第一章分子動理論

1分子動理論的基本內容

第1課時物體是由大量分子組成的

一、阿伏加德羅常數

1.物體是由大量分子組成的.

2.阿伏加德羅常數

（1）定義：1mol的任何物質都含有相同的粒子數，這個數量用阿伏加德羅常數表示.

⑵大小：NA=6.02X1（）23mol1.

3.與阿伏加德羅常數相關的物理量

宏觀量：摩爾質量M、摩爾體積Vmol、物質的質量加、物質的體積V、物質的密度0；

微觀量：單個分子的質量加0、單個分子的體積人、分子直徑d

其中密度"=$=蕓，但是切記2=胃是沒有物理意義的.

4.微觀量與宏觀量的關系

⑴分子質量：欣=寮=管-

（2）分子體積：%=及=忌（適用于固體和液體，對于氣體，%表示每個氣體分子所占空間的體積）

（3）物質所含的分子數：N=nN人=部A=J~NA=一0%,雁=整,NA.

/以VmolPVmol/以

二、兩種分子模型

1.球體模型：固體和液體可看作一個一個緊挨著的球形分子排列而成,忽略分子間空隙，如圖甲所示.

16Vo3

球狀模型直徑d=\斌（人為分子體積X常用于固體和液體）

2.立方體模型：立方體模型邊長〃=的=土素（常用于氣體）（Vo為每個氣體分子所占據空間的體積）.

氣體分子間的空隙很大，把氣體分成若干個小立方體，氣體分子位于每個小立方體的中心，每個小立方體是

每個氣體分子平均占有的活動空間，忽略氣體分子的大小.對于氣體分子，4=我的值并非氣體分子的大小，

而是兩個相鄰的氣體分子之間的平均距離.

3.微觀量估算的三點注意⑴微觀量的估算應利用阿伏加德羅常數的橋梁作用，依據分子數N與摩爾數〃之間的

關系N=〃WA,并結合密度公式進行分析計算.（2）注意建立正方體分子模型或球狀分子模型.（3）對液體、固體

物質可忽略分子之間的間隙；對氣體物質，分子之間的距離遠大于分子的大小，氣體的摩爾體積與阿伏加德羅常

數的比值不等于氣體分子的體積，僅表示一個氣體分子平均占據的空間大小.

第2課時分子熱運動和分子間的作用力

一、分子熱運動

1.擴散

(1)定義：不同種物質能夠彼此進入對方的現象.相互接觸的物體分子彼此進入對方的現象.

(2)產生原因：擴散現象并不是外界作用引起的，也不是化學反應的結果，而是由物質分子的無規則運動產生的.

(3)意義：擴散現象是物質分子永不停息地做無規則運動的證據之一.

(4)氣體物質的擴散現象最顯著；常溫下物質處于固態時擴散現象不明顯.

(5)擴散現象發生的顯著程度與物質的溫度有關，溫度越高，擴散現象越顯著，這表明溫度越高，分子運動得越

劇烈.

(6)分子運動的特點①永不停息；②無規則.

(7)應用：生產半導體器件時，在高溫條件下通過分子的擴散，在純凈半導體材料中摻入其他元素.

2.布朗運動

(1)定義：懸浮微粒的無規則運動.

(2)微粒的大小：做布朗運動的微粒是由許多分子組成的固體顆粒而不是單個分子.其大小直接用人眼觀察不到，

但在光學顯微鏡下可以看到(其大小在lO^m的數量級).

(3)布朗運動產生的原因：液體分子不停地做無規則運動，不斷地撞擊微粒.如圖，懸浮的微粒足夠小時，來自

各個方向的液體分子撞擊作用力不平衡，在某一瞬間，微粒在某個方向受到的撞擊作用較強，在下一瞬間，微粒

受到另一方向的撞擊作用較強，這樣，就引起了微粒的無規則運動.液體中的微粒越小，在某一瞬間跟它相撞的

液體分子數越少，撞擊作用的不平衡性表現得越明顯，并且微粒越小，它的質量越小，其運動狀態越容易被改變，

布朗運動越明顯.

(4)實質及意義：布朗運動實質是由液體分子與懸浮微粒間相互作用引起的，間接反映了液體分子的無規則運動.

(5)影響因素

①懸浮的微粒越小，布朗運動越明顯.②溫度越高，布朗運動越激烈.

3.熱運動

(1)定義：分子永不停息的無規則運動.

(2)溫度是分子熱運動劇烈程度的標志.分子熱運動的劇烈程度雖然受到溫度影響，溫度高分子熱運動快，溫度

低分子熱運動慢，但分子熱運動永遠不會停息.

(3)分子的“無規則運動”，是指由于分子之間的相互碰撞，每個分子的運動速度無論是方向還是大小都在不斷

地變化.

(4)熱運動是對于大量分子的整體而言的，對個別分子無意義.

4.擴散現象、布朗運動與熱運動的比較

現象擴散現象布朗運動熱運動

活動主體分子固體微小顆粒分子

觀察難易程度可以在顯微鏡下看到，肉眼看不到在顯微鏡下看不到

分子的運動，發生在固

是比分子大得多的顆粒的運動，只是分子的運動，不能通過光

區別體、液體、氣體任何兩種

能在液體、氣體中發生學顯微鏡直接觀察到

物質之間

共同點①無規則；②永不停息；③溫度越高越激烈

擴散現象、布朗運動都反映了分子做無規則的熱運動；周圍液體(或氣體)分子的熱運動是布

聯系

朗運動產生的原因，布朗運動反映了分子的熱運動

二、分子間的作用力

1.分子間有空隙

(1)氣體分子間有空隙：氣體很容易被壓縮，說明氣體分子之間存在著很大的空隙.

