高中物理(第十三章 热学)知识点总结大全

第一节 分子动理论

一、物体由大量分子组成

1、 物体是由大量分子组成的，除一些有机物质的大分子外，一般分子直径的数量级为10-10m。

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2、 阿伏加德罗常数（NA＝6.02×1023mol1）是联系微观量与宏观量的桥梁。

设分子体积V0、分子直径d、分子质量m；宏观量为．物质体积V、摩尔体积V1、物质质量M、摩尔质量μ、物质密度ρ。 （1）分子质量：m=NA=VNA

V1＝（2）分子体积：V0＝ NAPNA（对气体，V0应为气体分子占据的空间大小） （3）分子的数量：n=MNA=VMVNA=NA=N V1V1A固体、液体分子可估算分子质量、大小(认为分子一个挨一个紧密排列)；气体分子不

可估算大小，只能估算气体分子所占空间、分子质量。 三、分子热运动 布朗运动

1. 扩散现象：不同物质彼此进入对方（分子热运动）。温度越高，扩散越快。

扩散现象说明：组成物体的分子总是不停地做无规则运动，温度越高分子运动越剧烈；分子间有间隙

2. 布朗运动：悬浮在液体中的固体微粒的无规则运动，不是液体分子的无规则运动！

布朗运动发生的原因是受到包围微粒的液体分子无规则运动地撞击的不平衡性造成的．因而布朗运动说明了（或“反映了”）分子在永不停息地做无规则运动．

布朗运动也是永不信息的。

灰尘在空气中的无规则运动是空气的扰动导致的，经过一定时间会停止（尘埃落定），所以灰尘的运动不是布朗运动。一般肉眼可见的物体的运动不是布朗运动。

①布朗运动不是固体微粒中分子的无规则运动． ②布朗运动不是液体分子的运动．

③课本中所示的布朗运动路线，不是固体微粒运动的轨迹． ④微粒越小，温度越高，布朗运动越明显．

（3）扩散现象是分子运动的直接证明；布朗运动间接证明了液体分子的无规则运动 三、分子间的作用力

（1）分子间引力和斥力一定同时存在，且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，但斥力变化快。

（2）实际表现出来的分子力是分子引力和斥力的合力。随分子间距离的增大，分子力先变小后变大再变小。（注意：这是指 r从小于r0开始到增大到无穷大）。

（3）分子力的表现及变化，对于曲线注意两个距离，即r0（10子间距离为r0（约为10

－10

－10

m）与10r0。①当分

m）时，分子力为零，分子势能最小；②当分子间距离r＞r0时，

分子力表现为引力。当分子间距离由r0增大时，分子力先增大后减小；③当分子间距离r＜r0时，分子力表现为斥力。当分子间距离由r0减小时，分子力不断增大

★一般固体和液体分子可认为是一个紧挨一个排布，分子间距近似为r0，在压缩时分子力表现为斥力，所以固体和液体很难被压缩。而一般来说气体分子之间的距离大于10 r0，分子力主要还是表现为引力，气体分子很难被压缩主要是气体压强的作用，即与单位面积上分子撞击器壁的猛烈程度有关。 四、温度和内能

1. 温度：反映物体冷热程度的物理量（是一个宏观统计概念），是物体分子平均动能大小

的标志。任何同温度的物体，其分子平均动能相同。

2. 热力学温度(T)与摄氏温度(t)的关系为：T＝t+273.15（K）

说明：①两种温度数值不同，但改变1 K和1℃的温度差相同。②0K是低温的极限，只能无限接近，但不可能达到。③这两种温度每一单位大小相同，只是计算的起点不同。摄氏温度把1大气压下冰水混合物的温度规定为0℃，热力学温度把1大气压下冰水混合物的温度规定为273K（即把－273℃规定为0K）。. 五、物体的内能：

