高二物理竞赛辅导复习教案：热学 旧人教版.doc

用心爱心专心第七部分热学热学知识在奥赛中的要求不以深度见长但知识点却非常地多（考纲中罗列的知识点几乎和整个力学——前五部分——的知识点数目相等）。而且由于高考要求对热学的要求逐年降低（本届尤其低得“离谱”连理想气体状态方程都没有了）这就客观上给奥赛培训增加了负担。因此本部分只能采新授课的培训模式将知识点和例题讲解及时地结合争取让学员学一点就领会一点、巩固一点然后再层叠式地往前推进。一、分子动理论1、物质是由大量分子组成的（注意分子体积和分子所占据空间的区别）对于分子（单原子分子）间距的计算气体和液体可直接用对固体则与分子的空间排列（晶体的点阵）有关。【例题1】如图6-1所示食盐（NaCl）的晶体是由钠离子（图中的白色圆点表示）和氯离子（图中的黑色圆点表示）组成的离子键两两垂直且键长相等。已知食盐的摩尔质量为58.5×10－3kg/mol密度为2.2×103kg/m3阿伏加德罗常数为6.0×1023mol－1求食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心之间的距离。【解说】题意所求即图中任意一个小立方块的变长（设为a）的倍所以求a成为本题的焦点。由于一摩尔的氯化钠含有NA个氯化钠分子事实上也含有2NA个钠离子（或氯离子）所以每个钠离子占据空间为v=而由图不难看出一个离子占据的空间就是小立方体的体积a3即a3==最后邻近钠离子之间的距离l=a【答案】3.97×10－10m。〖思考〗本题还有没有其它思路？〖答案〗每个离子都被八个小立方体均分故一个小立方体含有×8个离子=分子所以…（此法普遍适用于空间点阵比较复杂的晶体结构。）2、物质内的分子永不停息地作无规则运动固体分子在平衡位置附近做微小振动（振幅数量级为0.1）少数可以脱离平衡位置运动。液体分子的运动则可以用“长时间的定居（振动）和短时间的迁移”来概括这是由于液体分子间距较固体大的结果。气体分子基本“居无定所”不停地迁移（常温下速率数量级为102m/s）。无论是振动还是迁移都具备两个特点：a、偶然无序（杂乱无章）和统计有序（分子数比率和速率对应一定的规律——如麦克斯韦速率分布函数如图6-2所示）；b、剧烈程度和温度相关。气体分子的三种速率。最可几速率vP：f(v)=（其中ΔN表示v到v+Δv内分子数N表示分子总数）极大时的速率vP==；平均速率：所有分子速率的算术平均值==；方均根速率：与分子平均动能密切相关的一个速率==〔其中R为普适气体恒量R=8.31J/(mol.K)。k为玻耳兹曼常量k==1.38×10－23J/K〕【例题2】证明理想气体的压强P=n其中n为分子数密度为气体分子平均动能。【证明】气体的压强即单位面积容器壁所承受的分子的撞击力这里可以设理想气体被封闭在一个边长为a的立方体容器中如图6-3所示。考查yoz平面的一个容器壁P=①设想在Δt时间内有Nx个分子（设质量为m）沿x方向以恒定的速率vx碰撞该容器壁且碰后原速率弹回则根据动量定理容器壁承受的压力F==②在气体的实际状况中如何寻求Nx和vx呢？考查某一个分子的运动设它的速度为v它沿x、y、z三个方向分解后满足v2=++分子运动虽然是杂乱无章的但仍具有“偶然无序和统计有序”的规律即=++=3③这就解决了vx的问题。另外从速度的分解不难理解每一个分子都有机会均等的碰撞3个容器壁的可能。设Δt=则Nx=·3N总=na3④注意这里的是指有6个容器壁需要碰撞而它们被碰的几率是均等的。结合①②③④式不难证明题设结论。〖思考〗此题有没有更简便的处理方法？〖答案〗有。“命令”所有分子以相同的速率v沿+x、−x、+y、−y、+z、−z这6个方向运动（这样造成的宏观效果和“杂乱无章”地运动时是一样的）则Nx=N总=na3；而且vx=v所以P====nm=n3、分子间存在相互作用力（注意分子斥力和气体分子碰撞作用力的区别）而且引力和斥力同时存在宏观上感受到的是其合效果。分子力是保守力分子间距改变时分子力做的功可以用分子势能的变化表示分子势能EP随分子间距的变化关系如图6-4所示。分子势能和动能的总和称为物体的内能。二、热现象和基本热力学定律1、平衡态、状态参量a、凡是与温度有关的现象均称为热现象热学是研究热现象的科学。热学研究的对象都是有大量分子组成的宏观物体通称为热力学系统（简称系统）。当系统的宏观性质不再随时间变化时这样的状态称为平衡态。b、系统处于平衡态时所有宏观量都具有确定的值这些确定的值称为状态参量（描述气体的