(2)液體分子間有空隙：水和酒精混合后總體積變小，說明液體分子之間存在著空隙.

⑶固體分子間有空隙：壓在一起的金塊和鉛塊，各自的分子能擴散到對方的內部，說明固體分子之間也存在著

空隙.

2.分子間的作用力

(1)分子間的作用力尸跟分子間距離r的關系如圖所示.

①當時，分子間的作用力/表現為斥力.

②當r=”時，分子間的作用力尸為0;這個位置稱為平衡位置.

③當r>ro時，分子間的作用力/表現為引力.

(2)產生原因：由原子內部的帶電粒子的相互作用引起的.

3.對分子間作用力的理解

分子間的作用力是分子引力和分子斥力的合力，且分子引力和分子斥力是同時存在的.

4.對分子力與分子間距離變化關系的理解

(l)ro的意義

分子間距離r=ro時，引力與斥力大小相等，分子力為零，所以分子間距離等于ro(數量級為10r°m)的位置叫平

衡位置.

(2)分子間的引力、斥力和分子力隨分子間距離變化的圖像如圖所示.在廠軸上方，分子間的作用力表現為斥力;

在廠軸下方，分子間的作用力表現為引力.

①分子間的引力和斥力都隨分子間距離的增大而減小且斥力變化得快.

②實際表現的分子力是引力和斥力的合力.

③當Kro時，分子力隨分子間距離的增大而減小；當＞ro時，分子力隨分子間距離的增大先增大后減小.

5.外力作用下三種狀態表現不同的原因

①外力作用下固體很難被壓縮的原因是分子間存在斥力；很難被拉伸的原因是分子間存在引力.

②外力作用下液體很難被壓縮的原因是分子間存在斥力.

③外力作用下氣體很容易被壓縮的原因是分子間有空隙，氣體壓縮到一定程度后較難再被壓縮，是氣體壓強的原

因.

三、分子動理論

1.分子動理論：把物質的熱學性質和規律看作微觀粒子熱運動的宏觀表現而建立的理論.

2.基本內容

(1)物體是由大量分子組成的.

(2)分子在做永不停息的無規則運動.

(3)分子之間存在著相互作用力.

2實驗：用油膜法估測油酸分子的大小

一、實驗基本技能

1.實驗目的

用油膜法估測油酸分子的大小.

2.實驗原理

實驗采用使油酸在水面上形成一層單分子油膜的方法估測分子的大小(油酸分子簡化成球形).當把一滴用酒

精稀釋過的油酸滴在水面上時，油酸就在水面上散開，其中的酒精溶于水中并很快揮發，在水面上形成一層純油

酸薄膜，如圖所示.

浮在水面上的爽身粉

水面上形成一塊油膜

實驗中如果算出一定體積的油酸在水面上形成的單分子油膜的面積S,即可算出油酸分子的大小，直徑

3.實驗器材

清水、酒精、油酸、量筒、淺盤(邊長約30?40cm)、注射器(或滴管)、玻璃板(或有機玻璃板)、彩筆、爽身

粉(石膏粉)、坐標紙、容量瓶(500mL).

4.實驗過程

(1)往邊長約為30?40cm的淺盤里倒入約2cm深的水，然后將爽身粉或石膏粉均勻地撒在水面上.

(2)用注射器或滴管將事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下量筒內增加1mL時的滴數.

(3)用注射器或滴管將事先配制好的酒精油酸溶液滴在水面上一滴，油酸就在水面上散開，其中的酒精溶于

水中，并很快揮發，在水面上形成如圖所示形狀的一層純油酸薄膜.

:Tmmoocrd

水面上單分子油膜的示意圖

(4)待油酸薄膜的形狀穩定后，將事先準備好的有機玻璃板放在淺盤上，然后將油酸薄膜的形狀用彩筆畫在

玻璃上.

(5)將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標紙上，算出油酸薄膜的面積S求面積時以坐標紙上邊長為1cm的

正方形為單位，計算輪廓內正方形的個數，不足半個的舍去，多于半個的算一個.

(6)根據配制的油酸酒精溶液的濃度，算出一滴溶液中純油酸的體積V.

(7)根據一滴油酸的體積V和薄膜的面積S,即可算出油酸薄膜的厚度，即油酸分子的大小.

二、規律方法總結

1.數據處理

在實驗中，由計算分子的直徑，“V”是經過換算后一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積.各物理量的計

算方法如下：

(1)一滴油酸酒精溶液的體積

=上嗽為滴數，)

1

—R1Vs2為N滴油酸酒精溶液的體積)

(2)一滴油酸酒精溶液中純油酸所占體積

體積山為純油酸體積，)

VX普為油酸酒精溶液的總體積

(3)油酸薄層的面積S=nRn為有效格數，a為小格的邊長).

(4)分子直徑d=^.

(5)注意單位的統一和有效數字的保留.

2.誤差分析

(1)油酸酒精溶液的實際濃度和理論值間存在偏差.

