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高中三年级物理

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    下列有关热现象的说法中,正确的是
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    A.布朗运动是液体或气体分子的运动,它说明分子永不停息做无规则运动
    B.两分子间距离增大,分子间的势能一定增加
    C.在热传导过程中,热量可以自发地由低温物体传递到高温物体
    D.液晶显示屏是应用液晶的光学各向异性制成的
    本题信息:2012年专项题物理不定项选择难度容易 来源:马凤霞
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本试题 “下列有关热现象的说法中,正确的是[ ]A.布朗运动是液体或气体分子的运动,它说明分子永不停息做无规则运动B.两分子间距离增大,分子间的势能一定增加C.在...” 主要考查您对

布朗运动

分子势能

热力学第二定律

液晶

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布朗运动:

1.概念:悬浮在液体中的固体颗粒所做的无规则运动
2.条件:任何固体微粒,在任何温度下悬浮在液体中都可做布朗运动
3.起因:液体分子对微粒撞击的不平衡
4.特点:①只要液体不干涸,布朗运动就不停息
②微粒越小,布朗运动越显著
③液体温度越高,布朗运动越显著
5.意义:布朗运动虽不是分子的运动,但反映了分子运动的情况
6.备注:①分子的运动是无规则的,但不是无规律的,遵从统计规律
②布朗粒子的等时位置连线图不是粒子运动的轨迹


布朗运动和热运动的比较:


分子势能:

分子势能则是组成物质的分子间由于有相互作用力而具有由它们的相对位置决定的势能。分子势能的大小与分子间的距离有关,即与物体的体积有关。分子势能的变化与分子间的距离发生变化时分子力做正功还是做负功有关。
1、当分子间的距离r>r0时,分子间作用力表现为引力,随着分子间距离的增大,分子力做负功,所以分子势能随分子间距离的增大而增大;
2、当分子间的距离r<r0时,分子间作用力表现为斥力,随着分子间距离的减小,分子力做负功,所以分子势能随分子间距离的减小而增大;
3、当分子间的距离r=r0时,分子间作用力合力为零,此时分子势能最小;
4、若取无穷远处(即分子间距r≥10r0时,此时分子间作用力可忽略不计)分子势能为零,则分子势能Ep与分子间距r的关系图象如图所示。


分子力曲线与分子势能曲线的对比:


利用分子势能图像解题:

分子势能与分子间距离有关。当改变分子间距离时,分子力做功,分子势能也随之改变。当分子力做正功时,分子势能减小;当分子力做负功时,分子势能增大。结合分子势能图像,可以更清楚地理解。
(1)当r>r0时,分子间的作用力表现为引力,分子间的距离增大时,分子力做负功,因而分子势能随分子间距离的增大而增大。
(2)当r<r0时,分子间的作用力表现为斥力,分子间的距离增大时,分子力做正功,因而分子势能随分子间距离的增大而减小。
(3)当r≥10r0(数量级为10一9m)时,分子间的作用力可以忽略。如果选取此时的分子势能为零,那么分子势能与分子间距离的关系可用下图表示。注意,当r=r0时,分子势能最小。分子势能最小并不等同于分子势能为零。分子势能有正负,这里的正负号表示大小,不表示方向。


热力学第二定律:

1.两种表述:
(1)按传热的方向性表述:
①内容:热量不能自发地从低温物体传到高温物体
②含义:
a.热量会自发地从高温物体传到低温物体,在传递过程中不会对其他物体产生影响;
b.如果有其他作用,热量有可能从低温物体传到高温物体;
c.如果没有其他作用,热量不可能从低温物体传到高温物体
(2)按机械能与内能转化的方向性表述:
①内容:不可能从单一热源吸收热量,使之完全变成功,而不产生其他影响
②含义:
a.从单一热源吸收热量,一般来说只有部分转化为机械能,所以第二类永动机是不可能制成的;
b.机械能转化为内能是自然的,可以全部转化;
c.如果引起其他变化,可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功
2.实质:这两种表述是等价的,都揭示了自然界的基本规律:一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性,即一切与热现象有关的宏观的自然过程都是不可逆的
3.微观解释:
(1)微观意义:一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行
(2)熵:
①概念:物理学中用字母Ω表示一个宏观状态所对应的微观状态的数目,用字母S表示熵,有,式中k叫做玻尔兹曼常量
②熵增加原理:
a.内容:在任何自然过程中,一个孤立系统的总熵不会减小。如果过程可逆,则熵不变;如果过程不可逆,则熵增加。
b.从微观的角度看,热力学第二定律是一个统计规律:一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展,而熵值较大代表着较为无序,所以自发的宏观过程总是向无序度更大的方向发展


热力学第二定律的理解及应用方法:

(1)传热的方向性。热传导的过程是有方向性的,这个过程可以向一个方向自发地进行(热量会自发地从高温物体传到低温物体),但是向相反的方向却不能自发地进行。
(2)第二类永动机不可能制成。我们把没有冷凝器,只有单一热源,从单一热源吸收热量全部用来做功,而不引起其他变化的热机称为第二类永动机。这表明机械能和内能的转化过程具有方向性:机械能可以全部转化成内能,内能却不能全部转化成机械能,而不引起其他变化。即热机的效率不可能达到100%。
(3)热力学第二定律的表述:
①热量不能自发地从低温物体传到高温物体(按传热的方向性表述)。
②不可能从单一热源吸收热量,使之完全变成功,而不产生其他影响(按机械能和内能转化的方向性表述)。
③第二类永动机是不可能制成的。热力学第二定律使人们认识到:自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。它揭示了有大量分子参与的宏观过程的方向性,使得它成为独立于热力学第一定律的一个重要的自然规律。
(4)能量耗散。自然界的能量是守恒的,但是有些能量便于利用,有些能量不便于利用。很多事例证明,我们无法把流散的内能重新收集起来加以利用,这种现象叫做能量耗散。它从能量转化的角度反映出自然界中的宏观现象具有方向性。


知识扩展:

热力学第一定律是和热现象有关的物理过程中能量守恒的特殊表达形式及热量与内能改变的定量关系。而热力学第二定律指出了能量转化与守恒能否实现的条件和过程进行的方向,指出了一切变化过程的自然发展是不可逆的,除非靠外界影响。所以二者相互联系,又相互补充。
液晶:

1.定义:有些化合物像液体一样具有流动性,而其光学性质与某些晶体相似,具有各向异性,人们把处于这种状态的物质叫液晶
2.物理性质:
(1)具有液体的流动性;
(2)具有晶体的光学各向异性;
(3)在某个方向上看其分子排列比较整齐,但从另一个方向看,分子的排列是杂乱无章的
3.应用:
(1)液晶显示器:用于电子手表、计算器、微电脑等
(2)利用温度改变时,液晶颜色会发生改变的性质来探测温度
(3)在电子工业、航空、生物医学等领域应用广泛


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