（1）内能是物体内所有分子无规则运动的动能和分子势能的总和，是状态量．

（2）决定分子势能的因素：宏观---分势能跟物体的体积有关。微观---子势能跟分子间距离r有关。

（3）固体、液体的内能与物体物质的量（分子数）、物体的温度（平均动能）和物体的体积（分子势能）都有关

气体：一般情况下，气体分子间距离较大，不考虑气体分子势能的变化（即不考虑分子间的相互作用力），这种简化模型称为理想气体微观模型。

（4）理想气体的内能：理想气体是一种理想化模型，理想气体分子间距很大，不存在分子

势能，所以理想气体的内能只与温度有关。温度越高，内能越大。

①理想气体与外界做功与否，看体积，体积增大，对外做了功（外界是真空则气体对外不做功），体积减小，则外界对气体做了功。

②理想气体内能变化情况看温度。

③理想气体吸不吸热，则由做功情况和内能变化情况共同判断。（即

EP x 0 r0 从热力学第一定律判断）

（5）一个具有机械能的物体，同时也具有内能；一个具有内能的物体不一定具有机械能。 （6）★关于分子平均动能和分子势能理解时要注意．

①温度相同的物体，分子运动的平均速率不一定相同（分子质量不一定不同），分子运．．．动的总动能或总内能不一定相同。 ．．．

②分子力做正功分子势能减少，分子力做负功分子势能增加。

③分子势能为零一共有两处，一处在无穷远处，另一处小于r0。分子力为零时分子势能．．．．．．．．．．最小，而不是零。 ．．．．．．．

④理想气体分子间作用力为零，分子势能为零，只有分子动能。 五、气体分子运动的统计规律

1. 在温度一定的情况下，某种气体分子的速率分布是确定的。 2. 气体中大多数分子的速率都接近某个数值，比这个数值速率大和速率小的分子数所占比

率是很小的。即分子数随速率的分布呈现出“中间多，两头少”的分布规律。 3. 温度变化时，分子的平均速率变大，但不是每个分子的速率都增大。

第二节 固体、液体和气体

一、晶体和非晶体 晶体的微观结构

有确定熔点 晶

熔解和凝固时放出的体

热量相等

固体

非晶体

1、无确定几何形状 2、无确定熔点 3、各向同性

多晶体 如金属

1、无确定几何形状 2、各向同性

1、有确定几何形状

2、制作晶体管、集成电路 3、各向异性

单晶体

（因为微观粒子的排列是不规则的）

1、 具有确定熔点是一切晶体（单晶和多晶）的宏观特性，是晶体和非晶体的主要区别。 2、 同一种物质微粒可能形成不同的晶体结构。 3、 利用人工的方法可以使晶体转变为非晶体。 二、液体的表面张力现象

表面张力：表面层分子的分布比较稀疏、分子间呈引力作用，在这个力作用下，液体表面有收缩到最小的趋势，这个力就是表面张力。 三、液晶

1、液晶具有流动性、光学性质各向异性．

2、不是所有物质都具有液晶态，通常棒状分子、碟状分子和平板状分子的物质容易具有液晶态。天然存在的液晶不多，多数液晶为人工合成．

3、向液晶参入少量多色性染料，染料分子会和液晶分子结合而定向排列，从而表现出光学各向异性。当液晶中电场强度不同时，它对不同颜色的光的吸收强度也不一样，这样就能显示各种颜色．

四、气体实验定律 理想气体

1. 探究一定质量理想气体压强p、体积V、温度T之间关系，采用的是控制变量法

2. 三种变化：

玻意耳定律：PV＝C 查理定律： P / T＝C 盖—吕萨克定律：V/ T＝C

p T1 O T1＜T2

T2 V

O V1＜V2 p V1 V2 T

O p1＜p2

等温变化图线 等容变化图线 等压变化图线

提示：①等温变化中的图线为双曲线的一支，等容（压）变化中的图线均为过原点的直线（之所以原点附近为虚线，表示温度太低了，规律不再满足）；②图中双线表示同一气体不同状态下的图线，虚线表示判断状态关系的两种方法；③对等容（压）变化，如果横轴物理量是摄氏温度t，则交点坐标为－273.15 1. 理想气体状态方程：

