第一章 分子动理论 知识点 高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

分子动理论：1物质由分子构成；
2分子无规则热运动；
3分子间存在引力斥力 。
NA=6.02*1023mol-1（1mol某种物质含有的粒子数）
物质的量：
扩散：不同物质，彼此进入（物理变化）。
布朗运动：悬浮微粒的运动。主体是微粒，不是分子；温度越高，布朗运动越明显。
扩散、布朗运动都体现分子热运动。
分子间总是同时存在着相互作用的引力和斥力，“分子力（F）”是引力与斥力的 合力 。分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而 减小 、随分子间距离的减小而 增大 ，但总是斥力变化得快。
(1)当r＝r0时，F引＝F斥，F（分子力）＝0；
(2)当r＜r0时，F引＜F斥，F（分子力）表现为斥力；
(3)当r＞r0时，F引＞F斥，F（分子力）表现为引力；
(4)当r＞10 r0 (10－9 m)时，F引和F斥都已经十分微弱，可以认为分子间没有相互作用力即F（分子力）＝0。
一般固体和液体分子间距r接近r0，气体分子间距r接近10 r0 .
油酸分子的大小（分子量级10-10m）
一、实验原理
把一定体积的油酸酒精溶液滴在水面上使其形成单分子油膜，如图所示。不考虑分子间的间隙，把油酸分子看成球形，计算出1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积并测出油膜面积，求出油膜的厚度，即就是油酸分子的直径。
二、实验器材
油酸、酒精、注射器或滴管、量筒、浅盘、玻璃板、坐标纸、彩笔、爽身粉或细石膏粉。
实验步骤
（1）配酒精油酸溶液，求浓度；
滴管、注射器数滴数（3次，多次测量求平均值减小实验误差），求出一滴酒精油酸溶液的体积；
浅水盘+爽身粉;
滴一滴溶液;
待油膜稳定后放玻璃板，彩色笔画轮廓；
数格子n，算面积n*S0；
求一滴酒精油酸溶液中含有的油酸体积，V0*；
多次试验
四、注意事项、误差分析
1.溶液长时间放置，酒精的挥发，油酸浓度偏大;
2.爽身粉太厚，面积偏小；
3.油滴的体积过大，同时水面面积过小，不能形成单分子油膜；
4.描绘油膜形状的画线误差；
5.量筒读数错误（俯视、仰视）；
6.待油酸先扩散后又收缩，稳定后再画轮廓，扩散后又收缩有两个原因：一是水面受油酸酒精溶液液滴的冲击凹陷后又恢复；二是酒精挥发后液面收缩；
7.向水面滴油酸酒精溶液时，应靠近水面，不能离水面太高，否则油膜轮廓难以形成。
一、分子运动速率分布图像
1．图像如图所示。
2．规律：在一定__温度___下，不管个别分子怎样运动，气体的多数分子的速率都在某个数值附近，表现出“___中间多，两头少__”的分布规律。当温度_升高___时，“__中间多，两头少___”的分布规律不变，气体分子的速率__增大___，分布曲线的峰值向__速度增大___的一方移动。
3．温度越高，分子的热运动越剧烈，分子平均动能越大。
二、气体压强的微观解释
1．产生原因是由大量做无规则热运动的分子对器壁不断地碰撞产生的持续而稳定的压力。
压强就是在器壁_单位面积_上受到的压力。
2．决定气体压强大小的因素：
（1）宏观：气体分子的平均速率；
气体分子的数密度分子的个数与它们所占空间体积之比叫作分子的数密度，；
（2）微观：决定于分子的平均动能和分子的密集程度。
一、分子动能
1．分子动能：做__热运动____的分子具有动能，这就是分子动能。
2．分子的平均动能
热现象研究的是大量分子运动的整体表现（个别分子无意义），所有分子的动能的平均值，叫作分子热运动的___平均动能___。
3．温度的微观解释
温度是物体分子热运动___平均动能___的标志。温度越高，分子热运动的____平均动能____越大。
说明：温度相同，分子平均动能相等，而不同种类的分子平均速率不相等；温度升高，分子的平均动能增大，但不是所有分子的动能都增大，个别分子的动能可能不变，也可能减小
二、分子势能
1．定义：分子间存在相互作用力，分子间的作用力所做的功与路径无关，分子组成的系统具有___分子势能___。
2．决定因素
(1)宏观上：分子势能的大小与物体的_体积_有关（同一物体，固、液、气态），一般体积变化，势能就_变化_(气体除外，气体体积变化时，一般认为分子势能不变)，但不能说体积变大，势能就变大。
(2)微观上：分子势能与分子间的___距离___有关。
3．分子势能（标量）与分子间距离的关系
(1)当r>r0时，分子力表现为___引力___，若r增大，需克服引力做功，分子势能_增大_。
(2)当r(3)当r＝r0时，分子力为零，分子势能__最小____。
三、内能
1．定义：物体中所有分子的___分子动能___与_分子势能_____的总和。
2．内能的普遍性：组成任何物体的分子都在做__无规则热运动，所以任何物体都具有内能。
3．内能的决定因素
(1)物体所含的分子总数由___物质的量___决定。
(2)分子的热运动平均动能由___温度___决定。
(3)分子势能与物体的___体积___有关，只能说有关，但不能说体积变大，势能就变大。