(2)一滴油酸酒精溶液的實際體積和理論值間存在偏差.

(3)油酸在水面上的實際分布情況和理想中的“均勻”“單分子純油酸層”間存在偏差.

(4)采用“互補法”(即不足半個舍去，大于半個的算一個)計算獲得的油膜面積與實際的油膜面積間存在偏差.

3.注意事項

(1)在水面上撒爽身粉時，注意不要觸動淺盤中的水.

(2)在有機玻璃板上描繪輪廓時動作輕而迅速，眼睛視線要始終與玻璃垂直.

(3)油酸酒精溶液配制后不要長時間放置，以免改變濃度，產生誤差.

(4)注射器針頭高出水面的高度應在1cm之內.當針頭靠水面很近(油酸未滴下之前)時，會發現針頭下方的

粉層已被排開，是由針頭中酒精揮發所致，不影響實驗效果.

(5)待測油酸面擴散后又收縮，要在穩定后再畫輪廓.擴散后又收縮，有兩個原因：第一，水面受油酸滴沖

擊凹陷后又恢復；第二，酒精揮發后液面收縮.

(6)當重做實驗時，水從盤的一側邊緣倒出，在這側邊緣會殘留油酸，可用少量酒精清洗，并用脫脂棉擦去，

再用清水沖洗，這樣可保持盤的清潔.

(7)從盤的中央加爽身粉，使粉自動擴散至均勻，這是由于以下兩種因素所致：第一，加粉后水的表面張力

系數變小，水將粉粒拉開；第二，粉粒之間的排斥，這樣做比粉撒在水面上的實驗效果好.

(8)本實驗只要求估算油酸分子的大小，實驗結果數量級符合要求即可.

3分子運動速率分布規律

一、統計規律

1.必然事件：在一定條件下必然出現的事件.

2.不可能事件：在一定條件下不可能出現的事件.

3.隨機事件：在一定條件下可能出現，也可能不出現的事件.

4.統計規律：大量隨機事件的整體往往會表現出一定的規律性，這種規律就叫作統計規律.

5.對統計規律的理解

(1)個別事件的出現具有偶然因素，但大量事件出現的機會卻遵從一定的統計規律.

(2)從微觀角度看，由于物體是由數量極多的分子組成的，這些分子并沒有統一的運動步調，單獨來看，各個分

子的運動都是不規則的，帶有偶然性，但從總體來看，大量分子的運動卻有一定的規律.

二、氣體分子運動的特點

1.氣體分子間的距離很大，大約是分子直徑的10倍左右，通常認為除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，氣體分子

不受力的作用，在空間自由移動.做勻速直線運動.所以氣體沒有確定的形狀和體積，其體積等于容器的容積.

2.分子的運動雜亂無章，在某一時刻，向著任何一個方向運動的分子都有，氣體分子沿各個方向運動的機會(機

率)相等.向各個方向運動的氣體分子數目幾乎相等.

3.每個氣體分子都在做永不停息的無規則運動，常溫下大多數氣體分子的速率都達到數百米每秒，在數量級上相

當于子彈的速率.

4.氣體分子的運動是雜亂無章、無規則的，研究單個的分子無實際意義，我們研究的是大量分子的統計規律.

三、分子運動速率分布圖像

溫度越高，分子的熱運動越劇烈.氣體分子的速率呈“中間多、兩頭少”的規律分布.

1.溫度越高，分子熱運動越劇烈.

2.大量氣體分子速率呈“中間多、兩頭少”的規律分布.當溫度升高時，某一分子在某一時刻它的速率不一定

增加，但大量分子的平均速率一定增加，而且“中間多”的分子速率值增加。當溫度升高時，速率大的分子比例

比較多，平均速率較大.(如圖所示).

四.氣體的分子動理論

(1)氣體分子間的作用力：氣體分子之間的距離遠大于分子直徑，氣體分子之間的作用力十分微弱，可以忽

略不計，氣體分子間除碰撞外無相互作用力.

(2)氣體分子的速率分布：表現出“中間多，兩頭少”的統計分布規律.

(3)氣體分子的運動方向：氣體分子運動時是雜亂無章的，但向各個方向運動的機會均等.

(4)氣體分子的運動與溫度的關系：溫度一定時，某種氣體分子的速率分布是確定的，速率的平均值也是確

定的，溫度升高，氣體分子的平均速率增大，但不是每個分子的速率都增大.

五、氣體壓強的微觀解釋

1.氣體壓強的產生原因：大量氣體分子不斷撞擊器壁的結果.單個分子碰撞器壁的沖力是短暫的，但是大量分

子頻繁地碰撞器壁，就會對器壁產生持續、均勻的壓力.所以從分子動理論的觀點來看，氣體的壓強等于大量氣

體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力.

2.氣體的壓強：器壁單位面積上受到的壓力.公式：p=(.

3.決定氣體壓強大小的因素

(1)微觀因素：決定于分子的平均動能和分子數密度.

①容器中氣體分子的數密度有關：氣體分子數密度(即單位體積內氣體分子的數目)越大，在單位時間內，與單位

面積器壁碰撞的分子數就越多，平均作用力也會較大，氣體壓強就越大.

