八、分子动理论、热和功、气体

1.分子动理论

（1）物质是由大量分子组成的分子直径的数量级一般是10^-10m.

（2）分子永不停息地做无规则热运动.

①扩散现象:不同的物质互相接触时，可以彼此进入对方中去.温度越高，扩散越快.

②布朗运动:在显微镜下看到的悬浮在液体（或气体）中微小颗粒的无规则运动，是液体分子对微小颗粒撞击作用的不平衡造成的，是液体分子永不停息地无规则运动的宏观反映.颗粒越小，布朗运动越明显;温度越高，布朗运动越明显.

（3）分子间存在着相互作用力

分子间同时存在着引力和斥力，引力和斥力都随分子间距离增大而减小，但斥力的变化比引力的变化快，实际表现出来的是引力和斥力的合力.

2.物体的内能

（1）分子动能:做热运动的分子具有动能，在热现象的研究中，单个分子的动能是无研究意义的，重要的是分子热运动的平均动能.温度是物体分子热运动的平均动能的标志.

（2）分子势能:分子间具有由它们的相对位置决定的势能，叫做分子势能.分子势能随着物体的体积变化而变化.分子间的作用表现为引力时，分子势能随着分子间的距离增大而增大.分子间的作用表现为斥力时，分子势能随着分子间距离增大而减小.对实际气体来说，体积增大，分子势能增加;体积缩小，分子势能减小.

（3）物体的内能:物体里所有的分子的动能和势能的总和叫做物体的内能.任何物体都有内能，物体的内能跟物体的温度和体积有关.

（4）物体的内能和机械能有着本质的区别.物体具有内能的同时可以具有机械能，也可以不具有机械能.

3.改变内能的两种方式

（1）做功:其本质是其他形式的能和内能之间的相互转化.

（2）热传递:其本质是物体间内能的转移.

（3）做功和热传递在改变物体的内能上是等效的，但有本质的区别.

4.能量转化和守恒定律

能量既不会凭空产生，也不会凭空消灭，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化或转移的过程中，总量保持不变。

5.热力学第一定律

（1）内容:物体内能的增量（ΔU）等于外界对物体做的功（W）和物体吸收的热量（Q）的总和.

（2）表达式:W+Q=ΔU

（3）符号法则:外界对物体做功，W取正值，物体对外界做功，W取负值;物体吸收热量，Q取正值，物体放出热量，Q取负值;物体内能增加，ΔU取正值，物体内能减少，ΔU取负值.

6.热力学第二定律

（1）热传导的方向性

热传递的过程是有方向性的，热量会自发地从高温物体传给低温物体，而不会自发地从低温物体传给高温物体.

（2）热力学第二定律的两种常见表述

①不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化.

②不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化.

（3）永动机不可能制成

①第一类永动机不可能制成:不消耗任何能量，却可以源源不断地对外做功，这种机器被称为第一类永动机，这种永动机是不可能制造成的，它违背了能量守恒定律.

②第二类永动机不可能制成:没有冷凝器，只有单一热源，并从这个单一热源吸收的热量，可以全部用来做功，而不引起其他变化的热机叫做第二类永动机.第二类永动机不可能制成，它虽然不违背能量守恒定律，但违背了热力学第二定律.

7.气体的状态参量

（1）温度:宏观上表示物体的冷热程度，微观上是分子平均动能的标志.两种温标的换算关系:T=（t+273）K.

绝对零度为-273.15℃，它是低温的极限，只能接近不能达到.

（2）气体的体积:气体的体积不是气体分子自身体积的总和，而是指大量气体分子所能达到的整个空间的体积.封闭在容器内的气体，其体积等于容器的容积.

（3）气体的压强:气体作用在器壁单位面积上的压力.数值上等于单位时间内器壁单位面积上受到气体分子的总冲量.

①产生原因:大量气体分子无规则运动碰撞器壁，形成对器壁各处均匀的持续的压力.

②决定因素:一定气体的压强大小，微观上决定于分子的运动速率和分子密度;宏观上决定于气体的温度和体积.

（4）对于一定质量的理想气体，PV/T=恒量

8.气体分子运动的特点

（1）气体分子间有很大的空隙.气体分子之间的距离大约是分子直径的10倍.

（2）气体分子之间的作用力十分微弱.在处理某些问题时，可以把气体分子看作没有相互作用的质点.

（3）气体分子运动的速率很大，常温下大多数气体分子的速率都达到数百米每秒.离这个数值越远，分子数越少，表现出“中间多，两头少”的统计分布规律.