【正文】 氣體的狀態(tài)參量：（1）氣體的體積（V） ① 由于氣體分子間距離較大，相互作用力很小，氣體向各個(gè)方向做直線運(yùn)動(dòng)直到與其它分子碰撞或與器壁碰撞才改變運(yùn)動(dòng)方向，所以它能充滿所能達(dá)到的空間，因此氣體的體積是指氣體所充滿的容器的容積。第十五章 氣體 氣體的狀態(tài)：氣體狀態(tài)，指的是某一定量的氣體作為一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)在不受外界影響的條件下，宏觀性質(zhì)不隨時(shí)間變化的狀態(tài)，這種狀態(tài)通常稱為熱力學(xué)平衡態(tài)，簡(jiǎn)稱平衡態(tài)。機(jī)械能是物體作機(jī)械運(yùn)動(dòng)和物體形變所決定的能量。 ②內(nèi)能與機(jī)械能：內(nèi)能與機(jī)械能是截然不同的。分子的動(dòng)能跟溫度有關(guān)，分子的勢(shì)能跟分子間的距離有關(guān)，所以物體的內(nèi)能跟溫度、體積有關(guān)。它們只是通過熱傳遞過程建立聯(lián)系。）講熱量，是沒有意義的。 ②熱量：熱量是熱傳遞過程中內(nèi)能的改變量。溫度高低標(biāo)志著物體內(nèi)部的分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度。從分子動(dòng)理論觀點(diǎn)看，溫度是物體分子平均動(dòng)能的標(biāo)志。 能的轉(zhuǎn)化和守恒定律：能量既不能憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為別的形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體。 ③表達(dá)式： ④為了區(qū)別不同情況，對(duì)、W、Q做如下符號(hào)規(guī)定： 0 表示內(nèi)能增加 0 表示內(nèi)能減少 Q 0 表示系統(tǒng)吸熱 Q 0 表示系統(tǒng)放熱 W 0 表示外界對(duì)系統(tǒng)做功 W 0 表示系統(tǒng)對(duì)外界做功四、能的轉(zhuǎn)化和守恒定律： 物質(zhì)有許多不同的運(yùn)動(dòng)形式，每一種運(yùn)動(dòng)形式都有一種對(duì)應(yīng)的能。 ①內(nèi)容：在系統(tǒng)狀態(tài)變化過程中，它的內(nèi)能的改變量等于這個(gè)過程中所做功和所傳遞熱量的總和。而熱傳遞是把內(nèi)能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上。但二者本質(zhì)上有差別。熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式為：ΔE=W+Q 改變內(nèi)能的兩種方式：做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能。做功和熱傳遞在改變物體內(nèi)能的問題上是完全等效的，并不能由物體內(nèi)能變化的情況來判定是做功的結(jié)果還是熱傳遞的表現(xiàn)。”那么，通過做功改變物體內(nèi)能時(shí)，一定存在著內(nèi)能與其它形式能之間的轉(zhuǎn)化；熱傳遞是內(nèi)能在物體間轉(zhuǎn)移，能量的形式并沒有發(fā)生改變。應(yīng)該指出的是，做功和熱傳遞的本質(zhì)是完全不同的。⑵一個(gè)物體吸熱內(nèi)能增加；放熱內(nèi)能減小。說明在這個(gè)過程中溫度較高的物體把一部分內(nèi)能傳遞給溫度較低的物體（有時(shí)把這個(gè)過程敘述為溫度較高的物體把一部分熱量傳遞給溫度較低的物體），結(jié)果使兩個(gè)物體的溫差逐漸減小。⑴用燒熱了的電烙鐵與焊錫接觸，過一段時(shí)間焊錫就會(huì)熔化。要能理解好這個(gè)結(jié)論，同學(xué)們還要多思考，多注意周圍所見的能證明這個(gè)結(jié)論的實(shí)例。這兩個(gè)例子說明，物體對(duì)外做功（或稱外界對(duì)物體做負(fù)功）時(shí)，物體的內(nèi)能會(huì)減少。⑵四沖程內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)，“做功沖程”是高溫、高壓氣體膨脹推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)對(duì)外做功，其特點(diǎn)是氣體溫度降低（氣體分子平均動(dòng)能減少），氣體內(nèi)能減少。我們也可以舉出一些例子說明通過做功不但使物體分子的動(dòng)能增加還會(huì)使物體分子勢(shì)能增加。三、熱和功：⒈通過做功可以改變物體的內(nèi)能。你把一塊冰舉得再高，且讓它具有較大的速度，它的機(jī)械能可能很大，但它的內(nèi)能并沒有變。