十一、热学(分子热运动、能量、气体)
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九年级分子热运动知识点分子热运动是物质中微观粒子——分子在热能的影响下的运动行为。
了解分子热运动的知识对于理解物质的性质和热学现象非常重要。
本文将介绍九年级学生需要掌握的一些分子热运动知识点。
1. 分子热运动的本质分子热运动是物质微观粒子分子在温度影响下的无规则运动。
分子具有质量、体积和空间位置,并不断进行碰撞和交换能量。
热能通过分子间的相互作用传递,导致物质的温度变化和热学现象的发生。
2. 分子热运动与温度温度是物体内部微观粒子的平均动能的度量。
分子热运动的速率与温度有直接关系,温度越高,分子的平均动能越大,分子热运动的速率越快。
例如,将热水与冷水混合,热水的高分子热运动速率传递给冷水,冷水的温度上升。
3. 分子热运动与物态变化物质的物态变化与分子热运动密切相关。
在固体中,分子热运动非常弱,分子之间有较强的吸引力,无规则振动。
当温度升高,分子热运动增强,固体变为液体。
在液体中,分子之间的相对位置发生变化,分子热运动更加激烈。
当温度进一步升高,分子热运动足以克服分子之间的引力,液体蒸发为气体。
气体中,分子热运动非常剧烈,自由运动且迅速扩散。
4. 分子热运动与热膨胀分子热运动与物体的热膨胀有密切关系。
在固体、液体和气体中,分子热运动引起物体体积的增大。
当物体被加热时,分子热运动增强,分子之间的距离增加,物体膨胀。
这是由于分子热运动速度的增加引起的。
5. 分子热运动与热传导热传导是分子热运动在物体内部传递热能的过程。
分子热运动使得高温物质中心分子的热运动速率较快,能量传递给周围分子,逐渐向低温物质扩散。
这种能量传递方式涉及分子之间的碰撞和交换,是导热的基础。
6. 分子热运动与压力分子热运动还与物体的压力相关。
在气体中,分子热运动引起分子撞击容器壁,产生压力。
分子的撞击力越大,压力越高。
增加温度将增加分子热运动的速率和撞击的频率,从而增加气体分子对容器壁的撞击力,使压力升高。
总结:分子热运动是物质微观粒子在温度影响下的无规则运动,与物质的性质和热学现象密切相关。
初中物理热学知识在初中阶段,热学知识主要包括这几个方面:温度计的原理及其使用、物态变化、分子运动论、内能、热量、比热容、燃料的热值、热机、内能的转移和转化。
第一部分物态变化一、物态变化知识结构图:温度的定义:测量工具及其使用方法:液体温度计的工作原理:温度计各种常用温度计的量程和分度值比较:物摄氏温度:符号、单位、0℃和100℃的确定刻度的划分知识延伸:双金属片温度计的工作原理热力学温度(T)与摄氏温度的换算关系熔化定义、凝固定义态晶体的熔化(凝固)规律非晶体的熔化(凝固)规律熔化与凝固熔点(凝固点)的定义几种常见晶体的熔点熔化吸热、凝固放热的应用汽化和液化定义定义:物现象的描述:变沸腾沸点定义及应用:态沸腾特征及图象绘制:汽化的两种方式定义:蒸发影响蒸发快慢的因素及其应用变汽化和液化蒸发吸热致冷的原理及应用化蒸发和沸腾的异同点:化定义:液化降低温度使气体液化的方法论压缩体积降低温度的同时压缩体积升华定义:升华现象举例及解释:升华与凝华凝华定义:凝华现象举例及解释:二、态转化图:三、章节知识细化<一>、温度计1、温度的定义:物体的冷热程度叫做温度。
2、温度计:测量温度的工具叫做温度计。
3、液体温度计的原理:利用液体的热胀冷缩的规律制成的。
4、摄氏温度:字母C代表摄氏温度,℃是摄氏温度的单位,读做摄氏度;它是这样规定的:在标准大气压下冰水混合物的温度是0摄氏度,沸水的温度是100摄氏度,在0摄氏度和100摄氏度之间有100等份,每个等份代表1℃。
三种温度计的量程和分度值比较表:5、温度计的使用:使用前,①观察量程②观察分度值;使用方法:浸、稳、留、平浸:.玻璃泡要全部浸入液体中,不要碰到容器底或壁稳:.要等温度计的示数稳定后再读数留:读数时玻璃泡要留在被测液体中平:视线与温度计中液柱的上表面相平6、双金属片温度计的工作原理:根据铜片和铁片膨胀系数不同,在受热相同的情况下,铜片膨胀较快而向铁片方向弯曲。