4. 注意：
内能 = 分子动能 + 分子势能（微观：分子）
机械能 = 动能 + 势能 （宏观：物体）
（1）物体的内能与机械能无关，物体的内能和机械能是不同形式的两种能量。内能是大量分子热运动和分子间相对位置所决定的能，机械能是物体机械运动所决定的能。机械能在一定条件下可以为零，但内能不为零。
（2）物体温度升高，内能不一定增加；温度不变，内能可能改变；温度降低，内能可能增加
热力学第一定律
一、改变物体内能的两种方式：做功和热传递。
二、热力学第一定律
1. 内容：一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。
2. ΔU＝Q+W 对外取负，对内取正。
三、能量守恒定律
1. 能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。
2. 能量守恒定律是自然界的普遍规律，某一种形式的能是否守恒是有条件的。
3. 第一类永动机是不可能制成的，它违背了能量守恒定律。
热力学第二定律
克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物。
开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。或表述为“第二类永动机是不可能制成的”。
二、热力学第二定律的微观意义
一切自发过程总是沿着分子热运动的无序度增大的方向进行。（熵增）
三、第二类永动机（吸热完全转变为功）不可能制成。遵循能量守恒但违背了热力学第二定律。
四、注意
1．热力学第二定律的含义
(1)“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助。
(2)“不产生其他影响”的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响，如吸热、放热、做功等。在产生其他影响的条件下内能可以全部转化为机械能，如气体的等温膨胀过程。
2．热力学第二定律的实质
热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与的宏观过程的方向性，进而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。
3．热力学过程的方向性实例
(1)热量能自发的由高温传向低温，不能自发的由低温传向高温。
(2)气体体积可以自发膨胀、不能自发收缩。
(3)机械能可以完全转变为内能，内能不能完全转变为机械能。
固体
一、分类：固体分为晶体和非晶体两类．晶体又分为单晶体和多晶。
二、晶体和非晶体的比较
分类 比较 晶体 非晶体
单晶体 多晶体
外形 有规则的形状 无确定的几何形状 无确定的几何外形
熔点 确定 确定 不确定
物理性质 各向异性 各向同性 各向同性
典型物质 石英、云母、明矾、食盐 各种金属 玻璃、橡胶、蜂蜡、松香、沥青
转化 晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化
物理性质上各向异性，则一定是单晶体；各向同性则可能是非晶体、多晶体，也可能是单晶体，因为单晶体的某些物理性质具有各向异性，而另外某些物理性质具有各向同性。
液体
一、液体的表面张力
1. 液体的表面张力使液面具有收缩的趋势，使液体表面积趋于最小，而在体积相同的条件下，球形表面积最小。
2. 方向：表面张力跟液面相切，跟这部分液面的分界线垂直。
3. 形成原因：表面层中分子间距离比液体内部分子间距离大，分子间作用力表现为引力。
液面MN分界线两侧分子间距离大于r0，分子间作用力表现为相互作用的引力，这两个力关于MN这条线对称，且与MN垂直。
注意
(1)表面张力不是指个别分子间的相互引力，而是表面层中大量分子间引力的宏观表现，凡是液体与气体接触的表面都存在表面张力．
(2)表面张力的大小除了与分界线长度有关外，还跟液体的性质和温度有关．一般情况下，温度越高，表面张力就越小．
(3)杂质也会明显地改变液体的表面张力大小．比如洁净的水有很大的表面张力，而沾有肥皂液的水的表面张力就比较小．也就是说，洁净水的表面具有更大的收缩趋势．
二、浸润和不浸润
浸润：当液体和与之接触的固体的相互作用比液体分子之间的相互作用强时，液体能附着固体。
不浸润：当液体和与之接触的固体的相互作用比液体分子之间的相互作用弱时，液体不能附着固体。
三、毛细现象
1. 毛细现象：浸润液体在细管中上升的现象，以及不浸润液体在细管中下降的现象。
毛细管内径越小，高度差大。
由于液体浸润管壁，液面呈如图所示的形状，液面弯曲。液体表面张力形成向上的拉力，这个力使管中液体向上运动。当管中液体上升到一定高度时，液体所受重力与这个使它向上的力平衡，液面稳定在一定的高度。
四、液晶特点
1. 液晶具有液体的流动性。
2. 液晶具有各向异性，但液晶的各向异性是有条件的，在某些条件时会表现出各向同性。
3. 从某个方向上看液晶分子的排列比较整齐，但是从另一个方向看，液晶分子的排列是杂乱无章的。
4. 液晶的物理性质很容易在外界因素的影响(如电场压力、光照、温度)下发生改变