⑵物體分子動(dòng)能、分子勢(shì)能的大小與物體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和物體重力勢(shì)能的大小無關(guān)。⒋幾個(gè)需要說明的問題：⑴分子勢(shì)能的大小跟其它勢(shì)能一樣也是相對(duì)的。但是，在三個(gè)參量中有兩個(gè)相對(duì)的不同，在我們不具有定量計(jì)算公式的情況下，則不好比較。1kg的0℃的冰與1kg的25℃的水相比，因?yàn)?，兩者分子?shù)相同，而分子的平均動(dòng)能和分子勢(shì)能后者都大于前者，所以，后者所含的內(nèi)能多也是位移確定的。如：1kg的15℃的水與2kg的25℃的水相比，因?yàn)?，兩者分子?shì)能相同，而分子的平均動(dòng)能和分子數(shù)后者都大于前者，后者所含的內(nèi)能多是可以確定的。1kg的0℃的冰與1kg的0℃的水相比，因?yàn)榉肿訑?shù)相同，分子的平均動(dòng)相同，前者分子勢(shì)能比后者小，所以后者的內(nèi)能多。如：1kg的15℃的水與1kg的25℃的水相比，因?yàn)榉肿訑?shù)相同，分子勢(shì)能相同，前者分子平均動(dòng)能小，所以后者的內(nèi)能多。比較兩個(gè)物體所含內(nèi)能多少時(shí)，目前我們只能討論相同物質(zhì)構(gòu)成的物體。顯然，物體內(nèi)能的多少與各分子動(dòng)能的大小有關(guān)，與分子的勢(shì)能大小有關(guān)，與分子的總量有關(guān)。 ③分子勢(shì)能與體積有關(guān)。分子間距離從10逐漸小，引力做正功，分子勢(shì)能減小，到時(shí)，分子間勢(shì)能減小到最小。 ②分子間勢(shì)能與分子間的距離的關(guān)系可用右圖來表示。宏觀上看物體分子勢(shì)能的變化可由物體的體積及物體所處的態(tài)（固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)）決定。因?yàn)榉肿娱g的距離r大于r0時(shí)分子間的合作用表現(xiàn)為引力，分子間的距離r小于r0時(shí)分子間的合作用表現(xiàn)為斥力，所以，當(dāng)分子間距離r大于r0時(shí)，分子間距離越大分子勢(shì)能越大，當(dāng)分子間距離r小于r0時(shí)，分子間距離越小分子勢(shì)能越大。因?yàn)榉肿娱g的相互作用力比較復(fù)雜—既存在相互作用的引力又有相互作用的斥力，所以分子勢(shì)能的規(guī)律也是復(fù)雜的。物體與地球間存在著相互作用力—重力，物體與地球間有間隙—高度，且距離可變。理論和實(shí)踐均已證明，溫度和分子的平均動(dòng)能有確定的函數(shù)關(guān)系，因此溫度是物體分子平均動(dòng)能的標(biāo)志。但由于分子運(yùn)動(dòng)的無規(guī)則性，每個(gè)分子的動(dòng)能都不相同，討論每個(gè)分子的動(dòng)能是無意義的。 ②溫度是物體分子平均動(dòng)能的標(biāo)志。 ①分子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能叫做分子的動(dòng)能。平均動(dòng)能的大小決定了物體所處的狀態(tài)，分子平均動(dòng)能大小的宏觀標(biāo)志是物體的溫度。即使一個(gè)物體在穩(wěn)定的狀態(tài)下，構(gòu)成物體的每個(gè)分子動(dòng)能的大小也是不相等的。二、內(nèi)能： 分子的動(dòng)能：由于組成任何物體的分子都是在不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，因此，構(gòu)成物體的每一個(gè)分子在任何時(shí)刻都具有動(dòng)能。 當(dāng)分子間的距離m時(shí)，分子間的引力和斥力相等，分子間不顯示作用力；當(dāng)分子間距離從增大時(shí)，分子間的引力和斥力都減小，但斥力小得快，分子間作用力表現(xiàn)為引力；當(dāng)分子間距離從減小時(shí)，斥力、引力都增在大，但斥力增大得快，分子間作用力表現(xiàn)為斥力。 ①分子間同時(shí)存在著引力和斥力，實(shí)際表現(xiàn)出來的分子力是分子引力和斥力的合力。 ②熱運(yùn)動(dòng)：分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)與溫度有關(guān)，因此分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)又叫做熱運(yùn)動(dòng)。 影響布朗運(yùn)動(dòng)明顯程度的因素：固體顆粒越小，撞擊它的液體分子數(shù)越少，這種不平衡越明顯；固體顆粒越小，質(zhì)量也小，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)易于改變，因此固體顆粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)越顯著。 