分子动理论

　　分子动理论的初步知识为:常见的物质是由大量分子或原子构成的，物质内的分子在不停地做无规则热运动，且分子之间存在着引力和斥力。利用分子动理论的观点，可以解释很多热现象。

分子动理论简介

　　一、物质由大量的分子构成

　　这里的分子是指构成物质的单元，即具有各种物理化学性质的Z小微粒，可以是原子、离子，也可以是分子。

　　1、分子的大小

　　物质是由分子组成的，特点是多而且小。如果把分子看成球形的，那么一般分子的直径只有百亿分之几米，也就是说，分子的直径是以10^-10m来量度的。由于分子很小，物体里含有的分子数通常是很多的，在通常情况下，1cm³的水里含有3.35×10²²个水分子!

　　2、分子间存在间隙

　　为了更好地描述分子，我们在这里建立了一个理想化模型:把分子看成是小球，固体、液体被理想化地认为其组成分子是一个挨一个紧密排列的，每个分子的体积就是每个分子平均占有的空间，即分子体积=物体体积÷分子个数。气体分子仍可视为小球，但分子间距离较大，不能看作一个挨一个紧密排列，所以气体分子的体积远小于每个分子平均占有的空间。以下三个实验均可说明分子间存在问隙。

　　①气体容易被压缩，说明气体分子间有间隙。

　　②水和酒精混合后的体积小于两者原来的体积之和，说明液体分子间有间隙。

　　③用2×10⁹Pa的压强压缩钢筒中的油，发现油可以透过筒壁逸出，说明固体分子间有间隙。

　　二、分子的热运动

　　不同的物质在互相接触时彼此进入对方的现象，叫作扩散现象打散现象可以发生在气体之间，如在教室内撒一些香水，随后教室内的各个角落都可以闻到;扩散现象可以发生在液体之间，如在清水中滴一滴红墨水，稍后发现墨水会散开;扩散现象可以发生在固体之间，如把磨得很光滑的铅片和金片紧压在一起，过较长时间，可以看到它们互相渗透。

　　大量事实证明，一切物质的分子都在不停地做无规则运动，这种无规则运动叫作分子的热运动。分子的热运动随温度的升高而加剧。

　　三、分子间的作用力

　　分子间同时存在着相互作用的引力和斥力，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。但斥力比引力变化得快，实际表现出来的力是引力和斥力的合力。

　　如固体被压缩时，斥力大于引力，作用力表现为斥力;被拉伸时，引力大于斥力，作用力表现为引力。所以固体不容易被压缩和拉伸，具有一定的体积和形状。气体分子之间的距离相对较大，引力和斥力相对可以忽略不计，因此，气体具有流动性，容易被压缩。液体分子间的引力和斥力居于固体与气体之间，这样的结构使得液体较难被压缩，但具有流动性。没有固定的形状。

分子动理论三大要点

　　一、物质构成

　　1、物体是由大量分子组成的，组成宏观物体的微观分子很“小”(数量级为10^-10m)，宏观物体的微观分子数量很“多”(任何1mol物质都含有6.02×10²³个分子)。

　　2、分子永不停息地在做无规则热运动，分子热运动跟温度有关。

　　3、分子间存在着相互作用的分子力。

　　①分子间的引力F_引与斥力F_斥同时存在，表现出的分子力是它们的合力。

　　②分子间的引力F_引与斥力F_斥均随分子间距r的增大而减小，但F_斥随间距r衰减得更快些。变化规律如上图所示。

　　③分子间距存在着某一个值r₀(数量级为10^-10m)。

　　当r>r₀时，F_引>F_斥，分子力表现为引力;

　　当r=r₀时，F_引=F_斥，分子力为0;