②與氣體分子的平均速率有關：氣體的溫度越高，氣體分子的平均速率就越大，每個氣體分子與器壁碰撞時(可

視為彈性碰撞)給器壁的沖力就越大；從另一方面講，分子的平均速率越大，在單位時間內器壁受氣體分子撞擊

的次數就越多，累計沖力就越大，氣體壓強就越大.

(2)宏觀因素：決定于氣體的溫度和體積.

①與溫度有關：體積一定時，溫度越高，氣體的壓強越大.

②與體積有關：溫度一定時，體積越小，氣體的壓強越大.

4.氣體壓強與大氣壓強的區別與聯系

X氣體壓強大氣壓強

①由于空氣受到重力作用緊緊包圍地球而對浸在

①因密閉容器內的氣體分子的數密度一般很

它里面的物體產生的壓強.如果沒有地球引力作

小，由氣體自身重力產生的壓強極小，可忽略

用，地球表面就沒有大氣，從而也不會有大氣壓強

不計，故氣體壓強由氣體分子碰撞器壁產生

區別②地面大氣壓強的值與地球表面積的乘積，近似等

②大小由氣體分子的數密度和溫度決定，與地

于地球大氣層所受的重力值

球的引力無關

③大氣壓強最終也是通過分子碰撞實現對放入其

③氣體對上下左右器壁的壓強大小都是相等的

中的物體產生壓強

聯系兩種壓強最終都是通過氣體分子碰』童器壁或碰撞放入其中的物體而產生的

5.求解壓強問題常見的四種方法

(1)液片法：選取假想的液體薄片(自身重力不計)為研究對象，分析液片兩側受力情況，建立平衡方程，消去面積，

得到液片兩側壓強相等方程，求得氣體的壓強.

(2)力平衡法：選取與氣體接觸的液柱(或活塞)為研究對象進行受力分析，得到液柱(或活塞)的受力平衡方程，求

得氣體的壓強.

(3)等壓面法：在連通器中，同一種液體(中間不間斷)同一深度處壓強相等.

(4)牛頓第二定律法：選取與氣體接觸的液體(或活塞)為研究對象,進行受力分析，利用牛頓第二定律列方程求解.

6.常用單位及換算關系：

①國際單位制單位：帕斯卡，符號：Pa,lPa=lN/m2.

②常用單位：標準大氣壓(atm)；厘米汞柱(cmHg).

③換算關系：1atm=76cmHg=1.013XIO5Pa^l.OX105Pa.

4分子動能和分子勢能

一、分子動能

1.分子動能：由于分子永不停息地做無規則運動而具有的能量.

2.單個分子的動能

(1)定義：組成物體的每個分子都在不停地做無規則運動，因此分子具有動能.

(2)由于分子運動的無規則性，在某時刻物體內部各個分子的動能大小不一，就是同一個分子，在不同時刻的動

能也可能是不同的，所以單個分子的動能沒有意義.

3.分子的平均動能

(1)定義：物體內所有分子的動能的平均值.

(2)決定因素：物體的溫度是分子熱運動的平均動能的標志.溫度升高的物體，分子的平均動能增大，但不是每

個分子的動能都增大，個別分子的動能可能減小或不變，但總體上所有分子的動能之和一定是增加的.

4.物體的溫度是它的分子熱運動的平均動能的標志.

5.物體內分子的總動能

物體內分子運動的總動能是指所有分子熱運動的動能總和，它等于分子熱運動的平均動能與分子數的乘積.物體

內分子的總動能與物體的溫度和所含分子總數有關.

-總結提升

由于不同物質的分子質量一般不同，所以同一溫度下，不同物質的分子熱運動的平均動能相同，但平均速率一般

不同.

二、分子勢能

1.分子勢能：由分子間的相對位置決定的能.

2.分子勢能Ep隨分子間距離，變化的情況如圖所示.

當廠=廠0時，分子勢能最小.

3.分子力、分子勢能與分子間距離的關系(如圖所示)

但、Ep

O

分子間距離rr=ror>ror<ro

分子力F等于零表現為引力表現為斥力

分子力做功W分子間距增大時，分子力做負功分子間距減小時，分子力做負功

分子勢能Ep最小隨分子間距的增大而增大隨分子間距的減小而增大

分子力及分子勢能圖像

分子力F分子勢能Ep

產P

°V-；

圖像

/闖力

r<rof隨7■增大而減小，表現為斥力r增大,產做正功，Ep減小

隨分子間距

r>ro廠增大，尸先增大后減小，表現為引力r增大,尸做負功，穌增大

離

r=ro尸弓i=尸斥，F=0穌最小，但不為零

的變化情況

r>lOro引力和斥力都很微弱，F=0￡p—0

4.分子勢能的特點

由分子間的相對位置決定，隨分子間距離的變化而變化.分子勢能是標量，正、負表示的是大小，具體的值與零

勢能點的選取有關.

5.分子勢能的影響因素

(1)宏觀上：分子勢能跟物體的體積有關.

(2)微觀上：分子勢能跟分子間距離廠有關，分子勢能與廠的關系不是單調變化的.

三、物體的內能

1.物體的內能：物體中所有分子的熱運動動能與分子勢能的總和.任何物體都具有內能.

2.內能的決定因素

(1)宏觀因素：物體內能的大小由物質的量、溫度和體積三個因素決定，同時也受物態變化的影響.

(2)微觀因素：物體內能的大小由物體所含的分子總數、分子熱運動的平均動能和分子間的距離三個因素決定.

