高考物理知识点之分子与气体.docx

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高考物理知识点之分子与气体

高考物理知识点之分子与气体

考试要点

基本概念

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10－10m

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

1、

阿佛加德罗常数——1摩尔的任何物质所含的微粒数相同NA=6.02×1023mol－1

分子的个数=摩尔数×阿伏加德罗常数

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

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

斥力

引力

合力

r0

如果取斥力的方向为正

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时表现为引力；④r>10r0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）。

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～10－26kgv＝105m/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）、由于分子间存在着相互作用的引力和斥力而具有的与其相对位置有关的能量，叫做分子势能。

（2）、微观――与相对位置有关，宏观――与体积有关

（3）分子势能与距离的变化关系和图象（类似于重力势能和弹性势能）。

三、什么是物体的内能，它与什么有关？

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，也叫热力学能

与温度T、体积V和分子个数N有关

一切物体都具有内能

四、内能和机械能又什么区别？

宏观物体的机械运动对应机械能。

机械能可以为零。

微观物体对应内能。

内能不可以为零。

内能和机械能之间可以相互转化。

五、做功改变物体的内能

物体做功，物体内能增加

对外做功，物体内能减小

做多少功，改变多少内能

六、热传递改变物体的内能

外界向物体传递热量（吸热），物体的内能增加

物体向外界传递热量（放热），物体的内能减小

传递多少热量，内能就改变多少。

能量的转移

七、做功和热传递的实质

做功改变内能，是能量的转化，用功的数值来度量

热传递改变内能，是能量的转移，用热量来度量。

能量的转化。

八、做功和热传递的等效性——做功和热传递在改变内能上是等效的。

例如：

使物体升高温度，可以用热传递的方法，也可以用做功的方法，得到的结果是相同的，如果事先不知道，我们无法知道它是通过哪种途径改变的内能。

1cal＝4.2J1J＝0.24cal

九、区分内能、热量和温度

热量是在热传递的过程中转移的内能，它只有在转移的过程中才有意义，热传递使物体的温度改变。

温度不同是热传递的条件（类比：

云――雨――水）

例如：

两物体温度不同相接触，热量从高温物体相低温物体传递，高温物体内能减少，温度降低，低温物体内能增加，温度升高。

十、理想气体：

（1）分子间无相互作用力，分子势能为零；

（2）一定质量的理想气体的内能只与温度有关。

（3）在温度不太低、压强不太大（常温常压）的条件下，实际气体可以近似为理想气体。

十一、热力学第一定律——△U＝Q＋W

1、表示内能的改变、做功、热传递之间的关系

2、第一类永动机——不消耗能量，持续对外做功（违反能量守恒定律，不能制成）

十二、热力学第二定律

第一种表述：

如果没有其他变化，不可能使热量由低温物体传到高温物体。

（克劳修斯表述）（其他变化――是指从单一热源吸热并把它用来做功以外的任何变化。

）

实质：

热传递具有方向性，不可逆

第二种表述：

如果没有其他变化，不可能从单一热源吸收热量全部用来做功。

即第二类永动机不可能制成。

（开尔文表述）

实质：

机械能向内能转化有方向性

两种表述是等价的

第二类永动机――没有冷凝器，只有单一热源。

它从单一热源吸收热量，全部做功，而不引起其他变化。

这种永动机不可能制成，虽然不违反机械能守恒定律，但违反了机械能和内能转化的方向性。

（注：

单一热源指温度均匀且恒定的热源）

一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性，是不可逆的。

十三、热力学第三定律和第零定律

（一）气体

一气体的状态参量

（1）温度（T）

1、意义：

微观――是分子平均动能的标志

宏观――物体的冷热程度

2、单位：

摄氏温度（t）摄氏度℃

开氏温度（热力学温度T）开尔文K

（补：

摄氏――摄尔修斯

华氏温度――华伦海特

勒氏――勒奥默）

T＝t＋273.15

3、就每一度来说，它们是相同的

（2）体积（V）

与液体和固体的体积不同，气体的体积是指气体分子所能达到的空间，也就是气体所充满容器的容积，无论气体的分子个数多少，无论气体的种类。

理解：

r大力小容易扩展填充整个容器

单位：

m3dm3或Lcm3mm3

（3）、压强（p）

单位面积上受到的正压力

液体和大气压强的产生原因――重力

h是某点距液面的距离

压强与深度有关，向各个方向都有压强

容器内气体压强的产生原因――碰撞

大量的气体对器壁的频繁撞击，产生一个均匀的，持续的压力

（举例：

雨伞），这个压力就产生了压强。

压强与深度无关，在各处都相等，向各个方向都有压强

单位

