热学奥赛讲义——基础知识及例题.doc

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1、一、分子动理论分子动理论的基本内容是：物质是由大量分子组成的；分子永不停息地在做无规则热运动；分子间存在着相互作用的分子力。1．物体是由大量分子组成的阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol-1，是联系微观世界和宏观世界的桥梁．它把物质的摩尔质量、摩尔体积这些宏观物理量和分子质量、分子体积这些微观物理量联系起来了．（1）用油膜法粗略地估测分子的大小把一滴油酸滴到水面上，油酸在水面上散开形成单分子油膜。如果把分子近似看成球形（近似模型），单分子油膜的厚度就可认为等于油酸分子的直径，而油酸分子是一个挨一个地整齐排列的，这是简化处理问题的方法。如果分子直径为d，油滴体积是V，油膜面

2、积为S，则d=V／S，根据估算得出分子直径的数量级为10-10m。（2）有关分子质量、体积、数量等微观量的估算问题阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023mol-1，是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁，微观物理量指的是分子的体积、分子的直径d、分子的质量；宏观物理量指的是物质的体积V、摩尔体积、物质的质量m、摩尔质量、物质的密度。它们的关系如下：①一个分子的质量：；②一个分子的体积（只适用于固、液体，不适用于气体）；③一摩尔物质的体积：；④单位质量中所含分子数：；⑤单位体积的固体或液体中所含分子数：；⑥质量为的物质中所含的分子数：；⑦体积为V的物质中所含的分子数：。2．分子的热运动

3、物体里的分子永不停息地做无规则运动，这种运动跟温度有关，所以通常把分子的这种运动叫做热运动。（1）扩散现象和布朗运动都可以很好地证明分子的热运动。（2）重点在于把握布朗运动与分子运动间的关系。布朗运动是指悬浮在液体中的固体微粒的无规则运动。布朗运动产生的原因是因为液体分子的撞击不平衡所致。正因为如此，布朗运动的特点恰好反映出分子运动的特点：布朗运动永不停息，表明分子运动永不停息；布朗运动的无规则性，表明分子运动的无规则性；布朗运动的剧烈程度随温度升高而加剧，表明分子运动的剧烈程度随温度升高而加剧；布朗运动的明显程度随悬浮颗粒的尺寸加大而减弱，再一次从统计的角度表明分子运动的无规则

4、性。3．分子间的相互作用力（1）分子力有如下几个特点：①分子间同时存在引力和斥力；②引力和斥力都随着距离的增大而减小；③斥力比引力变化得快．（2）分子间作用力（指引力和斥力的合力）随分子间距离而变的规律是：①rr0时，引力和斥力都随距离的增大而减小，但是斥力减小的更快，因而分子间的作用力表现为引力；④r>10r0以后，分子间的作用力变得十分微弱，分子力可以忽略不计．二、物体的内能物

5、体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能．1.分子动能温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子平均动能越大，温度相同的任何物体具有相同的分子平均动能。2.分子势能如果以分子间距离为无穷远时分子势能为零，则分子势能随分子间距离的变化而变.当r=r0时，即分子处于平衡位置时分子势能最小，不论r从r0增大还是减小，分子势能都将增大。微观的分子间距离与宏观的物体体积有关，因此体积是影响分子势能的因素。3.内能跟温度和体积的关系温度升高时物体内能增加；体积变化时，物体内能变化．内能也与物体的物态有关．例1．设想将1g水均匀分布在地球表面上，估算1cm2的表面上有多少个水分子

6、?(已知1mol水的质量为18g，地球的表面积约为，结果保留一位有效数字)解析：①；的分子数②由①②的个（都算对）。例2．做布朗运动实验，得到某个观测记录如图。图中记录的是（）A．分子无规则运动的情况B．某个微粒做布朗运动的轨迹C．某个微粒做布朗运动的速度—时间图线D．按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线解析：布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，而非分子的运动，故A项错误；既然无规则所以微粒没有固定的运动轨迹，故B项错误；对于某个微粒而言在不同时刻的速度大小和方向均是不确定的，所以无法确定其在某一个时刻的速度，故也就无法描绘其速度-时间图线，故C项错误；故只有

7、D项正确。答案：D例3．分子动理论较好地解释了物质的宏观热力学性质。据此可判断下列说法中错误的是()A．显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停的做无规则运动，这反映了液体分子运动的无规则性B.分子间的相互作用力随着分子间距离的增大，一定先减小后增大C．分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大D．在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素解析：墨水中小炭粒的无规则运动是布朗运动，它反映了液体分子运动的无规则性，A对；当r=r0时，即分子处于平衡位置时分子势能最小