分子能量的知识点总结一、分子能量的概念分子能量是分子内部的能量,是分子振动、旋转和转动等运动形态的能量总和。
分子能量包括热能、势能和动能等形式,是分子内部的能量。
分子能量的大小直接影响着物质的物理和化学性质,可以通过热学性质、热力学性质和动力学性质等方面来研究和表征。
二、分子能量的组成1. 热能:分子内部的振动、转动等运动形态所具有的能量,是分子能量的主要组成部分。
热能是分子内部自由度的能量,随着温度的增加而增加。
2. 势能:分子间的相互作用所具有的能量,包括分子间的引力、斥力、电荷相互作用等形式。
分子的结构、形状、键合等都会影响分子间的势能分布。
3. 动能:分子在运动过程中所具有的能量,包括分子的平移、旋转等运动形态所具有的动能。
分子的速度、质量等因素都会影响分子的动能大小。
三、分子能量与热力学性质1. 内能:分子能量的总和称为内能,是物质所具有的热能和势能的总和。
内能通过温度、压强等热力学性质来表征,可以通过物态方程、内能变化等来研究和描述。
2. 熵:分子运动形态的不确定性的度量,是熵的概念。
分子内部的热运动越剧烈,熵值越大,这是熵增加的基本原因。
3. 热容:物体吸收(释放)热量时,温度升高(下降)的能力,是热容的概念。
热容可以通过分子内部的热运动形态来解释和描述。
四、分子能量与热学性质1. 热膨胀:物体温度升高时,体积扩大的现象,是热膨胀的概念。
分子的热运动形态会导致固体、液体和气体的体积变化。
2. 热传导:物体内部热能的传递过程,是热传导的概念。
分子内部的热运动形态会导致热能的传递。
3. 热辐射:物体发出热能的现象,是热辐射的概念。
分子内部的热运动形态会导致热辐射的产生。
五、分子能量与动力学性质1. 化学反应速率:化学反应进行的速度,是化学反应速率的概念。
分子内部的能量会影响化学反应发生的速度。
2. 反应活化能:化学反应进行所需的能量,是反应活化能的概念。
分子内部的能量会影响反应活化能的高低。
热力学中的理想气体与分子运动热力学是研究物质热现象和能量转化规律的科学,它对于我们了解自然界中诸多现象具有重要作用。
其中,理想气体的热力学性质以及分子运动理论是热力学的重要组成部分。
本文将深入探讨热力学中的理想气体与分子运动。
首先,我们来了解一下什么是理想气体。
理想气体是指分子间相互作用可以被忽略的气体。
它有一些特性,如无体积、无内聚力以及无吸引力。
在理想气体中,分子之间的碰撞是完全弹性的,因此理想气体也被称为弹性气体。
一个重要的热力学性质是理想气体的状态方程。
对于理想气体,我们有一个简化的状态方程,即理想气体状态方程:PV = nRT。
其中,P是气体的压力,V是气体的体积,n是气体的物质量,R是气体的摩尔气体常数,T是气体的温度。
这个方程表明,当其他变量不变时,气体的压力和体积成反比例关系。
这个方程对于理想气体的研究具有重要的理论和实际意义。
然而,理想气体状态方程只是对理想气体热力学性质的一种简化描述。
为了更好地理解理想气体的性质,我们需要借助于分子运动理论。
分子运动理论认为,气体是由大量微观粒子(分子或原子)组成的,它们不断地以高速运动并不断地碰撞。
这种微观粒子的运动导致了宏观性质的表现。
根据分子运动理论,气体分子的热运动可以用速率分布函数描述。
速率分布函数是描述气体分子速度的概率密度函数,它告诉我们不同速度的分子在气体中的相对比例。
根据热力学,我们可以得到分子运动理论中的麦克斯韦速率分布定律,它指出在一个温度为T的气体中,不同速度的分子数密度与速度的平方成正比。
分子运动理论不仅可以解释气体的热力学性质,还可以解释气体的输运性质。
例如,当我们将一个容器内的气体加热时,容器内的气体分子会加速运动,并且与容器壁碰撞。
这种碰撞会导致气体分子的动量传递给容器壁,从而产生气体的压力。
这就是热力学中所定义的压力。
此外,分子运动理论也可以解释理想气体的温度。
根据分子运动理论,温度实际上是分子平均动能的度量。
热学(分子热运动、能量、气体)1、分子的大小(1)分子:物理中所说的分子指的是做热运动时遵从相同规律的微粒。
在研究热现象时,组成物质的原子、离子或分子,统称为分子。