理想气体，由于不考虑分子间相互作用力，理想气体的内能仅由温度和分子总数决定 ，与气体的体积无关。对一定质量的理想气体，有

V p1 p2 T

p1V1p2V2pv（或恒定）

T1T2T2. 气体压强微观解释：由大量气体分子频繁撞击器壁而产生的，与温度和体积有关。

①气体分子的平均动能，从宏观上看由气体的温度决定

②单位体积内的分子数(分子密集程度)，从宏观上看由气体的体积决定 五、饱和汽和饱和汽压

1、饱和汽压：

（1）饱和汽压只是指空气中这种液体蒸汽的分气压，与其他气体的压强无关。 （2）饱和汽压与温度和物质种类有关。在同一温度下，不同液体的饱和气压一般不同，挥发性大的液体饱和气压大；同一种液体的饱和气压随温度的升高而迅速增大。

（3）将不饱和汽变为饱和汽的方法：①降低温度②减小液面上方的体积③等待（最终此种液体的蒸气必然处于饱和状态）（4）饱和汽压与体积无关。

2、空气的湿度 （1）空气的绝对湿度：用空气中所含水蒸气的压强来表示的湿度叫做空气的绝对湿度。

（2）空气的相对湿度：相对湿度水蒸气的实际汽压（不做计算要求）

同温度下水的饱和汽压相对湿度更能够描述空气的潮湿程度，影响蒸发快慢以及影响人们对干爽与潮湿感受。 3、汽化热：液体汽化时体积会增大很多，分子吸收的能量不只是用于挣脱其他分子的束缚，还用于体积膨胀时克服外界气压做功，所以汽化热还与外界气体的压强有关。

第三节、热力学基础

（一）改变物体内能的两种方式：做功和热传递，两者是等效的。

1. 做功改变内能的例子：擦火柴、锯条锯木头、迅速压缩空气使棉花点燃、气体膨胀、电热丝发热（电流做功）等。

2.热传递的方式有：传导、对流、辐射，热传递的条件是物体间有温度差。 （二）热力学第一定律：

符号法则：外界对物体做功，W取正值，物体对外界做功，W取负值；吸收热量Q取正值，物体放出热量Q取负值；物体内能增；

取正值，物体内能减少，

取负值。

PVK(常量）★★★一定质量的理想气体问题讨论分析主要抓住两个公式 T

UWQ（三）能的转化和守恒定律

能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式或从一个物体转移到另一个物体。在转化和转移的过程中，能的总量不变，这就是能量守恒定律。 （四）热力学第二定律

(1)克劳修斯表述(热传导的方向性)：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化．

(2)开尔文表述(机械能和内能转化的方向性)：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化．(第二类永动机不可能制成)

热力学第二定律揭示了涉及热现象的宏观过程都有方向性。

（3）热力学第二定律的微观实质是：与热现象有关的自发的宏观过程，总是朝着分子热运动状态无序性增加的方向进行的。

（4）熵是用来描述物体的无序程度的物理量。物体内部分子热运动无序程度越高，物体的熵就越大。 （五）说明的问题

1. 第一类永动机是永远无法实现的，它违背了能的转化和守恒定律。

2. 第二类永动机也是无法实现的，它虽然不违背能的转化和守恒定律，但却违背了热力学第二定律。

（六）能源和可持续发展 1. 能量与环境

（1）温室效应：化石燃料燃烧放出的大量二氧化碳，使大气中二氧化碳的含量大量提高，导致“温室效应”，使得地面温度上升，两极的冰雪融化，海平面上升，淹没沿海地区等不良影响。

（2）酸雨污染：排放到大气中的大量二氧化硫和氮氧化物等在降水过程中溶入雨水，使其形成酸雨，酸雨进入地表、江河、破坏土壤，影响农作物生长，使生物死亡，破坏生态平衡，同时腐蚀建筑结构、工业装备、动力和通讯设备等，还直接危害人类健康。 2. 能量耗散和能量

（1）能量耗散：在能量转化过程中，一部分机械能转变成内能，而这些内能最终流散到周围的环境中，我们没有办法把这些流散的内能重新收集起来加以利用，这种现象叫做能量的耗散。

（2）能量降退：从可被利用的价值来看，内能较之机械能、电能等，是一种低品质的能量。能量耗散不会使能的总量减少，却会导致能量品质的降低。