热学基本概念解读

1．分子动理论物质是由大量分子组成的；分子永不停息的做无规则运动；分子间存在相互作用的引力和斥力。说明：（1）阿伏伽德罗常量NA=摩-1。它是联系宏观量和微观量的桥梁，有很重要的意义；（2）布朗运动是指悬浮在液体（或气体）里的固体微粒的无规则运动，不是分子本身的运动。它是由于液体（或气体）分子无规则运动对固体微粒碰撞的不均匀所造成的。因此它间接反映了液体（或气体）分子的无序运动。

2.温度温度是物体分子热运动的平均动能的标志。它是大量分子热运动的平均效果的反映，具有统计的意义，对个别分子而言，温度是没有意义的。任何物体，当它们的温度相同时，物体内分子的平均动能都相同。由于不同物体的分子质量不同，因而温度相同时不同物体分子的平均速度并不一定相同。

3．内能定义物体里所有分子的动能和势能的总和。决定因素：物质数量（m）．温度（T）、体积（V）。改变方式做功通过宏观机械运动实现机械能与内能的转换；热传递通过微观的分子运动实现物体与物体间或同一物体各部分间内能的转移。这两种方式对改变内能是等效的。定量关系△E=W＋Q（热力学第一定律）。

4．能量守恒定律能量既不会凭空产生，也不会凭空消旯它产能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体。必须注意：不消耗任何能量，不断对外做功的机器（永动机）是不可能的。利用热机，要把从燃料的化学能转化成的内能，全部转化为机械能也是不可能的。

5.理想气体状态参量理想气体始终遵循三个实验定律（玻意耳定律、查理定律、盖?吕萨克定律）的气体。描述一定质量理想气体在平衡态的状态参量为：温度气体分子平均动能的标志。体积气体分子所占据的空间。许多情况下等于容器的容积。压强大量气体分子无规则运动碰撞器壁所产生的。其大小等于单位时间内、器壁单位面积上所受气体分子碰撞的总冲量。内能气体分子无规则运动的动能．理想气体的内能仅与温度有关。

6.一定质量理想气体的实验定律玻意耳定律：PV=恒量；查理定律：P/T=恒量；盖?吕萨克定律：V/T=恒量。

7.一定质量理想气体状态方程PV/T=恒量

说明（1）一定质量理想气体的某个状态，对应于P一V（或P－T、V-T）图上的一个点，从一个状态变化到另一个状态，相当于从图上一个点过渡到另一个点，可以有许多种不同的方法。如从状态A变化到B，可以经过的过程许多不同的过程。为推导状态方程，可结合图象选用任意两个等值过程较为方便。（2）当气体质量发生变化或互有迁移（混合）时，可采用把变质量问题转化为定质量问题，利用密度公式、气态方程分态式等方法求解。

第一节分子动理论

1．分子动理论的内容：物质由大量分子组成，分子永不停息地做无规则运动，分子之间存在着相互作用的引力和斥力．

2．分子直径的数量级、阿伏加德罗常数的意义和它的数量级

（1）分子直径的数量级：10－10m．

（2）阿伏加德罗常数的意义：lmol的任何物质含有的微粒数是相同的，这个数叫做阿伏加德罗常数．

（3）阿伏加德罗常数的数量级：6×1023mol－1

3．用油膜法测分子直径的原理

把油滴滴在水面上，油在水面上散开，形成单分子油膜．如果把分子看成球形，单分子油膜的厚度就可以认为等于油分子的直径．事先测出油滴的体积，再测出油膜的面积，两者相除，即可算出油分子的直径．

4．布朗运动

（1）悬浮在液体中的微粒在液体中的无规则运动，叫做布朗运动．

（2）布朗运动本身并非分子的运动，但布朗运动是由液体分子对微粒的碰撞引起的，所以，布朗运动很好地反映了分子的无规则运动．

（3）液体的温度越高，布朗运动越剧烈；微粒越小，布朗运动越剧烈．

5．分子力与分子间距的关系

分子之间同时存在着相互作用的引力和斥力．引力和斥力都跟分子之间的距离有关，引力和斥力都随着距离的增大而减小，都随着距离的减小而增大．当两个分子间的距离r=r0时，分子引力与分子斥力相平衡，分子力的合力F为零；由于分子斥力比分子引力随距离的变化更快，所以，当r＜r0时，分子力的合力F表现为斥力；当r＞r0时，分子力的合力F表现为引力．当r＞10r0时，分子之间相互作用变得十分微弱，可以认为分子力等于零．

6．应用阿伏加德罗常数进行有关计算

（1）阿伏加德罗常数是联系宏观世界与微观世界的桥梁，利用阿伏加德罗常数，已知宏观量，如物质的摩尔体积、密度、质量、体积等，可以求得一些微观量，如分子质量、分子体积、分子直径等．反之，已知微观量，可以求得一些宏观量．

（2）根据阿伏加德常数的意义，若已知某物质的摩尔质量μ，可以用式N=MN A/μ计算出质量为M、摩尔质量为μ的某种物质的分子数．

（3）求解微观量的问题通常是采用估算，以求得对某一物理量的大体的把握．因此，在解题时首先需要建立微观模型，并进行近似处理．对液体和固体而言，可以忽略分子之间的间隙，认为分子是紧密排列的．将物体的摩尔体积分成N A个等份，每个等份就是一个分子所占有的体积．

（4）固体与液体的分子可以看成是紧密靠在一起，因此有确定的摩尔体积．而气体因为没有固定的体积，所以没有确定的摩尔体积．

（5）在标准状态下lmol任何气体的体积都是22．4 L．

7．用分子动理论解释有关现象

用分子动理论解释有关现象，就是要求针对一些热学现象，运用分子动理论的有关内容，指出产生这些现象的微观机制．

第二节内能

一、分子的动能和势能

1．分子的动能和势能的概念

分子动能：分子由于运动而具有的能，叫做分子动能．

分子势能：分子具有的由分子力所产生的，并由分子的相对位置所决定的势能，叫做分子势能．

2．温度是物体分子平均动能的标志

温度是一个宏观量，它跟大量分子热运动的剧烈程度有关．对此，应当明确：

（1）只有对由大量分子组成的物体，才有温度可言，对个别分子谈温度是没有意义的．（2）温度所描述的是物体分子的平均动能，而不是物体分子的平均速率．

3．分子平均动能和分子势能的相关因素：物体分子的平均动能同温度有关，分子势能同物体的体积有关．

二、物体的内能

（1）物体里所有的分子的动能和势能的总和，叫做物体的内能．

（2）物体内能的多少同物体的温度和体积都有关系．

（3）内能是有别于机械能的另一种形式的能．机械能是描述物体机械运动状态的量，而内能是描述物体内部状态的量，两者没有直接的关系，但可以相互转化．

（4）由于一切物体都是由不停地做无规则运动的分子组成，所以，任何物体在任何条件下都具有内能．

（5）内能是一个宏观量，只有对由大量分子组成的宏观物体，才有内能可言，对个别分子谈内能是没有意义的．

三、内能的改变

1．改变物体内能的两种方法；

（1）改变物体内能的方法是做功和热传递．

（2）由于做功而使物体内能发生的改变，用功来量度；由于热传递而使物体内能发生的改变，用热量来量度．

（3）功和热量跟能量一样，国际单位都是焦耳．