
第1節(jié) 分子熱運(yùn)動(dòng)
一、物質(zhì)的構(gòu)成
物質(zhì)是由大量及其微小的粒子——分子、原子構(gòu)成的。分子的直徑很小,通常以10-10m為單位來量度,所以物質(zhì)中都包含大量的分子,如一小水滴中含有約1021個(gè)水分子。
二、分子熱運(yùn)動(dòng)
1. 擴(kuò)散
①不同物質(zhì)相互接觸時(shí),彼此進(jìn)入對(duì)方的現(xiàn)象叫擴(kuò)散。擴(kuò)散的實(shí)質(zhì)是分子(原子)的相互滲入。
②擴(kuò)散現(xiàn)象表明:一切物質(zhì)的分子都在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng),也說明物質(zhì)的分子間存在間隙。
③影響擴(kuò)散的因素:溫度越高,擴(kuò)散越快。說明分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的快慢跟溫度有關(guān),溫度越高,分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)越劇烈。
④氣體、液體和固體之間都可以發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象,不同狀態(tài)的物質(zhì)之間也可以發(fā)生。氣體擴(kuò)散最快,液體較快,固體最慢。
2. 分子熱運(yùn)動(dòng):一切物質(zhì)的分子都在不停地做無規(guī)則的運(yùn)動(dòng),這種無規(guī)則運(yùn)動(dòng)叫分子熱運(yùn)動(dòng)。同一物體,溫度越高,分子運(yùn)動(dòng)越劇烈,溫度是物體分子熱運(yùn)動(dòng)劇烈程度的標(biāo)志。
三、分子間的作用力
1. 分子間不僅存在吸引力,而且還存在排斥力。
①當(dāng)兩個(gè)分子的距離處于平衡距離時(shí),分子間的引力等于斥力;
②當(dāng)兩個(gè)分子的距離變大時(shí),分子間的作用力表現(xiàn)為引力;
③當(dāng)兩個(gè)分子的距離變小時(shí),分子間的作用力表現(xiàn)為斥力。
2. 物質(zhì)的三種狀態(tài)與分子間作用力的關(guān)系
①固態(tài)分子間距離很小,分子間的作用力很大,只能在平衡位置附近振動(dòng)。固體很難被壓縮,具有一定的體積和形狀.
②液態(tài)分子間距離比固體稍大,作用力較大,既可以振動(dòng),也可以移動(dòng)。液體具有一定的體積,沒有一定的形狀,可以流動(dòng).
③氣態(tài)分子間距離很大,分子間力的作用可以忽略,能夠自由移動(dòng)。氣體沒有一定的體積和形狀,具有流動(dòng)性。
第2節(jié) 內(nèi)能
一、內(nèi)能
1. 內(nèi)能:
①分子動(dòng)能:構(gòu)成物質(zhì)的分子在不停地做熱運(yùn)動(dòng),物體內(nèi)大量分子做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)所具有的能稱為分子動(dòng)能。
②分子勢(shì)能:由于分子之間存在類似彈簧形變時(shí)的相互作用力,所以分子具有勢(shì)能,叫做分子勢(shì)能。
③內(nèi)能:構(gòu)成物體的所有分子,其熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能與分子勢(shì)能的總和,叫做物體的內(nèi)能。內(nèi)能的單位:焦耳,簡(jiǎn)稱焦,符號(hào)J。
2. 影響物體內(nèi)能大小的因素
①溫度是影響物體內(nèi)能的一個(gè)重要因素。同一個(gè)物體,溫度越高,它具有的內(nèi)能就越大。