(2)分子的大小①单分子油膜法粗测分子的大小原理:把一滴油酸滴到水面上,油酸在水面上散开形成单分子油膜,如果把分子看成球形,单分子油膜的厚度就可认为等于油膜分子的直径,如右图所示。
把滴在水面上的油酸层当作单分子油膜层和把分子看成球形等是理想化处理。
具体做法是:a .测出1滴油酸的体积V ;b .让这滴油酸在水面上尽可能散开,形成单分子油膜,用方格坐标纸测出水面上漂浮的油膜的面积S ,如右图所示;c .单分子油膜的厚度d 等于油滴体积V 与油膜面积S 的比值。
d =V S②利用离子显微镜测定分子的直径一般分子直径的数量级为10-10m 。
例如水分子直径是4×10-10m ,氢分子直径是2.3×10-10m 。
(3)分子模型的意义把分子看作小球,是对分子模型的简化。
实际上,分子结构很复杂,并不都是小球。
因此说分子直径有多大,一般知道数量级就已经可以了。
2、阿伏加德罗常数(1)阿伏加德罗常数:1mol 的任何物质都含有相同的粒子数,这个数就叫阿伏加德罗常数。
用符号N A 表示此常数,N A =6.02×1023 mol -1,粗略计算时:NA =6.0×1023 mol-1。
(2)宏观量与微观量及其联系 ①宏观量体积V 质量m密度ρ=m V =M mol V mol 摩尔体积V mol =M mol ρ 摩尔质量M mol =ρV mol 摩尔数n =m M mol =V V mol物体中所含的分子数N =n N A ②微观量分子体积V 0=16πD 3(球体模型)分子质量m 0③宏观量与微观量的联系──桥梁是阿伏伽德罗常数N A对固体和液体:分子体积V 0=V molN A 对气体:每个分子占有的空间体积V =V mol N A对固体、液体和气体:分子质量m 0=M molN A(3)阿伏伽德罗常数的计算N A =M molm 0 (对固体、液体和气体都适用)N A =Vmol V0 (只对固体、液体适用)阿伏加德罗常数是联系微观世界和宏观世界的桥梁。
十、热学(分子热运动、能量、气体)1、分子的大小(1)分子:物理中所说的分子指的是做热运动时遵从相同规律的微粒。
在研究热现象时,组成物质的原子、离子或分子,统称为分子。
(2)分子的大小①单分子油膜法粗测分子的大小原理:把一滴油酸滴到水面上,膜,如果把分子看成球形,的直径,如右图所示。
把滴在水面上的油酸层当作单分子油膜层和把分子看成球形等是理想化处理。
具体做法是:a .测出1滴油酸的体积V ;b .让这滴油酸在水面上尽可能散开,形成单分子油膜,用方格坐标纸测出水面上漂浮的油膜的面积S ,如右图所示;c .单分子油膜的厚度d 等于油滴体积V 与油膜面积S 的比值。
一、知识网络二、画龙点睛概念d =V S②利用离子显微镜测定分子的直径一般分子直径的数量级为10-10m 。
例如水分子直径是4×10-10m ,氢分子直径是2.3×10-10m 。
(3)分子模型的意义把分子看作小球,是对分子模型的简化。
实际上,分子结构很复杂,并不都是小球。
因此说分子直径有多大,一般知道数量级就已经可以了。
2、阿伏加德罗常数(1)阿伏加德罗常数:1mol 的任何物质都含有相同的粒子数,这个数就叫阿伏加德罗常数。
用符号N A 表示此常数,N A =6.02×1023 mol -1,粗略计算时:N A =6.0×1023 mol -1。
(2)宏观量与微观量及其联系 ①宏观量 体积V 质量m密度ρ=m V =M molV mol摩尔体积V mol =M molρ摩尔质量M mol =ρV mol 摩尔数n =m M mol =VV mol物体中所含的分子数N =n N A ②微观量分子体积V 0=16πD 3(球体模型)分子质量m 0③宏观量与微观量的联系──桥梁是阿伏伽德罗常数N A 对固体和液体:分子体积V 0=V molN A对气体:每个分子占有的空间体积=V molN A对固体、液体和气体:分子质量m 0=M molN A(3)阿伏伽德罗常数的计算 N A =M molm 0(对固体、液体和气体都适用) =V molV 0(只对固体、液体适用)阿伏加德罗常数是联系微观世界和宏观世界的桥梁。
