高考物理专题讲座之八 热 学 专 题

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高考物理专题讲座之八 热 学 专 题主讲人: 焦文龙 中国人民大学

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热学专题-四个问题 1.分子动理论 热和功

2.理想气体状态方程 3.气体试验定律 4.热学综合

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第一个问题 分子动理论 重点的知识：分子动理论的要点和能量转化和 守恒定律.

重点的方法：建立物理模型进行推理和计算的 方法. 难点：有关分子力和分子势能的概念，以及用 能量守恒的观点去分析实际问题.

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思考一 热学的基础理论的主要内容是什么？ 微观角度：分子动理论

1.物质是由大量分子组成的.2.分子总处在永不停息的无规则运动中，称之为分子

热运动.3.分子间同时存在着相互作用的斥力和引力.

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宏观角度 ：

能量转化和守恒定律

具体应用到热学问题的是包括物体内能的热力学第一定律，提供了从宏观角度研究热学问题

的理论基础.它表明，从分子动理论出发可以得到对应于分子运动存在着一种新形式的能，

即物体的内能.物体的内能改变，可以通过做功和热传递来实现，并遵守热力学第一定律.

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思考二请简要说明布朗运动的产生过程 ？显微镜下连续的液体，实际上是由大量的分子组成的，这 些做无规则热运动的分子，对悬浮在液体中的固体微粒不

断地碰撞，使固体微粒受到各方向液体分子的冲力.在某一瞬间，由于固体微粒的体积很小，各方向受到的液体分

子的冲力不平衡，其合力产生加速度.而不同时刻冲力的合力方向朝向什么方向具有偶然性，且不断变化，这样， 就使固体微粒产生了无规则运动，称之为布朗运动.北京师范大学京师大厦9810室 电话:010-58803980 58803986 传真:010-58803986-601

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思考三什么是热运动中的统计规律？布朗运动是跟固体微粒的体积有关的.当微粒较大

时，液体分子对固体微粒的碰撞产生的冲力，在每一瞬间都是平衡的.只有微粒足够小时，这种撞击

作用的不平衡才得以表现出来.这就是统计规律的表现.

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思考四请举出热学中属于描述大量分子整体特征的宏

观量. 温度 物体的内能 气体的体积和压强

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物体的温度是物体内部分子热运动的平均动

能的标志， 它是一个宏观量.因此，温度是大量分子热运动的集体 表现.是含有统计意义的. 首先，物体内部分子热运动的速率并不是相同的.其中 速率特别大的和速率特别小的分子数目很少，而多数分 子的速率处于中间一个范围内.只有它们的平均速率， 以及由此决定的平均动能与温度有确定的关系.因此， 对个别分子谈温度的高低是没有意义的.温度只对大量 分子有意义.

温度

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物体的内能分子动能和分子势能.所谓“分子动能”是指物体 内 所有分子由于热运动决定的分子的动能的和.“分

子势能”是指物体内所有分子由于分子间相互作用的分子力和相对位置决定的势能的总和.而“物体

的内能”则是这二者之和.显然，对个别分子谈内能是没有意义的.

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气体的体积是指气体内所有分子所占有的空间的总 和.它应等于所有气体分子本身占有的空间和它们的间隙的总和.通常气体的体积是指气体所充满的容器的容 积.而气体分子间空隙往往比气体分子本身占有的空间 大得多.理想气体的体积就是在忽略分子本身占有的体 积的情况下得到的.显然，谈个别气体分子的体积对于 研究气体的性质是没有意义的. 而气体的压强是大量气体分子碰撞器壁的宏观表现.谈 个别分子对器壁的压强是没有意义的.

气体的体积和压强

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思考五 请简要说明分子力和分子势能是如何随分子间 距变化的 关于分子力的变化规律： 分子势能的变化规律：

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关于分子力的变化规律1.分子间同时存在着相互作用的引力和斥力.

2.分子间的引力和斥力都随分子间距的增大而减小，随分子间距的减小而增大.但斥力比引力变化得快. 3.分子间相互作用的引力和斥力的合力称为分子力.分 子力为零的位置称为平衡位置，r0=10-10m.当分子间距 大于平衡位置时，分子力表现为引力，直至间距超过10-

9m减小到零为止.当分子间距小于平衡位置直至不能再小时，分子力表现为斥力.

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分子势能的变化规律1.当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距

的增大而增大；当分子力表现为斥力时，分子势能随分子间距的增大而减少. 2.分子势能存在一个最低点，即在平衡位置处.

北

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1.分子力实质上是一种电磁作用.可以借助于原子的静电模型加以粗略说明， 在两个原子接近时，其原子核之间、电子云之间的静电力表现为斥力；而原 子核和电子云之间的静电力则表现为引力.它们大小的变化导致了合力的变 化. 2.如果取平衡位置为分子势能的零点.则分子势能是非负值.即使是分子间距 大于10-9m,分子力为零时，分子势能也大于零.这是因为，比较两个位置分 子势能高低的基本方法是：看分子力做功.如果从某一位置移到另一位置分 子力做正功，则分子势能减少；若分子力做负功，则分子势能增加.显然， 从平衡位置出发，无论间距增大还是减少.分子力都做负功，分子势能都变 大. 3.由分子势能产生的条件可以看出：分子势能跟重力势能和弹性势能相比，是 不同性质的能，它不属于机械能的范畴.那么，分子动能和物体的内能跟机 械能属于同一范畴吗？

注意！

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