②物體的內(nèi)能跟質(zhì)量有關(guān)。在溫度一定時(shí),物體的質(zhì)量越大,也就是分子的數(shù)量越多,物體的內(nèi)能就越大。
③物體的內(nèi)能還和物體的狀態(tài)(體積)有關(guān)。例如0℃的冰吸熱熔化成0℃的水時(shí),體積變小,分子間的距離變小,作用力變大,水的內(nèi)能變大。
3. 理解物體內(nèi)能時(shí),要注意:
①內(nèi)能是指物體的內(nèi)能,不是分子的,更不能說內(nèi)能是個(gè)別分子和少數(shù)分子所具有的。內(nèi)能是物體內(nèi)部所有分子共同具有的分子動(dòng)能和勢(shì)能的總和,所以,單純考慮一個(gè)分子的動(dòng)能和勢(shì)能是沒有現(xiàn)實(shí)意義的。
②任何物體在任何情況下都具有內(nèi)能。
4. 熱量
①熱量(Q):在熱傳遞過程中,傳遞能量的多少叫做熱量。熱量是能量轉(zhuǎn)移多少的量度,是一個(gè)過程量,它存在于熱傳遞的過程中,只有發(fā)生熱傳遞,有能量的轉(zhuǎn)移,才能討論熱量問題,離開熱傳遞談熱量就沒有意義。
②熱量的單位:在國(guó)際單位制中,熱量單位是焦耳,符號(hào)是J。
二、改變物體內(nèi)能的兩種方法
①熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能。熱傳遞改變物體的內(nèi)能,實(shí)質(zhì)上是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移,即內(nèi)能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體或從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分,沒有不同形式能量的相互轉(zhuǎn)化;
②做功也可以改變物體的內(nèi)能。
做功改變物體的內(nèi)能,實(shí)質(zhì)是能量的轉(zhuǎn)化,是內(nèi)能與其他形式的能發(fā)生了相互轉(zhuǎn)化。
第3節(jié) 比熱容
一、比熱容
1. 定義:一定質(zhì)量的某種物質(zhì),在溫度升高時(shí)吸收的熱量與它的質(zhì)量和升高的溫度乘積之比,叫做這種物質(zhì)的比熱容,用符號(hào)c表示。
2. 定義式:。
3. 比熱容單位:焦每千克攝氏度,符號(hào)是:J/(kg·℃),是由質(zhì)量、溫度和熱量的單位組合而成。
4. 物理意義:如水的比熱容是4.2×103J/(kg·℃),表示1kg的水溫度升高1℃吸收的熱量是4.2×103J。
5. 對(duì)比熱容的理解
①比熱容是物質(zhì)的特性之一。物質(zhì)的比熱容不會(huì)因?yàn)槲镔|(zhì)吸收或放出熱量的多少而改變,也不會(huì)因?yàn)橘|(zhì)量的多少或溫度變化的多少而改變。也就是說,比熱容的大小只與物質(zhì)的種類及其狀態(tài)(固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài))有關(guān),與物質(zhì)的質(zhì)量、吸收的熱量、溫度的變化無關(guān)。
②不同物質(zhì)的比熱容一般不同。同種物質(zhì)在同一狀態(tài)下,比熱容是一個(gè)不變的值。如果物質(zhì)的狀態(tài)改變了,比熱容的大小往往隨之改變,如水變成冰,比熱容變小。
③水的比熱容較大。表明在同樣受熱或冷卻的情況下,水的溫度變化要小些。
二、熱量計(jì)算
1. 物質(zhì)吸熱時(shí),熱量的計(jì)算:Q吸=cm△t=cm(t-t0);
2. 物質(zhì)放熱時(shí),熱量的計(jì)算:Q放=cm△t= cm(t0-t)。
