全国中学生物理竞赛_热学培训_演示文稿[一]_2012-7-11.pptx

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1、全国中学生物理竞赛热学培训在高斯的眼里,数学是“科学之王”;在毕达哥拉斯眼中,“数支配着宇宙”;在笛卡儿眼中,“数学是知识的工具,亦是其他知识工具的源泉”;在经历过高等数学考试的学生看来,数学是他们的噩梦。2012-7-111.分子动理论:原子和分子的数量级;分子的热运动,布朗运动,温度的微观意义;分子力;分子的动能和分子间的势能,物体的内能。2.热力学第一定律:热力学第一定律。3.热力学第二定律:热力学第二定律,可逆过程与不可逆过程。4.气体的性质:热力学温标;理想气体状态方程,普适气体恒量;理想气

2、体状态方程的微观解释(定性);理想气体的内能;理想气体的等容、等压、等温和绝热过程(不要求用微积分运算)。5.液体的性质:液体分子运动的特点;表面张力系数;侵润现象和毛细现象(定性)。6.固体的性质:晶体和非晶体,空间点阵;固体分子运动的特点。7.物态变化:熔化和凝固,熔点,熔化热;蒸发和凝结,饱和气压,沸腾和沸点,汽化热,临界温度;固体的升华;空气的湿度和湿度计,露点。8.热传递的方式:传导、对流和辐射。9.热膨胀:热膨胀和膨胀系数理论基础和例题物质(系统)热状态1物质(系统)热状态2物质本身的特点

3、与外界的相互作用自然界规律功和热量的相互作用外界另一个系统另一个状态热运动:宏观物质微观结构的基本特征-----宏观物质的微观物理图象固体YCoO3钙钛矿结构示意图液体一切宏观物体(不论它是气体,液体还是固体)都是由大量分子(或原子)组成的最小原子的数量级:直径10-10m固体YCoO3钙钛矿结构示意图液体气体所有分子(或原子)都处在不停的,无规则的运动中布朗运动温度越高,布朗运动越剧烈 微粒越小,布朗运动越明显直径10-6m所以,布朗运动并非分子的运动,但它能间接反映出液体(或气体)内分子运动的无规

4、则性。固体液体气体分子(或原子)之间有相互作用力分子间相互作用力(分子力)的性质来源:电子和原子核本质:电相互作用(万有引力和磁力可忽略)形式:吸引力---极性分子H2O的静电引力非极性分子H2的范德瓦尔斯力排斥力----电子云的静电斥力H2O依据实验:两分子相互“接触”时排斥力占优势,相互分离时分子间吸引力占优势,则两分子质心间应存在某一平衡距离r0,在该距离分子间相互作用力将达平衡。在实验基础上采用简化模型来处理分子间互作用力形式,常设分子是球形的,分子间的相互作用是对称的中心力场。r为横坐标,两

5、分子间作用力f(r)为纵坐标,两分子间互作用力曲线采取,下述形式:t:4-7,s:10-13,C1和C2是实验待定的常数---半经验公式rfo力分子斥力引力13rfo力分子斥力引力分子力在r=r0时分子力为零,称平衡距离,r0=10-10m。当r<r0时,两分子在受到“挤压”过程中产生强斥力,这时f(r)>0且随r减少而剧烈增大。当r>r0时两分子产生吸引力,f(r)<0。当r超过某一数值时(10-9m),f(r)即接近于零,可认为这一距离就是分子间引力作用半径,简称吸引力作用半径。解释弹性碰撞!分子

6、相互作用势能曲线 (intermolecularpotentialenergycurve)分子力是一种电相互作用力,故它是一种保守力,它应该有势能,称为分子作用力势能。分子力是一种保守力,而保守力所作负功等于势能Ep的增量,故分子作用力势能的微小增量为若令分子间距离r趋向无穷远时的势能为零,则15分子间互作用势能rEp(r)r0Ep0分子互作用势能曲线分子力利用势能曲线解释:气-液-固关于分子的直径:由于原子核外的电子呈电子云分布,因而原子或分子没有明确的边界,也就谈不上有什么明确的直径。通常提到的分

7、子直径有两种理解:(1)一种指分子的大小,这主要是指由它们组成固体时,最邻近分子间的平均距离。由于固体中的分子(或原子)处于密堆积状态,分子(或原子)均在平衡位置附近。这时把平衡位置时两分子质心间平均距离r0视作分子直径。(2)另一种理解的分子直径是指两分子相互对心碰撞时,两分子质心间最短距离,这就是分子碰撞有效直径d。显然r0与d是不同的,但在通常情况下,两者差异不大。一切宏观物体(不论它是气体,液体还是固体)都是由大量分子(或原子)组成的,所有分子(或原子)都处在不停的,无规则的运动中;分子(或原

8、子)之间有相互作用力。这是关于宏观物质微观结构的三个基本观点-----宏观物质的微观物理图象物体的内能:从微观结构上看,物质的能量-内能-应是如下各项之和:①所有分子的无规热运动能量的总和----T②所有分子间互作用势能的总和--------V③所有分子(或原子)内电子的能量总和④所有原子核内部能量的总和热学主要研究其中的①、②两项。宏观物质的热现象变化-----热运动:遵循的基本规律宏观物质的状态1宏观物质的状态2功热量能量守恒原理---热力学第一定律

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