布朗運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生原因：被液體分子或氣體分子包圍著的懸浮微粒（直徑約為mm，稱為“布朗微粒”），任何時(shí)刻受到來自各個(gè)方向的液體或氣體分子的撞擊作用不平衡，顆粒朝向撞擊作用較強(qiáng)的方向運(yùn)動(dòng)，使微粒發(fā)生了無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。 分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。已知宏觀的摩爾質(zhì)量M和摩爾體積V，通過常數(shù)N可以算出每個(gè)分子的質(zhì)量和體積。 1023個(gè)，這個(gè)常數(shù)叫做阿伏加德羅常數(shù)。 我們說物質(zhì)是由大量分子組成的，原因是分子太小了。第十四章 分子動(dòng)理論一、分子動(dòng)理論的基本內(nèi)容： 分子理論是認(rèn)識(shí)微觀世界的基本理論，主要內(nèi)容有三點(diǎn)。壓力傳感器：電容器的電容隨兩極板間的距離的變化而變化。無光照時(shí)，光敏電阻的阻值很大，流過電路的電流很小。雙金屬溫度傳感器：利用不同金屬材料材料的熱膨脹系數(shù)不同而制成雙金屬溫度傳感器進(jìn)行電路控制，如日光燈的啟動(dòng)器。當(dāng)房間失火時(shí)能感知出現(xiàn)的煙霧，能通過電路發(fā)出警報(bào)。于是各種代替、補(bǔ)充、延伸人的感覺器官功能的科學(xué)技術(shù)手段發(fā)展起來，出現(xiàn)了各種用途的傳感器。還有毫亨（mH），微亨（H）。單位是亨利（H）。 自感電動(dòng)勢(shì)的大小跟電流變化率成正比。在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫自感電動(dòng)勢(shì)。 同理，如將滑片P向左滑動(dòng)，線圈中原電流增強(qiáng)，電流磁場(chǎng)增強(qiáng)，穿過線圈的磁通量增加，產(chǎn)生感應(yīng)電流，其磁場(chǎng)阻礙原磁通量增強(qiáng)與原磁場(chǎng)反向而自上向下穿過線圈，據(jù)右手安培定則判定感應(yīng)電流方向與原電流反向，阻礙原電流增強(qiáng)。根據(jù)楞次定律，產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙原磁通量變小，所以感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向與原電流磁場(chǎng)同向，也向上。分析實(shí)例： 如圖所示，此時(shí)線圈中通有右示箭頭方向的電流，它建立的電流磁場(chǎng)B用右手安培定則判定，由下向上，穿過線圈。 如果原來, 則燈A是逐斷熄滅不再閃亮一下。自感現(xiàn)象分通電自感和斷電自感兩種, 其中斷電自感中“小燈泡在熄滅之前是否要閃亮一下”的問題, 如圖2所示, 原來電路閉合處于穩(wěn)定狀態(tài), L與并聯(lián), 其電流分別為, 方向都是從左到右。線圈越長(zhǎng), 單位長(zhǎng)度上的匝數(shù)越多, 截面積越大, 它的自感系數(shù)就越大。所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫做自感電動(dòng)勢(shì)。因此, 當(dāng)用一磁棒先后兩次從同一處用不同速度插至線圈中同一位置時(shí), 線圈里聚積的感應(yīng)電量相等, 但快插與慢插時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流不同, 外力做功也不同。 總結(jié)：計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式： 注意：公式中字母的含義，公式的適用條件及使用圖景。 參照俯示圖，這位置由于線圈長(zhǎng)邊是垂直切割磁感線，所以有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值，如從圖示位置轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，則圓運(yùn)動(dòng)線速度，在垂直磁場(chǎng)方向的分量應(yīng)為，（是線圈平面與磁場(chǎng)方向的夾角）。 邊，邊不切割，不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，．兩端等電勢(shì)，則輸出端M．N電動(dòng)勢(shì)為。 邊垂直磁場(chǎng)方向切割磁感線向紙里運(yùn)動(dòng)，同理產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)熱勢(shì)。 ——面積為S的紙圈，共匝，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，以角速度勻速轉(zhuǎn)坳，其轉(zhuǎn)軸與磁場(chǎng)方向垂直，則當(dāng)線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，線圈兩端有最大有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 如圖所示，AO導(dǎo)線長(zhǎng)L，以O(shè)端為軸，以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一周，所用時(shí)間，描過面積，（認(rèn)為面積變化由0增到）則磁通變化。 公式一般用于導(dǎo)體各部分切割磁感線的速度相同, 對(duì)有些導(dǎo)體各部分切割磁感線的速度不相同的情況, 如何求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)？如圖1所示, 一長(zhǎng)為l的導(dǎo)體桿AC繞A點(diǎn)在紙面內(nèi)以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng), 轉(zhuǎn)動(dòng)的區(qū)域的有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng), 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B, 求AC產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì), 顯然, AC各部分切割磁感線的速度不相等, , 且AC上各點(diǎn)的線速度大小與半徑成正比, 所以AC切割的速度可用其平均切割速度, 即, 故。 嚴(yán)格區(qū)別磁通量, 磁通量的變化量磁通量的變化率, 磁通量, 表示穿過研究平面的磁感線的條數(shù), 磁通量的變化量, 表示磁通量變化的多少, 磁通量的變化率表示磁通量變化的快慢, , 大, 不一定大。 公式中涉及到磁通量的變化量的計(jì)算, 對(duì)的計(jì)算, 一般遇到有兩種情況: 1)回路與磁場(chǎng)垂直的面積S不變, 磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化, 由, 此時(shí), 此式中的叫磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率, 若是恒定的, 即磁場(chǎng)變化是均勻的, 那么產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是恒定電動(dòng)勢(shì)。適用于自感現(xiàn)象。公式三: 。2)為v與B的夾角。公式二: 。注意: 1)該式普遍適用于求平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 ∴ 如果回路是匝串聯(lián)，則。 ，電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟穿過這個(gè)電路的磁通變化率成正比——法拉第電磁感應(yīng)定律。 ∴，M點(diǎn)電勢(shì)高，N點(diǎn)電勢(shì)低。為所用時(shí)間。 如圖所示。電磁感應(yīng)規(guī)律感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小: 由法拉第電磁感應(yīng)定律確定。2)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電路是否閉合無關(guān), 而產(chǎn)生感應(yīng)電流必須閉合電路。所產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流。 電磁感應(yīng)、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流I 電磁感應(yīng)是指利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的現(xiàn)象。如圖2所示，閉合圖形導(dǎo)線中的磁場(chǎng)逐漸增強(qiáng)，因?yàn)榭床坏角懈?，用右手定則就難以判定感應(yīng)電流的方向，而用楞次定律就很容易判定。用右手定則能判定的，一定也能用楞次定律判定，只是不少情況下，不如用右手定則判定的方便簡(jiǎn)單。 當(dāng)閉合電路中的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，用右手定則可判定感應(yīng)電流的方向。