第六章 分子和气体定律

这是一篇关于第六章 分子和气体定律的思维导图，包括：分子动理论、气体、内能能量守恒定律三部分内容。

分子 气体定律 内能

• 分子动理论
  • 物质由大量分子组成
    • 阿伏加德罗常数
    • 分子直径的数量级
    • “油膜法”估测分子大小
      • 建立物理模型把分子看成球形，单分子油膜的厚度可被认为等于油分子的直径 间接测量方法
        • 满半格算一格，不满不算
          • 结果偏大原因：①油酸未完全散开 ②计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格 ③求每滴油酸体积时，1 mL 的溶液的滴数少记了几滴
  • 分子做永不停息的热运动
    • 布朗运动
      • 悬浮在水中的固体颗粒不停地做无规则的运动
        • 产生布朗运动的原因：液体分子永不停息的无规则运动
    • 分子速率的统计规律分布
      • 对同一个分子，速率时大时小，具有多大的速率完全偶然
      • 大量分子的速率分布有一定的规律性
        • 伽耳顿板
  • 分子之间存在相互作用力
• 气体
  • 状态参量
    • 体积V 气体分子所能达到的空间范围 国际单位m³
      • 任何容器的容积就是该容器内气体的体积
    • 压强p 容器壁单位面积上所受的压力 国际单位Pa（帕斯卡）
      • 与每个分子的质量 运动速度大小 单位时间内在单位面积上碰撞的分子数等有关
      • 汞柱p ＝ p0 p ＝ p0 ＋ρgh p ＝ p0 －ρgh”下大“
        • 自由落体，液体不产生压强
        • B
        • 理想封闭气体内部压强处处相等
        • 在变化时，温度升高，PB增加量较多，温度降低，PB减少量较多。下面气体体积变大，P'B大于P'A,所以升温 水银柱在气压前后受力平衡，压力变化量相等，同时受力面积相等，所以压强变化量相等
        • AC 与上题区别：管粗细交界处会给水银反作用力，水银受力不单纯
      • 活塞气缸
        • BD
    • 温度t 描述气体冷热程度的物理量 单位℃
      • 取决于气体分子无规则运动的剧烈程度
      • 热力学温标T 国际单位K（开尔文）
  • 实验定律
    • 查理定律 一定质量的气体在体积不变时，它的压强与热力学温度成正比
      • 历史上，在发现查理定律时尚未建立热力学温标，因此查理定律的原始表述中采用的是摄氏温标，p0 是 0 ℃时气体的压强
        • 结论外推，可得出当温度降低到－ 273 ℃时，气体的压强将减小到零的结论。英国物理学家开尔文认为，既然－273 ℃时气体的压强为零，就意味着此时气体分子的运动已经停顿，因此－ 273 ℃就被称为绝对零度。于是他建议建立以－ 273 ℃为零点的温标，叫做热力学温标。用热力学温标表示的温度，叫做热力学温度。
          • 绝对零度是低温的极限，能够不断逼近，但不能达到。绝对零度是热力学理论所断言的自然界中最低的极限温度。
      • 等容线
        • (图像有点错位，是过原点的一条直线）
    • 玻意耳定律 一定质量的气体在温度不变时，它的压强与体积成反比
      • DIS
        • • 研究的对象：封闭在注射器内的气体 体积可用注射器刻度直接读出（要加上导管内一小段气体） 压强由压强传感器、数据采集器得到 不需要测环境温度
          • 注意①慢推，防止升温 ②手不握注射器筒，防止升温 ③活塞与针筒间保持润滑又不漏气
          • 两次实验pV乘积明显不同最可能原因：气体m、T不同
      • 等温线
        • 作等温线，取体积相同处，比较压强，得出温度大小
    • 微观解释
• 内能 能量守恒定律
  • • 能的转化与守恒定律
      • 能量守恒定律 能量既不能创生，也不能消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，其总量不变。
        • 焦耳通过多次实验证明，所做的功（或所消耗的机械能）总等于水和量热器增加的内能。
      • 能量转化及其方向性
        • 自然过程的方向性 大量事实表明，自然界中的一切实际变化过程都具有方向性，朝某个方向的变化是可以自发发生的，相反方向的变化却是受到限制的。这时如果要使变化了的事物重新恢复到原来的状态，一定会对外界产生无法消除的影响，这就是自然过程的不可逆性。
          • 热传递、摩擦生热、气体自由膨胀
        • 能量的耗散与退化 能量的总值虽然保持不变（守恒），但是能量可被利用的价值却越来越小，或者说能量的品质在逐步降级
        • 能够提供可利用能量 的物质资源叫做能源。
          • 能源的开发和利用
    • 物体的内能
      • 与n,T,V,状态，物质种类有关
      • 分子动能（分子热运动的平均动能） 分子做无规则运动，因此分子具有动能
        • 温度是物体分子热运动的平均动能的标志
      • 分子势能 分子间存在相互作用，所以分子具有与分子间距离有关的势能
        • 与物体的状态和体积有关
      • 内能改变
        • 做功 使其他形式的能等转化为内能
          • 克服摩擦力做功，用力压缩气体对气体做功可使物体的内能增加
        • 热传递 使物体间的内能发生转移