3.溫度、內能和熱量的比較

(1)溫度宏觀上表示物體的冷熱程度，是分子平均動能的標志.

(2)內能是物體中所有分子的熱運動動能與分子勢能的總和.

(3)熱量指在熱傳遞過程中，物體吸收或放出熱的多少.

4.分析物體內能問題的四點提醒

(1)內能是對物體的大量分子而言的，不存在某個分子內能的說法.

(2)決定內能大小的因素為溫度、體積、物質的量以及物質狀態.

(3)通過做功或熱傳遞可以改變物體的內能.

(4)溫度是分子平均動能的標志，相同溫度的任何物體，分子的平均動能相同.

5.內能和機械能的區別與聯系

內能機械能

物體中所有分子熱運動動能與分子勢能的

定義物體的動能、重力勢能和彈性勢能的統稱

總和

對應的運動形式微觀分子熱運動宏觀物體機械運動

跟宏觀運動狀態、參考系和零勢能點的選取有

決定因素與物體的溫度、體積、物態和分子數有關

關

常見的能量形式分子動能、分子勢能物體動能、重力勢能、彈性勢能

量值任何物體都有內能永遠不等于零可以為零

測量無法測量可測量

本質微觀分子的運動和相互作用的結果宏觀物體的運動和相互作用的結果

運動形式微觀分子熱運動宏觀物體機械運動

聯系在一定條件下可以相互轉化，能的總量守恒

5.物態變化對內能的影響

一些物質在物態發生變化時，如冰的熔化、水在沸騰時變為水蒸氣，溫度不變，此過程中分子的平均動能不變,

由于分子間的距離變化，分子勢能變化，所以物體的內能變化.

本章知識網絡

球體模型

分子模型

物體是由大量分子組成的j立方體模型

231

阿伏加德羅常數NA=6.Q2X1Omol-

分子動理論分子在做永不停息I’實驗依據：擴散現象、布朗運動

的基本內容〈的無規則運動（分子熱運動）1運動特點：分子永不停息地做主趣則運動,溫度越高.運動越幽

,r<r0時，分子間的作用力表現為壓力

分子間存在著相互作用力r=r0時,分子間的作用力為Q

r>r0時，分子間的作用力表現為引力

實驗:用油膜法估測油酸分子的大小”=!

（氣體分子運動的特點

分子動，、———，、一，”（分布特點」中間多、兩頭少”

分子運動速率分布圖像；、re+4-

理論分子運動速率分布規律《I溫度越高,分子的平均速率越大

「產生：大量氣體分子不斷撞擊器壁而產生的

（氣體壓強的微觀解鄱分子的平均速率

微觀上

分子的數密度

決定因素、日如

?-i溫度

宏觀nn上

，體積

分子動能：物體的通度是分子熱運動平均動能的標志

分子勢能：由分子間相對位置決定

物體的內能?

“小一功j所有分子的熱運動動能和分子勢能的總和

物體內能----

'決定因素：物質的量、溫度、體積及物態

第二章氣體、固體和液體

1溫度和溫標

一、狀態參量與平衡態

1.熱力學系統和外界

(1)熱力學系統：由大量分子組成的研究對象叫作熱力學系統，簡稱系統.

(2)外界：系統之外與系統發生相互作用的其他物體統稱外界.

2.狀態參量：用來描述系統狀態的物理量.常用的狀態參量有體積K壓強小溫度T等.

3.熱力學系統的狀態參量

(1)體積V：系統的幾何參量，它可以確定系統的空間范圍.

(2)壓強/系統的力學參量，它可以描述系統的力學性質.

(3)溫度T：系統的熱學參量，它可以確定系統的冷熱程度.

4.平衡態：在沒有外界影響的情況下，系統內各部分的狀態參量達到的穩定狀態.

5.平衡態的理解

(1)熱力學的平衡態與力學的平衡態的意義不同，熱力學的平衡態是一種動態平衡，組成系統的分子仍在不停地

做無規則運動，只是分子運動的平均效果不隨時間變化，表現為系統不受外界的影響，狀態參量(壓強、體積和

溫度)不隨時間變化.

(2)平衡態是一種理想情況，因為任何系統完全不受外界影響是不可能的.

二、熱平衡與溫度

1.熱平衡：兩個相互接觸的熱力學系統，經過一段時間，各自的狀態參量不再變化，說明兩個系統達到了平衡，

這種平衡叫作熱平衡.

2.平衡態與熱平衡的區別和聯系

平衡態熱平衡

_

研究對象一個系統兩個接觸的系統

區別

判斷依據系統不受外界影響，狀態參量不變兩個系統的溫度相同

聯系處于熱平衡的兩個系統都處于平衡態

2.熱平衡定律：如果兩個系統分別與第三個系統達到熱平衡，那么這兩個系統彼此之間也必定處于熱平衡.

3.熱平衡定律的意義

決定兩個系統是否達到了熱平衡的最主要參量是溫度.因為互為熱平衡的物體具有相同的溫度，所以在比較各物

體的溫度時，不需要將各物體直接接觸，只需將溫度計分別與各物體接觸，即可比較溫度的高低.

4.溫度：熱平衡中，表征”共同的熱學性質”的物理量.

5.熱平衡的性質：達到熱平衡的系統都具有相同的溫度.

6.熱平衡與溫度

(1)對溫度的理解

①宏觀上，表示物體的冷熱程度.

