能最小3物體的內(nèi)能：物體內(nèi)所有分子的動能和勢能的總和稱為物體的內(nèi)能物體的內(nèi)能是由物質(zhì)的量、溫度、體積三個因素所決定的對于理想氣體來說，由于忽略分子力作用，所以沒有分子勢能其內(nèi)能由物質(zhì)的量和溫度所決定4物體內(nèi)能的變化：做功和熱傳遞都可

9、改變物體的內(nèi)能，但它們有著本質(zhì)的區(qū)別：做功是其他形式的能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化做功過程中，內(nèi)能改變量的多少用功的大小來量度； 熱傳遞則是物體間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移熱傳遞過程中，內(nèi)能轉(zhuǎn)移的多少用熱量來量度。做功和熱傳遞都是過程量，內(nèi)能則是狀態(tài)量。二能的轉(zhuǎn)化和守恒定律1.熱力學(xué)第一定律能的轉(zhuǎn)化和守恒定律第一類永動機不能制成做功和熱傳遞都能改變物體的內(nèi)能。也就是說,做功和熱傳遞對改變物體的內(nèi)能是等效的。但從能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點看又是有區(qū)別的：做功是其他能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化,功是內(nèi)能轉(zhuǎn)化的量度；而熱傳遞是內(nèi)能間的轉(zhuǎn)移,熱量是內(nèi)能轉(zhuǎn)移的量度。內(nèi)容: 外界對物體所做的功W加上物體從外界吸收的熱量Q等于物體內(nèi)能的增加E，表達(dá)

10、式: E=Q+W 這在物理學(xué)中叫做熱力學(xué)第一定律。表達(dá)式中符號法則: W為正值，表達(dá)外界對物體做功； W為負(fù)值，表示物體對外界做功； Q為正值，表示物體從外界吸熱； Q為負(fù)值，表示物體對外界放熱； E為正值，表示物體內(nèi)能增加；E為負(fù)值，表示物體內(nèi)能減少. 2.能的轉(zhuǎn)化和守恒定律能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消滅或消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為別的形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體，但總能量保持不變。這就是能的轉(zhuǎn)化和守恒定律.(1)能量守恒定律是自然界普遍適用的規(guī)律之一，違背該定律的第一類永動機是無法實現(xiàn)的.(2)物質(zhì)的不同運動形式對應(yīng)不同形式的能,各種形式的能在一定的條件下可以轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移,在轉(zhuǎn)化

11、或轉(zhuǎn)移過程中,能的總量守恒.三.熱力學(xué)第二定律1.熱傳導(dǎo)的方向性:熱傳導(dǎo)的過程是有方向性的，這個過程可以向一個方向自發(fā)地進(jìn)行（熱量會自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體），但是向相反的方向卻不能自發(fā)地進(jìn)行。2.機械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性:機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,而內(nèi)能不可能全部轉(zhuǎn)化為機械能而不引起其它的變化.3.熱力學(xué)第二定律(1)表述：不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他變化（按熱傳導(dǎo)的方向性表述）。不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化（按機械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程的方向性表述）?；虻诙愑绖訖C是不可能制成的。(2)意義：自然界種進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性。它揭示了有大量分子參與的宏觀過程的方向性.(3)能量耗散:自然界的能量是守恒的，但是有的能量便于利用，有些能量不便于利用。很多事例證明，我們無法把流散的內(nèi)能重新收集起來加以利用。這種現(xiàn)象叫做能量的耗散。它從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀現(xiàn)象具有方向性。4.熱力學(xué)第三定律(