　　当r<r₀时，F_引<F_斥，分子力表现为斥力。

　　④当分子间距r>10r₀时，分子间引力、斥力均可忽略。

　　⑤分子力的本质是4种基本相互作用中的电磁相互作用。

　　二、物体的热力学能

　　1、物体的热力学能。物体所有分子热运动的动能和与分子力相对应的分子势能之和叫作物体的热力学能。物体的热力学能跟物体的温度和体积都有关系。

　　2、分子平均动能。做热运动的分子具有的动能叫分子动能。由于分子热运动的无规则性，所以各个分子热运动的动能不同，但所有分子热运动的动能的平均值只与温度相关，温度是分子平均动能的标志，温度相同，则分子热运动的平均动能相同。

　　3、分子势能。由分子间相对位置决定的势能叫分子势能。分子力做正功时分子势能减小;分子力做负功时分子势能增大。

　　4、改变热力学能的2种方式：做功和热传递。做功涉及热力学能与其他能量间的转化，而热传递则只涉及热力学能在不同物体间的转移。

　　三、阿伏加德罗常数

　　1mol任何物质都含6.02×10²³个粒子，这个常数叫阿伏加德罗常数，用N_A表示。阿伏加德罗常数是连接宏观世界与微观世界的“桥梁”。设物质的宏观量为:物质体积V，摩尔体积V_m，物质质量m，摩尔质量M，物质密度ρ。设物质的微观量为:分子质量m₀，分子体积V₀，分子数量n。

　　分子质量m₀=M/N_A=ρV_m/N_A(普遍适用)。

　　分子体积V₀=V_m/N_A=M/ρN_A(只适用固体和液体)。

　　分子数量关系n=mN_A/M=ρVN_A/ρV_m=VN_A/V_m。

分子动理论六大关系

　　1、布朗运动与分子热运动的关系

　　布朗运动是指悬浮于液体(气体)中的固体小颗粒所做的永不停息的无规则运动。布朗运动产生的原因是液体分子的撞击不平衡所致。

　　正因为如此，布朗运动的特点恰好反映出液体分子运动的特点:布朗运动永不停息，表明分子运动永不停息;布朗运动的无规则性，表明分子运动的无规则性;布朗运动的剧烈程度随温度升高而加剧，表明分子运动的剧烈程度随温度升高而加剧，但布朗运动本身不是分子热运动。

　　2、扩散运动和分子热运动的关系

　　扩散运动是指相互接触的物体互相进入对方的现象。实际上，扩散现象就是由于组成物质的分子热运动而产生的。物质的温度越高，扩散运动越迅速。

　　3、布朗运动与扩散运动的关系

　　扩散现象的本质就是分子的热运动，布朗运动的本质不是分子的热运动，但布朗运动能反映液体分子的热运动。物质的温度越高，扩散运动越迅速。液体的温度越高，微粒越小，布朗运动越剧烈。

　　4、分子动能与分子平均动能的关系

　　分子由于无规则的热运动具有的能量叫分子动能，分子运动的速度时刻发生变化，则分子动能也时刻变化。组成物质所有分子的动能的平均值叫分子的平均动能，分子的平均动能取决于物体的温度。

　　5、机械能与热力学能的关系

　　机械能与物体的整体的运动情况和物体的位置有关，热力学能则与物体内部分子的热运动和分子间的相互作用情况有关。机械能与热力学能是2种形式不同的能量，二者可以转化。

　　6、热量和热力学能之间的关系

　　热量是指热传递过程中转移的能量的多少。物体吸收或放出热量的多少与物质的种类、物体的质量、温度的变化有关。热力学能是能量的一种形式，它是物体内部所有分子无规则运动的动能与势能的总和。

　　热量反映了热传递过程中，热力学能转移的数量：物体放出了多少热量，热力学能就减小多少;物体吸收了多少热量，热力学能就增加多少。

　　但热力学能增减并不只与吸收或放出的热量有关，做功也可以改变物体的热力学能：对物体做功，物体的热力学能会增加，对物体做了多少功，物体的热力学能就会增加多少;物体对外做功，物体的热力学能会减少，对外做功多少，物体的热力学能就会减少多少。