②微觀上，反映分子熱運動的劇烈程度.

③一切達到熱平衡的物體都具有相同的溫度.

(2)溫度計的測溫原理

若物體與A處于熱平衡，它同時也與B處于熱平衡，則A的溫度等于8的溫度，這就是溫度計用來測量溫度的

基本原理.

三、溫度計與溫標

1.“溫度”含義的兩種說法

⑴宏觀角度：表示物體的冷熱程度.

(2)熱平衡角度：兩個處于熱平衡的系統存在一個數值相等的物理量，這個物理量就是溫度.

(3)微觀上標志物體中分子平均動能的大小

2.確定一個溫標的方法

(1)選擇一種測溫物質.

(2)了解測溫物質用以測溫的某種性質.

(3)確定溫度的零點和分度的方法.

3.熱力學溫度T與攝氏溫度f

⑴攝氏溫標f：單位。C,一種常用的表示溫度的方法.在1個標準大氣壓下,水的冰點作為0℃,沸點作為100℃,

在0℃~100℃之間等分100份，每一份表示1℃.

(2)熱力學溫標T；單位K,現代科學中常用的表示溫度的方法.熱力學溫標表示的溫度叫熱力學溫度.用符號T

表示，單位是開爾文，符號為K.把一273.15°C作為0K.

(3)就每一度表示的冷熱差別來說，兩種溫度是相同的，即AT=At.只是零值的起點不同，所以二者關系式為T

=r+273.15K.

(4)絕對零度(0K),是低溫極限，只能接近不能達到，所以熱力學溫度無負值.

4.常見溫度計及其原理

名稱原理

水銀溫度計根據水銀熱脹冷縮的性質來測量溫度

金屬電阻溫度計根據金屬的電阻隨溫度的變化來測量溫度

氣體溫度計根據氣體壓強隨溫度的變化來測量溫度

熱電偶溫度計根據不同導體因溫差產生電動勢的大小來測量溫度

5.溫度計測溫原理

一切互為熱平衡的系統都具有相同的溫度.溫度計與待測物體接觸，達到熱平衡，其溫度與待測物體相同.

2氣體的等溫變化

第1課時實驗：探究氣體等溫變化的規律

一、等溫變化

一定質量的氣體，在溫度不變的條件下，其壓強與體積變化時的關系.

二、實驗思路

在保證密閉注射器中氣體的質量和溫度不變的條件下，通過改變密閉注射器中氣體的體積，由壓力表讀出對應氣

體的壓強值，進而研究在恒溫條件下氣體的壓強與體積的關系.

三、實驗器材

帶鐵夾的鐵架臺、注射器、柱塞（與壓力表密封連接）、壓力表、橡膠套、刻度尺.

四、物理量的測量

1.如圖所示組裝實驗器材.

2.利用注射器選取一段空氣柱為研究對象，注射器下端的開口有橡膠套，它和柱塞一起把一段空氣柱封閉.

3.把柱塞緩慢地向下壓或向上拉，讀取空氣柱的長度與壓強的幾組數據.空氣柱的長度/可以通過刻度尺讀取，

空氣柱的長度/與橫截面積S的乘積就是它的體積V.空氣柱的壓強p可以從與注射器內空氣柱相連的壓力表讀取.

五、數據分析

1.作"一丫圖像

以壓強〃為縱坐標，以體積丫為橫坐標，用采集的各組數據在坐標紙上描點，繪出等溫曲線，如圖所示.觀察p

—V圖像的特點看能否得出P、V的定量關系.

2.作廠上圖像

以壓強p為縱坐標，以上為橫坐標，在坐標紙上描點.如果圖像中的各點位于過原點的同一條直線上（圖）,

就說明壓強p跟飆正比，即壓強與體積成反比.如果不在同一條直線上，我們再嘗試其他關系.

V

3.實驗結論：一定質量的某種氣體，在溫度不變的情況下，其壓強與體積的倒數成正比.

六、注意事項

1.改變氣體體積時，要緩慢進行.

2.實驗過程中，不要用手接觸注射器的外壁.

3.實驗前要在柱塞上涂抹潤滑油.

4.讀數時視線要與柱塞底面平行.

5.作p—十圖像時，應使盡可能多的點落在直線上，不在直線上的點應均勻分布于直線兩側，偏離太大的點應舍

棄掉.

第2課時氣體的等溫變化

等溫變化一玻意耳定律

1.內容

一定質量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強p與體積V成反比.

2.公式0/=。或。1%=。2V2.

3.條件：氣體的質量一定，溫度不變.

4.微觀解釋

一定質量的氣體，溫度保持不變時，分子的平均動能一定，在這種情況下，體積減小時，分子的密集程度增

大，氣體的壓強就增大.

一、封閉氣體壓強的計算

1.取等壓面法

同種液體在同一深度向各個方向的壓強相等，在連通器中，靈活選取等壓面，利用同一液面壓強相等求解氣體壓

強.如圖甲所示，同一液面C、。兩處壓強相等，故PA=PO+%；如圖乙所示，M、N兩處壓強相等，從左側管

看有為2，從右側管看，有PB=〃o+為1.

甲乙

2.力平衡法

選與封閉氣體接觸的活塞、汽缸或液體為研究對象進行受力分析，由平衡條件列式求氣體壓強.