其中:Q吸表示吸收的熱量,Q放表示放出的熱量,單位:焦(J)。
c表示比熱容,單位:焦每千克攝氏度(J/(kg·℃)
m表示質(zhì)量,單位:千克(kg)
△t表示變化的溫度(升高或降低的溫度),t0—初溫、t—末溫,單位:℃。
本章重要的探究實(shí)驗(yàn)
一、分子間有間隙
取一枝長(zhǎng)約1m的細(xì)玻璃管,注入半管清水,再注入酒精,使液面幾乎達(dá)到管口,上下幾次顛倒玻璃管,觀察玻璃管中的液體體積會(huì)變小。
這是酒精與水的混合過程。從微觀的角度看,是酒精分子與水分子發(fā)生了擴(kuò)散,這一現(xiàn)象說明水分子和酒精分子間都有間隙。
分子間有間隙 氣體的擴(kuò)散 分子間有引力
二、擴(kuò)散現(xiàn)象
1. 在透明的瓶中分別裝入空氣和二氧化氮,抽去玻璃板后,無色的空氣和紅棕色的二氧化氮混合在一起,最后顏色變得均勻。
2. 在裝入清水的量筒底部注入藍(lán)色的硫酸銅溶液。靜待幾天后,清水與硫酸銅溶液的界面變得模糊,靜待幾周后顏色變得均勻。
(3)把磨的很光滑的鉛塊和金塊緊緊壓在一起,在室溫下防止五年后在將它們切開,發(fā)現(xiàn)它們互相滲入約1mm深。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論:氣體、液體和固體分子都在不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。
三、分子間的作用力
1. 將兩個(gè)鉛塊表面磨平,緊壓在一起,在下面掛上重物也不能使它們分開。表明物體分子之間存在引力,是分子間的引力使兩個(gè)鉛塊不會(huì)散開。
2. 向配有活塞的厚玻璃筒內(nèi)注入一些水,用力壓活塞,發(fā)現(xiàn)水的體積沒有明顯變化。雖然分子間有間隙,但要壓縮固體和液體卻很困難,這是因?yàn)榉肿又g存在著斥力。
結(jié)論:分子間存在相互作用的引力和斥力。
四、做功改變物體的內(nèi)能
1. 壓縮氣體做功
迅速壓下活塞,玻璃筒內(nèi)的氣體被壓縮,活塞對(duì)筒內(nèi)氣體做功,從而使筒內(nèi)氣體的內(nèi)能增加,溫度升高,當(dāng)溫度達(dá)到硝化棉的燃點(diǎn)時(shí),硝化棉開始迅速燃燒。
2. 氣體膨脹做功
壓縮氣體做功 氣體膨脹做功
向瓶?jī)?nèi)打氣,壓縮瓶?jī)?nèi)的空氣,對(duì)瓶?jī)?nèi)空氣做功,瓶?jī)?nèi)空氣內(nèi)能增加,溫度升高,隨著打入空氣的增加,氣壓越來越大,直至沖開瓶塞。此時(shí),瓶?jī)?nèi)的空氣推動(dòng)瓶塞做功,內(nèi)能減少,溫度降低,其中水蒸氣液化成小水滴,形成“白霧”。
結(jié)論:做功可以改變物體的內(nèi)能。外界對(duì)物體做功,物體溫度升高,內(nèi)能增加;物體對(duì)外界做功,物體溫度降低,內(nèi)能減少。
五、比較不同物質(zhì)的吸熱能力
常用的有兩套實(shí)驗(yàn)方案,下面以用酒精燈做熱源進(jìn)行講解。
(1)實(shí)驗(yàn)器材的安裝順序:自下而上(選填“上”或“下”);
(2)兩套裝置相同目的:在相同時(shí)間內(nèi),液體吸收熱量相同;
(3)控制兩種裝置相同的量:酒精燈火焰大小、液體質(zhì)量和初溫;
(4)實(shí)驗(yàn)方法:控制變量法和轉(zhuǎn)換法;
(5)兩種液體吸收熱量能力是通過什么反映的:溫度升高值;
(6)實(shí)驗(yàn)中不停攪拌液體的目的:液體上下溫度均勻;
(7)使水和煤油的最后溫度相同的操作是:給水繼續(xù)加熱;
(8)溫度升高相同時(shí),兩種液體吸收熱量多的是:水;
(9)兩種液體吸熱能力強(qiáng)的是:水。
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