本试题 “【选修3-3选做题】下列有关热现象的叙述中正确的是[ ]A.布朗运动就是液体分子的无规则运动B.分子间不可能同时存在引力和斥力C.热量可以从低温物体传递到高...” 主要考查您对布朗运动
分子间的相互作用力
热力学第二定律
盖—吕萨克定律(等压定律)
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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:
分子间有空隙的依据:
分子可以永不停息地运动
气体容易被压缩
水与酒精混合后总体积减小
物体的热胀冷缩等
分子力:
1.概念:分子间同时存在着引力和斥力,分子力是二者的合力。
2. 存在依据:分子间有空隙,但液体仍有一定的体积,固体有一定的形状和体积等;固体很难被拉断,固体、液体很难被压缩等
3.分子间引力与斥力都随分子间距离的减小而增大,但斥力随距离变化快,分子力与分子间距离不是单调关系
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。
盖-吕萨克定律:
1.概念:一定质量的某种气体,在压强不变时,体积随温度的变化叫做等压变化
2.规律一定质量的某种气体,在压强不变的情况下,其体积V与热力学温度T成正比——盖一吕萨克定律
3.公式:
4.推论:
5.图像:
图线是过原点的直线,压强越大,斜率越小,即图线是过定点的直线,是的体积。
6.条件:m一定,p不太大,T不太低
7.微观解释:一定质量的理想气体,当温度升高时,气体分子的平均动能增大。要保持压强不变,必须减小单位体积内的分子个数,即增大气体的体积
封闭气体压强的求法:
有关气体压强的计算可转化为力学问题来处理。
1.参考液面法
(1)计算的主要依据是流体力学知识:
①液面下h深处由液体重力产生的压强。 (注意:h是液柱竖直高度,不一定等于液柱的长度)
②若液面与外界大气相接触,则液面下h处的压强为为外界大气压强。
③帕斯卡定律(液体传递外加压强的规律):加在密闭静止液体上的压强,能够大小不变地由液体向各个方向传递。
④连通器原理:在连通器中,同一种液体(中间液体不间断)的同一水平上的压强是相等的。
(2)计算的方法步骤:选取一个假想的液体薄面 (其自重不计)为研究对象;分析液面两侧重力情况,建立力的平衡方程;消去横截面积,得到液面两侧的压强平衡方程;求得气体压强。 2.平衡法
欲求用固体(如活塞等)封闭在静止容器中的气体压强,应对固体(如活塞等)进行受力分析,然后根据力的平衡条件求解。
3.动力学法
当封闭气体所在的系统处于力学非平衡状态时,欲求封闭气体的压强,首先要恰当地选择对象(如与气体相关联的液柱、同体等),并对其进行正确的受力分析(特别注意分析内、外气体的压力),然后应用牛顿第二定律列方程求解。
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