說明：容器加速運動時，可由牛頓第二定律列方程求解.

二、玻意耳定律

1.常量的意義

P1%=P2/=C,該常量C與氣體的種類、質量、溫度有關，對一定質量的氣體，溫度越高，則常量C越大.

2.應用玻意耳定律解題的一般步驟

(1)確定研究對象，并判斷是否滿足玻意耳定律的條件.

(2)確定初、末狀態及狀態參量(pi、Vi；02、V2).

(3)根據玻意耳定律列方程求解.(注意統一單位)

(4)注意分析隱含條件，作出必要的判斷和說明.

特別提醒確定氣體壓強或體積時，只要初、末狀態的單位統一即可，沒有必要都轉換成國際單位制.

三、氣體等溫變化的p-V圖像或p—上圖像

兩種等溫變化圖像

內容P-十圖像p—V圖像

PTP

圖像

特點

0匕V0V

一定質量的某種氣體，溫度不變時，pV=恒量，P

一定質量的某種氣體，在溫度不變的情況下，P

物理

與丫成反比，與就成正比，在七圖上的等

PEp—與V成反比，因此等溫過程的P—V圖像是雙曲線

意義

的一支

溫線應是過原點的傾斜直線

一定質量的某種氣體，溫度越高，氣體壓強與體

溫度直線的斜率為P與y的乘積，斜率越大，°丫乘積

積的乘積必然越大，在P—V圖上的等溫線就越

高低

越大，溫度就越高，圖中T2>TI

高，圖中丁2>口

3氣體的等壓變化和等容變化

第1課時氣體的等壓變化和等容變化

一、氣體的等壓變化

1.等壓變化：一定質量的某種氣體，在壓強不變時，體積隨溫度變化的過程.

2.蓋―呂薩克定律

蓋一呂薩克定律及推論

.譚薩.定律匡f.二患或J

、mJ--------

表示一定質量的某種氣體從初狀態(V、7)開始發生等壓變化，其體積的變化量AV與熱力學溫度的變化量AT成

正比.

(1)內容：一定質量的某種氣體，在壓強不變的情況下，其體積V與熱力學溫度T成正比.

(2)表達式：V=CT或m=*.推論式：A丫=m?AT.

(3)適用條件：氣體的質量和壓強不變.

(4)微觀解釋

一定質量的氣體，溫度升高時，分子的平均動能增大.只有氣體的體積同時增大，使分子的密集程度減小,

才能保持壓強不變.

2.V-T圖像和V-f圖像

一定質量的某種氣體，在等壓變化過程中

(l)v—T圖像：氣體的體積V隨熱力學溫度T變化的圖線是過原點的傾斜直線，如圖甲所示，且即斜率

越小，壓強越大.

(2)V-r圖像：體積V與攝氏溫度r是一次函數關系，不是簡單的正比例關系，如圖乙所示，等壓線是一條延長

線通過橫軸上一273.15℃的傾斜直線，且斜率越大，壓強越小，圖像縱軸的截距人是氣體在0℃時的體積.

特別提醒一定質量的氣體，在壓強不變時，其體積與熱力學溫度成正比，而不是與攝氏溫度成正比.

3.應用蓋一呂薩克定律解題的一般步驟

(1)確定研究對象，即被封閉的一定質量的氣體.

(2)分析被研究氣體在狀態變化時是否符合定律的適用條件：質量一定，壓強不變.

(3)確定初、末兩個狀態的溫度、體積.

(4)根據蓋一呂薩克定律列式求解.

⑸求解結果并分析、檢驗.

二、氣體的等容變化

1.等容變化：一定質量的某種氣體，在體積不變時，壓強隨溫度變化的過程.

2.查理定律

查理定律及推論

查理定律.啜譬［手.或一=#7

表示一定質量的某種氣體從初狀態⑦、D開始發生等容變化，其壓強的變化量陽與熱力學溫度的變化量AT成正

比.

(1)內容：一定質量的某種氣體，在體積不變的情況下，壓強p與熱力學溫度T成正比.

(2)表達式：p=CT或堂=筆.推論式：?AT.

(3)適用條件：氣體的質量和體積不變.

(4)微觀解釋

一定質量的氣體，體積保持不變時，分子的密集程度保持不變.在這種情況下，溫度升高時，分子的平均動

能增大,氣體的壓強就增大.

2.p—T圖像和p—/圖像

一定質量的某種氣體，在等容變化過程中

(I)。一T圖像：氣體的壓強p和熱力學溫度T的關系圖線是過原點的傾斜直線，如圖甲所示，且％<%,即體積

越大，斜率越小.

-273.15O代

乙

(2)°—/圖像：壓強〃與攝氏溫度f是一次函數關系，不是簡單的正比例關系，如圖乙所示，等容線是一條延長線

通過橫軸上一273.15°C的傾斜直線，且斜率越大，體積越小.圖像縱軸的截距po是氣體在0℃時的壓強.

特別提醒一定質量的某種氣體，在體積不變的情況下，壓強p跟熱力學溫度7成正比，而不是與攝氏溫度f成

正比.

3.應用查理定律解題的一般步驟

(1)確定研究對象，即被封閉的一定質量的氣體.

⑵分析被研究氣體在狀態變化時是否符合定律的適用條件：質量一定，體積不變.

(3)確定初、末兩個狀態的溫度、壓強.