顯然，用第二種方法判斷更簡(jiǎn)捷。若直接從感應(yīng)電流的效果來分析：條形磁鐵向環(huán)內(nèi)插入過程中，環(huán)內(nèi)磁通量增加，環(huán)內(nèi)感應(yīng)電流的效果將阻礙磁通量的增加，由磁通量減小的方向運(yùn)動(dòng)。如圖1所示，在O點(diǎn)懸掛一輕質(zhì)導(dǎo)線環(huán)，拿一條形磁鐵沿導(dǎo)線環(huán)的軸線方向突然向環(huán)內(nèi)插入，判斷在插入過程中導(dǎo)環(huán)如何運(yùn)動(dòng)。這樣一個(gè)復(fù)雜的過程，可以用圖表理順如下： 楞次定律也可以理解為：感應(yīng)電流的效果總是要反抗（或阻礙）產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因，即只要有某種可能的過程使磁通量的變化受到阻礙，閉合電路就會(huì)努力實(shí)現(xiàn)這種過程： （1）阻礙原磁通的變化（原始表速）； （2）阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可理解為“來拒去留”，具體表現(xiàn)為：若產(chǎn)生感應(yīng)電流的回路或其某些部分可以自由運(yùn)動(dòng)，則它會(huì)以它的運(yùn)動(dòng)來阻礙穿過路的磁通的變化；若引起原磁通變化為磁體與產(chǎn)生感應(yīng)電流的可動(dòng)回路發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而回路的面積又不可變，則回路得以它的運(yùn)動(dòng)來阻礙磁體與回路的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而回路將發(fā)生與磁體同方向的運(yùn)動(dòng)； （3）使線圈面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢(shì)； （4）阻礙原電流的變化（自感現(xiàn)象）。正確的理解應(yīng)該是：通過感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向和原磁通的方向的相同或相反，來達(dá)到“阻礙”原磁通的“變化”即減或增。要注意理解“阻礙”和“變化”這四個(gè)字，不能把“阻礙”理解為“阻止”，原磁通如果增加，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)只能阻礙它的增加，而不能阻止它的增加，而原磁通還是要增加的。所謂阻礙原磁通的變化是指：當(dāng)原磁通增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)（或磁通）與原磁通方向相反，阻礙它的增加；當(dāng)原磁通減少時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁通方向相同，阻礙它的減少。我們把“引起感應(yīng)電流的那個(gè)變化的磁通量”叫做“原磁道”。 楞次定律是判斷感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向的定律，但它是通過感應(yīng)電流方向來表述的。 當(dāng)閉合電路中的磁通量發(fā)生變化引起感應(yīng)電流時(shí)，用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向。楞次定律： 1834年德國物理學(xué)家楞次通過實(shí)驗(yàn)總結(jié)出：感應(yīng)電流的方向總是要使感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。如果導(dǎo)體是閉合電路的一部分，或者線圈是閉合的，就產(chǎn)生感應(yīng)電流。 閉合回路中的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電流，這是初中學(xué)過的，其本質(zhì)也是閉合回路中磁通量發(fā)生變化。 （7）圖：同一鐵芯上兩個(gè)線圈，在滑動(dòng)變阻器的滑鍵P向右滑動(dòng)過程中。 （5）圖：同一平面內(nèi)的兩個(gè)金屬環(huán)A、B，B中通入電流，電流強(qiáng)度I在逐漸減小的過程中。 （3）圖：條形磁鐵插入線圈的過程中。 （1）圖：由彈簧或?qū)Ь€組成回路，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，先把它撐開，而后放手，到恢復(fù)原狀的過程中。 回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的條件是回路所圍面積中的磁通量變化，因此研究磁通量的變化是關(guān)鍵，由磁通量的廣義公式中（是B與S的夾角）看，磁