知识结构 方法指导
热学，从宏观上讲，是研究与温度有关的物理现象；从微观上讲，是研究由大量微观粒子组成的系统的性质． 下面几个问题是这部分的重点和难点： 1、计算有关的微观量 （１）利用油膜法测定分子的大小是课本上要求的内容，应该掌握其原理和方法：把一滴油酸滴到水面上，让油膜尽量散开，当它的面积最大时，即认为油膜是由单层分子排布的，测出一滴油的体积V，油膜的最大面积S，把分子看作球形，则直径d=V/S． 关键是如何测出一滴油的体积V及油膜的最大面积S．测量一滴油的体积可用累积法，一般先配好一定浓度的油酸酒精溶液，用滴管往量筒中滴油酸溶液，数出滴入的滴数n，再量出这n滴溶液的总体积V总，则每滴溶液的体积V=V总/n，再根据溶液的浓度即可算出每滴溶液中含有的油酸体积． 测量油膜的最大面积S，可有两个方法：一是课本实验中采用的方法，即在一个浅盘里倒入一些水，在水面上滴入一滴油酸的酒精溶液，待酒精挥发后，水面上即形成一层单分子油膜，在清高盘上盖一块玻璃板，在玻璃板上描出油膜的形状，再把玻璃板放到方格纸上，数出画出的曲线所围的面积，即为油膜的面积．另一种方法是可以在水面上放置一个U形的金属杆制成的框架，框架上放置另一根金属棒，如图所示，开始时把金属棒靠近左端，把油滴滴在金属框架内，油膜将充满整个框架内部，再缓慢向右拉动金属棒，直到油膜发生破裂，记下临破裂时的位置，即可测出油膜的最大面积S． （２）利用阿伏加德罗常量计算有关的微观量．阿伏加德罗常量NA=6×1023/mol,它是联系宏观量与微观量的桥梁．微观量，指分子体积、分子质量等无法直接测量的量，只要我们测出物质的摩尔质量M、摩尔体积Vm等，即可利用阿伏加德罗常量计算分子的质量m = M/NA，分子所占的体积V= Vm/ NA．对于分子所占的体积，有必要加以说明：对于固体和液体，由于分子间距离较小，粗略地看，可以认为各分子间是紧密排列的，这时分子所占的体积就可以近似认为是分子体积；对于气体，由于分子间距离很大，而分子本身的体积相比较是很小的，分子所占的体积决不能说是分子体积． 把分子看作小球，是一种简化处理问题的方法，是一种模型．如果要求估算固体或液体分子小球的直径，可以直接把一个分子所占的体积V开三次方即可，即
2、涉及内能的能量守恒定律及能量转化方向问题 涉及到内能的能量守恒定律，称为热力学第一定律，对一个系统来说，外力对它做的功W以及外界向它传的热Q之和，等于系统内能的增量ΔEk，即W+Q=ΔEk． 该定律是对改变物体内能的两种方式（热传递及做功）的定量表述，它实质上就是能量守恒定律，外界对物体做功W，并向物体传递热量Q，物体的内能增加了ΔEk，同时外界必然要消耗能量W，并且减少内能Q，自然界的总能量仍是保持不变的． 自然界涉及到内能的各种问题中，能量的转化、自然界自发过程都有一定的方向性，这就是热力学第二定律的内容．热力学第二定律有多种不同的表述方式，例如热量总是自发地从高温物体传向低温物体；机械能可以完全转化这内能，而内能却不可能完全转化这机械能，等等．热力学第二定律指出了能量耗散的道理，明确了第二类永动机是不可能存在的． 3、气体变化的微观解释 气体的压强是大量分子对器壁碰撞的结果，从微观上讲，影响气体压强的因素有两个，一个是分子数密度的大小，另一个是分子平均动能的大小．对一定质量的气体而言，前者与气体体积大小有关，后者则完全由温度决定． 一定质量的理想气体，在保持温度不变时，分子的平均动能不变．当它的体积变大时，虽然单个分子对器壁的碰撞作用力保持不变，但分子的数密度由于体积变大而减小，单位时间内对同一块器壁的碰撞次数减少，因此气体的压强变小． 一定质量的理想气体，在保持体积不变时，分子数密度保持不变，当它的温度升高时，分子的平均动能变大，分子在与器壁发生碰撞时对器壁产生的作用力变大，因此气体的压强变大． 一定质量的理想气体，在保持压强不变时，当它的温度升高时，分子的平均动能变大，单个分子对器壁的碰撞作用力变大，只有体积适当变大，分子数密度适当变小，气体的压强才可能保持不变． 以上是定性的解释．具体定量的关系则是一定质量理想气体的状态方程，即 |
．而对于气体来说，把分子所占的体积开三次方所得的结果，则是气体分子间的平均距离．