(4)根據查理定律列式求解.

⑸求解結果并分析、檢驗.

三、p-T圖像與V—7圖像

1.p-T圖像與V—T圖像的比較

V

P4

/P3

圖像

不同點

0T0T

縱坐標壓強P體積V

斜率意義斜率越大，體積越小，V4<V3<V2<V1斜率越大，壓強越小，p4Vp3Vp2Vpi

①都是一條通過原點的傾斜直線

相同點②橫坐標都是熱力學溫度T

③都是斜率越大，氣體的另外一個狀態參量越小

2.分析氣體圖像問題的注意事項

(1)在根據圖像判斷氣體的狀態變化時，首先要確定橫、縱坐標表示的物理量，其次根據圖像的形狀判斷各物理

量的變化規律.

(2)不是熱力學溫度的先轉換為熱力學溫度.

(3)要將圖像與實際情況相結合.

第2課時理想氣體、氣體實驗定律的微觀解釋

一、理想氣體

1.理想氣體：在任何溫度、任何壓強下都遵從氣體實驗定律的氣體.

2.理想氣體與實際氣體

實際氣體(特別是那些不易液化的氣體)在溫度不太低(不低于零下幾十攝氏度)、壓強不太大(不超過大氣壓

的幾倍)時，可以當成理想氣體來處理.

①理想氣體嚴格遵守氣體實驗定律及理想氣體狀態方程.

②理想氣體分子本身的大小與分子間的距離相比可忽略不計，分子不占空間，可視為質點.它是對實際氣體的一

種科學抽象，是一種理想模型，實際并不存在.

③理想氣體分子除碰撞外，無相互作用的引力和斥力.

④理想氣體分子無分子勢能的變化，內能等于所有分子熱運動的動能之和，只和溫度有關.

二、理想氣體的狀態方程

1.內容：一定質量的某種理想氣體，在從一個狀態仍1、%、T1)變化到另一個狀態⑦2、％、4)時，壓強P跟體

積V的乘積與熱力學溫度T的比值保持不變.

2.表達式：華=(7.

3.成立條件：一定質量的理想氣體.

4.對理想氣體狀態方程的理解

(1)成立條件：一定質量的理想氣體.

(2)該方程表示的是氣體三個狀態參量的關系，與中間的變化過程無關.

(3)公式中常量C僅由氣體的種類和質量決定，與狀態參量仍、kT)無關.

(4)方程中各量的單位：溫度T必須是熱力學溫度，公式兩邊中壓強p和體積V單位必須統一，但不一定是國際

單位制中的單位.

5.理想氣體狀態方程與氣體實驗定律

'Ti=芯時，pi%=p2v2(玻意耳定律)

P1V1P2V2^JV1=V2時，卷=,(查理定律)

T1?2

P1=P2時，卷=熱蓋一呂薩克定律)

■總結提升

應用理想氣體狀態方程解題的一般步驟

1.明確研究對象，即一定質量的理想氣體；

2.確定氣體在初、末狀態的參量勿、丫1、T1及P2、V2、T2；

3.由理想氣體狀態方程列式求解；

4.必要時討論結果的合理性.

三、氣體實驗定律的微觀解釋

1.玻意耳定律的微觀解釋

(1)宏觀表現：一定質量的某種理想氣體，在溫度保持不變時，體積減小，壓強增大；體積增大，壓強減小.

(2)微觀解釋：溫度不變，分子的平均動能不變.體積越小，分子的數密度增大，單位時間內撞到單位面積器壁

上的分子數就越多，氣體的壓強就越大，如圖.

2.蓋一呂薩克定律的微觀解釋

(1)宏觀表現：一定質量的某種理想氣體，在體積保持不變時，溫度升高，壓強增大；溫度降低，壓強減小.

(2)微觀解釋：體積不變，則分子數密度不變，溫度升高，分子平均動能增大，分子撞擊器壁的作用力變大，所

以氣體的壓強增大，如圖.

3.查理定律的微觀解釋

(1)宏觀表現：一定質量的某種理想氣體，在壓強不變時，溫度升高，體積增大，溫度降低，體積減小.

(2)微觀解釋：溫度升高，分子平均動能增大，撞擊器壁的作用力變大，而要使壓強不變，則需影響壓強的另一

個因素，即分子的數密度減小，所以氣體的體積增大，如圖.

低溫高溫

■方法總結

對氣體實驗定律的解釋，注意從兩個途徑進行分析：一是從微觀角度分析，二是從理想氣體狀態方程分析.

專題氣體實驗定律的應用

一、氣體實驗定律的應用

1.氣體實驗定律的拓展式

(1)查理定律的推論：

⑵蓋-呂薩克定律的推論：AV=%7.

2.分析氣體狀態變化的問題要抓住三點

(1)階段性：即弄清一個物理過程分為哪幾個階段.

(2)聯系性：即找出幾個階段之間是由什么物理量聯系起來的.

(3)規律性：即明確哪個階段應遵循什么實驗定律.

3.利用氣體實驗定律及氣體狀態方程解決問題的基本思路

二、理想氣體狀態方程

1.理想氣體狀態方程與氣體實驗定律的關系

「溫度不變：p"i=02K(玻意耳定律)

pv〃2V2V體積不變：俏=華(查理定律)

h12

Ti—T2

壓強不變：*=*(蓋一呂薩克定律)