它把摩尔质量、摩尔体积等这些宏观量与分子质量、分子体积(直径)等微观量联系起来。
3、物体是由大量分子组成的例题:水的摩尔质量是1.8×10-2kg/mol ,1 mol 水中含有6.0×1023个分子,则每个水分子的质量是m 0=1.8×10-2kg/mol 6.0×1023mol-1=3.0×10-26kg 总结:一般物体中的分子数目是很大的,一个分子质量是很小的。
例题:已知铁的原子量是56,铁的密度是7.8×105kg/m 3,求:a .质量是1g 的铁块中铁原子的数目(取1位有效数字);b .计算出铁原子的直径。
解析:a .1g 铁的物质的量是1/56mol ,其中铁原子的数目是n =1×1022个b .1g 铁原子的体积是V =m ρ=1×10-7m 31个铁原子的体积是V 0=V n =1×10-29 m 3铁原子的直径10d 310m -==≈⨯ 4、扩散现象(1)扩散现象不同的物质互相接触时彼此进入对方的现象,叫做扩散。
(2)扩散现象证实一切物体的分子都在不停地运动着 (3)与扩散快慢有关的因素扩散的快慢与温度有关,温度越高,扩散进行的越快。
扩散现象的本质是分子在运动,扩散现象的产生条件是两不同物质(或不同浓度的物体)相接触,影响扩散快慢的因素是温度高低。
扩散现象说明了组成物质的大量分子在不停地做运动着。
5、布朗运动(1)布朗运动:悬浮微粒在液体中所做的无规则运动,叫做布朗运动。
(2)影响布朗运动的因素①颗粒的大小:颗粒越大,布朗运动越不明显。
颗粒越小,布朗运动越明显。
②温度的高低:温度越高,布朗运动越激烈。
温度越低,布朗运动越不明显。
(3)布朗运动的特点①布朗运动是无规则的,课本中的图线还是颗粒的运动轨迹; ②各种小颗粒均可做布朗运动;③颗粒越小、温度超高,布朗运动越明显; ④布朗运动绝不会停止。
(4)布朗运动的产生原因布朗运动的形成原因是液体中的颗粒受到液体分子碰撞的不平衡造成的,分子永不停息的无规则运动是产生布朗运动根本原因。
(5)布朗运动反映的实质布朗运动既不是液体分子的运动,也不是颗粒分子的运动。
布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动。
布朗运动的无规则性反映了液体分子运动的无规则性 例题:关于布朗运动的下列说法中,正确的是( C )A .布朗运动就是分子的运动B .布朗运动是组成固体微粒的分子无规则运动的反映C .布朗运动是液体或气体分子无规则运动的反映D .观察时间越长,布朗运动就越显著E .阳光从缝隙射入教室,从阳光中看到的尘埃的运动就是布朗运动解析:布朗运动指的是悬浮在液体或气体里的固体微粒的运动,不是分子本身的运动,所以A 错;布朗运动是由于液体或气体分子无规则运动碰撞固体微粒产生的,因此可以从布朗运动间接反映液体或气体分子的无规则运动,所以B 错,C 正确。
布朗运动的激烈程度与固体微粒的大小及温度有关,与观察时间长短无关,所以D 是错误的。
本题正确的答案:C6、热运动:分子的无规则运动叫热运动。
7、分子间的相互作用力 (1) 分子间同时存在相互作用的引力和斥力(2) 分子间的相互作用力是引力和斥力的合力(3)分子间的作用力随距离变化的特点①分子间引力和斥力随距离变化的特点F 斥↓r ↑→ F 引↓ F 斥↑ r ↓→ F引↑②分子间的作用力与分子间距离的关系a 、当r =r 0时,引力和斥力相等,分子力F =0,此时分子所处的位置为平衡位置。
r 0的数量级为10-10m ,如甲图;b 、当r <r 0时,斥力大于引力,分子力F 表现为斥力,如乙图;c 、当r >r 0时,引力大于斥力,分子力F 表现为引力,如丙图。
(4)分子间作用力的范围 当分子间距离r 大于10-9m 时,分子力可以忽略不计。
8、固体、液体和气体的分子运动情况(1)固体分子的运动情况固体子间距离数量级在10-10m ,分子之间作用很大,绝大部分分子只能在各自平衡位置附近做无规则的振动。
因而固体有一定的形状和体积。
(2)液体分子的运动情况液体分子间有较强的作用力,分子无规则运动主要表现为在平衡位置附近振动。
分子也存在移动性。
所以液体在宏观上有一定的体积,而又有流动性,没有固定的形状。
