北京四中网校高考综合复习 - 热学专题复习一 下载本文

布朗运动的原因。简言之:液体(或气体)分子永不停息的无规则运动是产生布朗运动的原因。

5.影响布朗运动激烈程度的因素

固体微粒的大小和液体(或气体)的温度。固体微粒越小,液体分子对它各部分碰撞的不均匀性越明显;质量越小,它的惯性越小,越容易改变运动状态,所以运动越激烈;液体(或气体)的温度越高,固体微粒周围的液体分子运动越不规则,对微粒碰撞的不平衡性越强,布朗运动越激烈。

6.能在液体(或气体)中做布朗运动的微粒都是很小的,一般数量级在必须借助于显微镜。

风天看到的灰砂尘土都是较大的颗粒,它们的运动不能称为布朗运动,另外它们的运动基本属于在气流作用下的定向移动,而布朗运动是无规则运动。

▲疑难导析

1.布朗运动与扩散现象的异同

(1)它们都反映了分子在永不停息地做无规则运动; (2)它们都随温度的升高而表现得更明显;

(3)布朗运动只能在液体、气体中发生,而扩散现象可以发生在固体、液体、气体任何两种物质之间。

2.热运动与机械运动

由于物体是由数量极多的分子组成的,这些分子并没有统一的运动步调,单独来看,各个分子的运动都是不规则的、带有偶然性的,但从总体来看,大量分子的运动却有一定的规律,这种规律叫做统计规律。大量分子的集体行为受到统计规律的支配。

热运动中每个分子的运动速度无论是方向还是大小都在不断地变化。标准状况下,一个空气分子在1s内与其他空气分子的碰撞达到65亿次之多,所以大量分子的运动是十分混乱的,其中单个分子的速率测定是做不到的。

在任一时刻,物体内既具有速率大的分子,也具有速率小的分子。由于分子之间的相互碰撞,使速率很大和速率很小的分子的个数所占的比例相对较少,大多数分子的速率和某一平均速率相差很小。通常所说分子运动的速率,均指它们的平均速率,分子的平均速率是很大的,且和物体的温度以及分子的种类有关。例如,一般室温下,氢分子的平均速率约为2000m/s,而汞的分子平均速率约为200m/s。

机械运动指宏观物体整体的运动,与热运动是两种不同的运动形式,所以机械运动与热运动的速率不存在对应关系。必须注意,不能把布朗运动叫做热运动。

:如图所示是关于布朗运动的实验,下列说法中正确的是( )

m,这种微粒肉眼是看不到的,

A.图中记录的是分子无规则运动的情况 B.图中记录的是粒子做布朗运动的轨迹 C.实验中可以看到,粒子越大,布朗运动越明显 D.实验中可以看到,温度越高,布朗运动越激烈

答案:D

解析:布朗运动不是固体分子的无规则运动,而是大量液体分子无规则热运动时与悬浮在液体中的小颗粒发生碰撞,从而使小颗粒做无规则运动,即布朗运动是分子热运动的反映.温度越高,分子运动越激烈,布朗运动也越激烈,可见A错误,D正确.粒子越小,某一瞬间跟它撞击的分子数越少,撞击作用的不平衡性表现得越明显,即布朗运动越显著,故C错.图中每个拐点记录的是粒子每隔30 s的位置;而在30 s内粒子做的也是无规则运动,而不是直线运动,故B错。

知识点三——分子间存在着相互作用力

▲知识梳理

1.分子间的引力和斥力同时存在,实际表现出来的分子力是分子引力和斥力的合力。 分子间的引力和斥力只与分子间距离(相对位置)有关,与分子的运动状态无关。

2.分子间的引力和斥力都随分子间的距离r的增大而减小,随分子间的距离r的减小而增大,但斥力的变化比引力的变化快。

3.分子力F和距离r的关系

如图所示,F>0为斥力,F<0为引力,横轴上方的虚线表示分子间斥力随r的变化图线,横轴下方的虚线表示分子间引力随r的变化图线,实线为分子间引力和斥力的合力F(分子力)随r的变化图线。

