第12讲热力学问题..doc

《精品冲刺课程》第12讲：热力学问题 主讲教师：刘新斌 第1单元 分 子 运 动 的 三 条 理 论 Ⅰ物 质 的 构 成 一、物质是由大量分子构成的 分子是具有各种物质的化学性质的最小微粒，在热学中，原子、离子、分子这些微粒做热运动时，遵从相同的规律，所以，统称为“分子” 二、分子的大小：直径的数量级 10 －10 m 单分子油膜法 粗测：（1）单层（2）球形（3）空隙 1+1≠2 2、离子显微镜 （200万倍）3、扫描隧道显微镜（几亿倍） 三、几个常用的等式 阿佛加德罗常数——1摩尔的任何物质所含的微粒数相同N A = 6.02×10 23 mol －1 分子的个数 = 摩尔数 ×阿伏加德罗常数 估 算 练 习 一、将1摩尔的油酸溶于酒精，制成200毫升的溶液。已知1毫升的溶液有50滴，取1滴滴在水面上，在水面上形成0.2平方米的油膜，估算油酸分子的直径 解：1 cm3的溶液中，酒精溶于水后，油酸体积V0 ＝1/200 cm3 ＝1/200×10－6m3 1滴溶液中，油酸体积v＝Vo/50,得油酸分子直径为d ＝ v / s＝5×10－10米 注：酒精的作用 （1）、提高扩散速度 （2）、油膜面积不致于很大，易于测量 二、10克的氧气，在标准状况下（0 ℃，1 atm） （1）、含有多少个氧气分子 （2）、占有多大体积 三、估算标准状况下，气体分子和水分子的间距 气体 同理，水的摩尔体积v＝18×10－3 注：1、比较间距的大小2、边长＝间距3、水还可以看成球形模型v＝4 π r 3 / 3 四、空气的摩尔质量m＝29×10 －3 kg / mol， 当V＝45 m3时， 求：气体的质量M＝？ 解： Ⅱ分 子 无 规 则 运 动（热运动） 的 实 验 证 明 一 、扩散：不同物质相互接触时彼此进入对方的现象 意义：分子永不停息的做无规则的运动，而且温度越高，扩散越快。 固体、液体也有扩散现象 二、布朗运动1827年（英）布朗首先用显微镜观察水中的花粉时发现的，称为布朗运动。 1、运动是无规则的 2、颗粒体积越小越明显，质量越小越明显 3、温度越高越明显 4、气体中没有布朗运动 原因 ——颗粒足够小时，来自各方向受到液体分子的撞击作用是不平衡的，颗粒越小，分子数越少，不平衡性越显著 三、布朗运动与扩散的异同 是颗粒还是分子 是直接还是间接反映分子的运动 成因是相同的，都是分子的无规则运动引起的 练习 空气中漂浮的灰尘的运动是不是布朗运动 否：（1）、与颗粒大小有关 颗粒直径10 －6米 （2）、空气的流动 物体运动的速度越大，布朗运动越显著（×） Ⅲ 分 子 间 的 相 互 作 用 力 哪些现象说明分子间有空隙？ 扩散、布朗运动、教材彩图（石墨原子）酒精和水相混合1+1≠2 为什么分子不能紧贴在一起？——分子间有斥力 为什么有空隙还能形成固体和液体？——分子间有引力 分子间的引力和斥力如何变化？ 引力和斥力同时存在，半径r增加，引力和斥力同时减小，斥力减小的快，半径r减小，引力和斥力同时增加，斥力增加的快 5、 分子力何时表现出引力、斥力？ 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时表现为斥力；②r=r0时分子力为零；③rr0时表现为引力；④r10r0以后，分子力变得十分微弱，可以忽略不计。对比弹簧振子的振动（类似） 6、从本质上来说，分子力是电场力的表现。因为分子是由原子组成的，原子内有带正电的原子核和带负电的电子，分子间复杂的作用力就是由这些带电粒子间的相互作用而引起的。（也就是说分子力的本质是四种基本基本相互作用中的电磁相互作用）。 练习： 为什么物体可以被压缩，但又不能无限的被压缩？ 为什么气体容易被压缩，而固体和液体不容易被压缩？ 既然分子间有引力，那么打碎的玻璃为什么不能靠引力粘合在一起？ 第2单元 物体的内能和热力学定律 一、温度的宏观和微观意义是什么？如何理解？ 分子的无规则运动特点是多、快、乱、变，中间多，两头少，在热现象中，关心的是多个分子，而不是单个分子。 （1）、分子的平均动能――所有分子的动能的平均值 m～10 －26 kg v＝10 5 m / s （2）、温度：宏观――表示物体的冷热程度， 微观――是物体平均动能的标志 （3）、温度相同，平均动能就相同，不论物体组成、结构、种类和物态 (无论如何) 二、什么是分子势能？分子势能与什么有关？ （1）、