(3)气体分子的运动情况气体分子间距离的数量级在10-9m ,分子间除碰撞时有相互作用力外,彼此之间一般几乎没有分子作用力,分子在两次碰撞之间是自由移动的。
所以气体在宏观上表现出没有一定的体积形状,可以充满任何一种容器。
9、分子的动能 温度(1)运动的分子具有动能:做热运动的分子具有动能。
(2)分子热运动的平均动能:物体里所有分子的动能的平均值,叫做分子热运动的平均动能。
斥引 引斥 甲斥引 引斥乙r >r 0斥引引斥 丙 →斥力变化比引力快(3)温度的微观含义①温度的微观含义:温度是物体分子热运动的平均动能的标志。
②说明:温度是宏观统计量;同一温度下,不同物质的分子平均动能一定相同。
10、分子势能(1)分子势能:由于分子间存在相互作用力,分子间具有由它们的相对位置决定的势能。
(2)分子势能的特点①r >r 0→F 为引力,r ↑→E P ↑,r ↓→E P ↓ ②r <r 0→F 为斥力,r ↑→E P ↓,r ↓→E P ↑ ③r =r 0→F =0,分子势能最小 当它们之间的距离发生变化时,相互作用力如果是做正功,势能要减小,如果是做负功,势能要增大。
(3)分子势能跟物体的体积有关:分子势能跟物体的宏观体积有关。
11、物体的内能(1)物体的内能:物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和,叫做物体的热力学能,也叫内能。
(2)任何物体都具有内能 (3)与物体的内能有关的因素从微观上看:内能由分子的平均动能、分子势能和分子总数共同决定; 从宏观上看:内能取决于物体的温度、体积、摩尔数和物态。
内能与其它能量一样,同样是状态量,因而内能由物体的状态决定。
(4)内能与机械能的区别 ①两者反映的能量不同 ②两者的数值不同 ③两者的变化情况不同④两种形式的能量之间可以相互转化 12、改变内能的两种方式(1)做功可以改变物体的内能:外界对物体做功,物体的内能增加;物体对外界做功,物体的内能减少。
(2)热传递可以改变物体的内能①热传递:没有做功而使物体内能改变的物理过程,叫做热传递。
发生热传递的条件:存在温度差。
热传递的方式:传导、对流和辐射。
②热传递可改变物体的内能物体吸收热量,内能增加;物体放出热量,内能减少。
(3)内能改变的量度①做功使物体的内能发生改变的时候,内能的改变就用功的数值来量度。
②热传递使物体的内能发生改变的时候,内能的改变是用热量来量度。
(4)做功和热传递对改变物体内能的等效性 ①)做功和热传递对改变物体内能的等效性 ②做功和热传递在能量改变上存在本质区别 做功:分子无规则运动的能量 ← 内能 其它形式的能 → 分子有规则运动的能量。
热传递:分子无规则运动的能量 ← 内能 内能 ← 分子无规则运动的能量。
转化转移(5)内能和热量的区别内能与物体的状态(温度和体积)有关,是状态量,与状态对应。
热量是热传递过程中内能变化的量度,是过程量,与状态变化相联系。
例题:下列叙述中正确的是( )A.物体的内能与物体的温度有关,与物体的体积无关B..物体的温度越高,物体中分子无规则运动越剧烈C.物体体积改变,内能可能不变D.物体被压缩时,内有可能减少解析:由于物体所属不具体,因此,判断时首先考虑到一般物体(固体、液体、非理想气体),还要考虑到特殊物体(理想气体),其次,要根据一般物体和理想气体的内能关系,分别判知,A错,B、C、D正确。
例题:以下说法正确的是( )A.机械能为零,内能不为零是可能的B.温度相同,质量相同的物体具有相同内能C.温度越高,物体的内能越大D.0℃的冰的内能比等质量的0℃的水内能大解析:A.正确,因为机械能为零,但内能不能为零;B.不正确,因为物体的内能由物体的温度、体积、物态等因素决定;C.不正确,原因同上;D.由于0℃的冰的体积比0℃的水大,温度相同,有的同学错认D正确,实际上有较为复杂的反常膨胀的现象,我们用体积来讨论其内能是不适合的,我们可以从能量角度来讨论.因为0℃的冰熔化为0℃的水要吸收热量或对它做功,所以有其他形式的能转化为内能或内能转移给冰,所以0℃的水的内能比等质量的0℃的冰的内能大,所以D不正确。