(1)当级,约为 (2)当 (3)当 (4)当力为零)。

▲疑难导析

1.引起分子间相互作用力的原因

时,分子间引力和斥力相平衡,m。

时,时,

,分子处于平衡位置,其中

为分子直径的数量

,对外表现的分子力F为斥力。 ,对外表现的分子力F为引力。

时,分子间相互作用力变得十分微弱,可认为分子力F为零(如气体分子间可认为作用

分子间相互作用力是由原于内带正电的原子核和带负电的电子间相互作用而引起的。

2.对气体很难被压缩的解释

有的同学认为:气体被压缩时,当体积压缩到一定程度后就很难再继续压缩了,这是由于气体分子间的分子力表现为斥力的缘故。其实这种说法是不正确的。因为气体分子间的距离往往都是大于

的,表现出来

的分子力是引力。至于很难压缩是由于气体的体积减小,单位体积内的分子数增加,单位面积上受到气体分子的碰撞作用增大,即压强增大,所以就难压缩。

:分子间同时存在吸引力和排斥力,下列说法正确的是( )

A.当物体内部分子间的吸引力大于排斥力时,物体的形态表现为固体 B.当物体内部分子间的吸引力小于排斥力时.物体的形态表现为气体 C.当分子间的距离增大时,分子间的吸引力和排斥力都减小 D.当分子间的距离减小时,分子间的吸引力增大而排斥力减小

答案:C

解析:气体的分子间距约为距约为

,分子力约为零,所以选项B错误;物体的形态表现为固体时,分子间

,分子力约为零,所以选项A错误;当分子间距增大时,分子间的吸引力和排斥力都减小,选项C

正确;分子间距减小时,分子间的吸引力和排斥力都增大.斥力比引力增加得更快,表现为斥力,选项D错误.

知识点四——温度和温标

▲知识梳理 1.热平衡定律

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。

一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。

2.温度和温标

(1)温度宏观上表示物体的冷热程度。从分子运动论的观点来看,温度标志着物体内部分子无规则热运动的激烈程度,温度越高,物体内部分子的热运动越激烈,分子的平均动能就越大。温度的高低是物体分子平均动能大小的宏观标志。

(2)温度的数值表示方法叫做温标。常用温标有两种:

温标 零度的规定 温度名称 温度符号 温度的单位名称 温度的单位符号 摄氏温标 冰水混合物的温度 摄氏温度 t 摄氏度 ℃ 热力学温标 -273.15℃ 热力学温度 T 开尔文 K 关系

特别提醒:

(1)热力学温度的零度叫做绝对零度,它是低温的极限,可以无限接近但不能达到。 (2)热力学温度是国际单位制中七个物理量之一,因此它的单位属基本单位。

(3)用热力学温标表示的温度和用摄氏温标表示的温度,虽然起点不同,但所表示温度的间隔是相同的, △T=△t。

(4)温度是大量分子热运动的集体行为,对个别分子来说温度没有意义。

▲疑难导析 对温度的理解: 1.宏观上

(1)温度的物理意义:表示物体冷热程度的物理量。

(2)与热平衡的关系:各自处于热平衡状态的两个系统,相互接触时,它们相互之间发生了热量的传递,热量从高温系统传递给低温系统,经过一段时间后两系统温度相同,达到一个新的平衡状态。

2.微观上

(1)反映物体内分子热运动的剧烈程度,是大量分子热运动平均动能的标志。

(2)温度是大量分子热运动的集体表现,是含有统计意义的,对个别分子来说温度是没有意义的。

特别提醒:两个系统达到热平衡时,不再发生热量的传递,它们的温度必相同,但它们的压强、体积不一定相同。

:关于平衡态和热平衡,下列说法中正确的是( )

A.只要温度不变且处处相等,系统就一定处于平衡态

B.两个系统在接触时它们的状态不发生变化,这两个系统的温度是相等的 C.热平衡就是平衡态

D.处于热平衡的几个系统的温度一定相等

答案:BD

解析:一般来说,描述系统状态的参量不只温度一个,根据平衡态的定义可以确定A错,根据热平衡的定义可知B和D正确,平衡态是指某一系统而言的,热平衡是两个系统相互影响的最终结果,可见C错,故应选BD。

知识点五——物体的内能

▲知识梳理

1.分子动能、分子势能、内能的比较