1、分子动理论的初步知识:
1)常见的物质由大量的分子、原子组成,分子很小,直径大约是10-10m ;
一个分子和乒乓球相比,类似于乒乓球和地球相比;
再例如,常温常压下1立方厘米空间内的空气分子,如果人数数的速度按大型计算机的速度来算,人要数80多年才能数完。
28g金,把它拉成极细的金丝可以拉长到65km。
总之分子很小,物体内所含分子个数很多。
2)物质内的一切分子都在不停地做无规则运动;
上图实验,装二氧化氮气体的瓶子可以和装空气的瓶子交换位置吗?
硫酸铜溶液和水可以交换位置吗?
当然不能交换位置的!
因为二氧化氮气体的密度大于水的密度;硫酸铜溶液的密度大于水的密度,
只有密度大的在下面,才能排除自身重力的影响。
3)分子间同时存在斥力和引力。
2.两种不同的物质相互接触时彼此进入对方的现象叫扩散。
扩散现象表明:
①一切物质的分子在不停地做无规则运动。
这种无规则运动称为分子的热运动。物体温度越高,扩散越快,分子的无规则运动越剧烈。
扩散现象还表明:②分子间有间隙。
例如,把50毫升的水和50毫升的酒精同时倒入量筒中,总体积小于100毫升。
3.分子间既有引力又有斥力。分子间的引力和斥力是同时存在的。
假如把分子看作是球形的,当分子之间的距离等于分子直径时,斥力和引力相等,对外表现为不受力。
当分子之间的距离大于分子直径时,引力大于斥力,对外表现为引力;
当分子之间的距离小于分子直径时,引力小于斥力,对外表现为斥力;
分子间力是短程力,当分子之间的距离大于分子直径的10倍时,分子间力很小,可以忽略不计。
当固(液)体被压缩时,分子间的距离变小,作用力表现为斥力;
当固(液)体被拉伸时,分子间的距离变大,作用力表现为引力;
分子间力是短程力,当分子之间的距离大于分子直径的10倍时,分子间力很小,可以忽略不计。
气体分子之间的距离相距很远已经大于分子直径的10倍,作用力十分微弱,可忽略不计。因此气体分子除碰撞外,做匀速直线运动,即气体分子能够充满所能够达到的任何空间。
分子间的引力和斥力随距离的增大而减小,斥力减小得更快。
固体和液体很难被压缩是因为分子间有相互作用的斥力。
固体很难被拉断,钢笔写字,胶水粘物体都是因为分子间有相互作用的引力。
破镜不能重圆的原因是:
破镜间的距离远大于分子之间作用力的作用范围,
镜子不能因分子间作用力而结合在一起。
二、内能
4.内能:构成物体的所有分子,其热运动的动能与分子势能的总和叫物体的内能。
单位:焦耳(J)
热量、能量和功的国际单位都是焦耳。
【理解】:
①单个(大量)分子热运动的动能与分子势能的总和不叫内能;
内能是物体内所有分子动能和势能的总和。
内能是不同于机械能的另一种形式的能量。
机械能与整个物体的机械运动情况有关,而内能与物体内部分子的热运动和分子之间相互作用情况有关。
一个物体可以没有机械能,但绝对不可以没有内能。
②一切物体在任何温度下,在任何时候都有内能。
③同一物体,内能的大小看温度,温度降低时内能减少,温度升高时内能增加。
物体内能的大小除跟温度有关外,还跟物体质量、物态等因素有关。
一个物体温度升高,内能增加;但内能增加,温度不一定升高(例如晶体熔化过程,零摄氏度的冰熔化成零摄氏度的水。)
5.改变内能的两种方式:做功和热传递。
做功改变物体内能的实质:内能与其他形式能(主要是机械能)的相互转化。对物体做功,物体内能会增加;物体对外做功,物体内能会减少。
上面甲图中,棉花燃烧起来,是因为活塞压缩气体做功,空气的内能增加,温度升高,达到硝化棉的燃点。
乙图中,当塞子跳起来时,瓶中出现了白雾,这是因为瓶内气体推动瓶塞做功,内能减小,温度降低,使水蒸气液化成小水滴。
热传递改变物体内能的实质;内能的转移。热传递过程中,传递能量的多少叫热量,热量的国际单位是焦耳。
热量是过程量,不能说“含有”或“具有”热量,只能说“放出”或“吸收”热量,一提到热量,一定伴随着热传递过程,离开热传递过程谈热量是没有意义的。
6.热传递的条件是:
相互接触的物体或同一物体的不同部分温度不同(即有温差);
热传递过程中传递的是内能(热量),而不是温度。
而且内能是从高温物体传递到低温物体,而不是从内能多的物体传递到内能少的物体。
热平衡标志:温度相同(没有温差)。
在高温物体与低温物体发生热传递且不计热量损失时,高温物体放出多少热量,低温物体就吸收多少热量,即Q吸=Q放。
做功和热传递在改变物体内能上是等效的。
即物体内能增加时,可能是吸收了热量,也有可能是外界对物体做了功。
7.温度、热量、内能的关系:
1)一个物体温度升高了,不一定吸收了热量,也有可能是外界对物体做功,但它的内能一定增加。
2)一个物体吸收了热量,温度不一定升高,但它的内能一定增加(在没做功的前提下)。
如晶体熔化、液体沸腾过程,物体吸收了热量内能增加了,但是温度保持不变。
3)一个物体内能增加了,它的温度不一定升高。它可能是吸收了热量,也可能是外界对它做了功。
4)、物体本身没有热量。只有发生了热传递,有了内能的转移时。才能讨论热量问题。热量是一个过程量。不能说“具有”热量或“含有”热量,
8.比热容C、描述物质吸放热能力的物理量。
探究实验:
比较不同物质的吸热能力:
如何通过实验比较水和食用油的吸热能力。
方法1:比较水和食用油在质量相同,升高的温度也相同时吸收热量的多少。
方法2:比较水和食用油,在质量相同时,吸收的热量也相同时,升高温度的多少。
实验方法,控制变量法。
9.用相同规格的电加热器加热相同时间放出的热量,可以用加热时间的长短来反映吸收热量的多少。
(转换法)
10.一定质量的某种物质在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比叫做这种物质的比热容。
公式,C=Q吸/m(t-t0)。
单位质量的同种物质,温度每降低1°C放出的热量与每升高1°C吸收的热量相同,数值上也等于它的比热容。比热容的单位是焦每千克摄氏度 即: J/(kg.°C)
11.比热容是反应物质自身性质的物理量大小与物体的种类、状态有关,与质量、体积、温度、密度、吸热、放热、形状等无关。
水的比热容是
4.2×103J/(kg.°C)。
其物理意义:
1kg水温度每升高1°C,吸收的热量是4.2×103焦耳。
水的比热容比较大,可以用来解释水做冷却剂、早春灌水护苗、内陆地区温差比沿海地区大等现象。
12、物质吸收。或放出热量的计算公式
Q吸=Cm(t-t0),
Q放=cm(t0–t)
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