1Pa＝1N/m21atm＝101325Pa＝105Pa

1atm＝760mmHg1mmHg＝133.322Pa

（4）、状态的改变

对应一定质量的气体，如果三个参量有

两个或三个都发生了变化就说气体的状态

改变了（只有一个发生变化是不可能的），如果都不改变，就

说它处于某一个状态。

二、玻意尔定律

1、内容：

——一定质量气体，在等温变化过程中，压强和体积成反比

即

p

V

T1

T2

p

V

p1

p2

V1V2

M

N

等温线

2、p～V图

等温线

状体M经过等温

变化到状态N。

3、矩形的面积相等

4、同质量的某种气体

T1＞T2

三、查理定律

1、内容：

一定质量的气体，等容变化过程中，压强和热力学温度成正比

即

2、图象

读图：

1、等容线

2、有M到N经历了等容变化

3、V1＜V2

3、查理定律的另一种表述

内容：

一定质量的气体，在等容变化过程中，温度升高（或降低）1℃，增加（或减小）的压强等于0℃时压强的1/273。

零上，t取正，零下，t取负。

读图：

1、pt－p0表示压强增量

2、p0表示0℃时的压强。

3、k＝tanθ＝p0/273

4、理解虚线的意义

盖·吕萨克定律

1、内容：

一定质量的气体，在等压过程中，气体的体积与热力学温度成正比

即

2、图象

读图：

1、等压线

2、由M到N经历了等压过程

3、p1＜p2

4、理解虚线的意义

盖·吕萨克定律的另一种表述

内容：

一定质量的气体，在等压变化过程中，温度升高（或降低）1℃，增加（或减小）的体积为0℃时体积的1/273。

零上，t取正，零下，t取负。

图象：

读图：

1、Vt－V0表示体积增量

2、V0表示0℃时的体积。

3、k＝tanθ＝V0/273

五、理想气体状态方程

一定质量的某种气体，压强p与体积V成反比，与热力学温度T成正比，即

适用条件：

一定质量的理想气体

注：

p和V的单位要统一，T的单位用热力学单位。

（二）固体

一．晶体和非晶体

　　固体可分为晶体和非晶体两大类

例如各种金属、食盐、明矾、云母、硫酸铜、雪花、方解石、石英等都是晶体；玻璃、松香、沥青、蜂蜡、橡胶、塑料等都是非晶体。

晶体与非晶体的区别主要表现在：

（1）晶体具有天然的规则的几何形状，而非晶体无此特点。

例如：

食盐粒都是正方体，硫酸铜也是正方体，雪花都是六角形的、明矾外形的八面体，水晶石为六面棱柱。

（2）晶体在不同方向上物理性质不同，而非体各方向上物理性质相同。

　　例如，将石蜡均匀涂在云母片上和玻璃板上，用烧红的钢针接触没有涂蜡的另一面。

会看到云母上的石蜡熔化后的部分为椭圆形，玻璃板的导热性各方向相同。

　　又如，硫酸铜具有单向导电性，方解石发生双折射现象，也表明它们分别在电学性质、光学性质上各方向不同。

　　又如，晶体溶化有溶点，而非晶体是缓慢变为液体的过程，无熔点。

晶体又可分为单晶体和多晶体，上述的两条晶体的特点一般说是原晶体的特点，多晶体中小晶粒的排列无规则、杂乱无章，各向异性的物理性质无从显示出来。

二、晶体的空间点阵

　单晶体和非晶体性质上的不同，可以从它们的微观结构不同做出说明。

组成单晶体的微粒（分子、原子或离子）在空间是按照一定的规律排列的。

彼此相隔一定的距离排列成整齐的行列。

通常把这样的微观结构称为空间点阵。

　　例如食盐的空间点阵如右图所示，这正是盐粒不管大小都是正方体的原因所在。

方解石对光产生双折射现象的原因，是因为它在各个方向上的折射率不同所致。

云母片各方向上导热性质不同，是由其空间点阵决定的。

云母片中微粒排列情况与课本P57上图15-2类似。

（三）液体

一．液体的表面现象

液体表面具有收缩趋势的微观解释

液体与气体接触的表面形成一薄层，叫表面层。

由于表面层上方是气体，所以表面层内的液体分子受到周围分子作用力小于液体内部分子，表面层里的分子要比液体内部分子稀疏一些，这样表面层分子间引力比液体内部更大一些。

在液体内部分子间引力和斥力处于平衡状态，而表面层内由于分子引力较大，因此表面层有收缩的趋势。

二．浸润和不浸润

（1）说明浸润和不浸润的定义

液体与固体接触时，液体与固体的接触面扩大而相互附着的现象叫做浸润。

如果接触面趋于缩小而不附着，则叫做不浸润。

（2）浸润和不浸润的微观解释

液体与固体接触处形成一个液体薄层，叫做附着层。

附着层里的分子既受固体分子的吸引，又受到液体内部分子的吸引。

如果受到固体分子的吸引力较弱，附着层的分子就比液体内部稀疏，在附着层里分子间吸引力较大，造成跟固体接触的液体表面有缩小的趋势，形成不浸润。

反之，如果附着层分子受固体分子吸引力相当强，附着层分子比液体内部更密集，附着层就出现液体相互推斥的力，造成跟固体接触的液体表面有扩展的趋势，形成浸润。

三．毛细现象

（1）毛细现象的定义：

浸润液体在细管里上升的现象和不浸润液体在细管里下降的现象，叫做毛细现象。

（2）毛细现象的解释：

解释浸润液体在毛细管里上升的现象。

浸润液体与毛细管内壁接触的附着层有扩展的趋势，造成液体与空气接触面弯曲，呈凹形弯曲，液面与管壁接触的附近的表面张力是沿液面切线方向向上的。

表面张力有使液面收缩趋势，造成管内液柱上升。

直到表面张力向上的拉引作用与管内升高的液柱重力平衡，管内液体停止上升，液柱稳定在一定的高度，如图所示。

细管越细，即管截面积小，那么液柱上升高度就越大。

可用相似的分析方法，解释不浸润液体在毛细管里下降的现象。

（4）举例说明毛细现象的应用：

纸张、棉花脱脂后能够吸水的原因在于其内部有许多细小的孔道，起到毛细管作用。

田间农作物的重要管理措施是锄地松土，防止土地板结，其目的是破坏土壤里的毛细管，使地下水分不会快速引上而蒸发掉。