3-3熱學知識點總結講解

1、高中物理選修3-3知識點梳理、知識網(wǎng)絡r分子直徑數(shù)量級物質是由大量分子組成的Y阿伏加德羅常數(shù)-油膜法測分子直徑分 子 動 理 論廠分子動理論物體的內(nèi)能分子永不停息地做無規(guī)則運動 f擴散現(xiàn)象L布朗運動七分子間存在相互作用力，分子力的F r曲線分子的動能；與物體動能的區(qū)別分子的勢能；分子力做功與分子勢能變化的關系；-物體的內(nèi)能；影響因素；與機械能的區(qū)別Ep r曲線執(zhí)八、力學液體熱 八、 力 學 疋 律單晶體一一各向異性（熱、光、電等） 固晶體 多晶體一一各向同性（熱、光、電等） /有固定的熔、沸點 體 I非晶體一一各向同性（熱、光、電等）沒有固定的熔、沸點浸潤與不浸潤現(xiàn)象毛細現(xiàn)象舉例 飽和汽與飽和

2、汽壓 體積v 氣體體積與氣體分子體積的關系Y溫度T （或t） 熱力學溫標分子平均動能的標志P壓強的微觀解釋-壓強pS影響壓強的因素求氣體壓強的方法廠改變內(nèi)能的物理過程 做功 內(nèi)能與其他形式能的相互轉化-熱傳遞物體間（物體各部分間）內(nèi)能的轉移 熱力學第一定律能量轉化與守恒 v能量守恒定律I熱力學第二定律（兩種表述）一一熵一一熵增加原理k能源與環(huán)境常規(guī)能源.煤、石油、天然氣-新能源風能、水能、太陽能、核能、地熱能、海洋能等二、考點解析考點64 物體是由大量分子組成的阿伏羅德羅常數(shù)要求：1阿伏加德羅常數(shù)（Na= 6.02 1023mo1）是聯(lián)系微觀量與宏觀量的橋梁。設分子體積V。、分子直徑d、分子質

3、量m；宏觀量為物質體積 V、摩爾體積Vi、物質質量M、摩爾 質量卩、物質密度p（1）分子質量:卩 PV m =Na Na（固體、液體一般用此模型）C. D 將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標紙上，以坐標紙上邊長 方形的個數(shù)m （超過半格算一格，小于半格不算）E.用上述測量的物理量可以估算出單個油酸分子的直徑 考點66分子熱運動布朗運動1）擴散現(xiàn)象：不同物質彼此進入對方（分子熱運動）應用舉例：向半導體材料摻入其它元素1cm的正方形為單位，計算出輪廓內(nèi)正d =要求：I 。溫度越高，擴散越快。cm .、，V1（2）分子體積:V尸Na二 PNa（對氣體，V0應為氣體分子占據(jù)的空間大小）（3）分子直徑:

4、4d 3球體模型.Na 3二（2）=V36Voy jiI立方體模型.d = VVo （氣體一般用此模型）（對氣體，d應理解為相鄰分子間的平均距離） （4）分子的數(shù)量：MMVn 二 NA 二Na =Na 二 NaAApApyAyA固體、液體分子可估算分子質量、大?。ㄕJ為分子一個挨一個緊密排列 ）； 氣體分子不可估算大小，只能估算氣體分子所占空間、分子質量考點65用油膜法估測分子的大小（實驗、探究）要求：1C的內(nèi)容及實驗步驟 E在“用油膜法估測分子的大小”的實驗中，有下列操作步驟，請補充實驗步驟 中的計算式：A 用滴管將濃度為 0.05%的油酸酒精溶液逐滴滴入量筒中，記下滴入1mL的油酸酒精溶液的

5、滴數(shù) N ;B 將痱子粉末均勻地撒在淺盤內(nèi)的水面上，用滴管吸取濃度為0.05%的油酸酒精溶液，逐滴向水面上滴入，直到油酸薄膜表面足夠大，且不與器壁接觸為止，記下滴入的滴數(shù)n;擴散現(xiàn)象直接說明：組成物體的分子總是不停地做無規(guī)則運動，溫度越高分子運動越劇烈; 間 接 說明：分子間有間隙2 ）布朗運動：懸浮在液體中的固體微粒的無規(guī)則運動，不是液體分子的無規(guī)則運動！因微粒很小，所以 要用光學顯微鏡來觀察.布朗運動發(fā)生的原因是受到包圍微粒的液體分子無規(guī)則運動地撞擊的不平衡性造成的因而布朗運動說 明了分子在永不停息地做無規(guī)則運動.（1）布朗運動不是固體微粒中分子的無規(guī)則運動.（2）布朗運動不是液體分子的運

6、動.（3）課本中所示的布朗運動路線，不是固體微粒運動的軌跡.（4 ）微粒越小，溫度越高，布朗運動越明顯.注意：房間里一縷陽光下的灰塵的運動不是布朗運動.3）擴散現(xiàn)象是分子運動的直接證明；布朗運動間接證明了液體分子的無規(guī)則運動 考點67分子間的作用力要求：11）分子間引力和斥力一定同時存在，且都隨分子間距離的增大而減小，隨分子間距離的減小而增大，但 斥力變化快 2）實際表現(xiàn)出來的分子力是分子引力和斥力的合力。隨分子間距離的增大，分子力先變小后變大再變小。（注意：這是指 r從小于ro開始到增大到無窮大）3）分子力的表現(xiàn)及變化，對于曲線注意兩個距離，即ro （101m）與1Oro。，是物體分子平均動

7、能大小的標志。任何同 當分子間距離為ro （約為1010m）時，分子力為零, 分子勢能最小 當分子間距離r ro時，分子力表現(xiàn)為引力。當分子 間距離由ro增大時，分子力先增大后減小 當分子間距離rv ro時，分子力表現(xiàn)為斥力。當分子 間距離由ro減小時，分子力不斷增大4）分子間的相互作用力是由于分子中帶電粒子的相互作用 引起的。5）注意：壓縮氣體也需要力， 不說明分子間存在斥力作用， 壓縮氣體需要的力是用來反抗大量氣體分子頻繁撞擊容器 壁（活塞）時對容器壁（活塞）產(chǎn)生的壓力?？键c68 溫度和內(nèi)能要求：1溫度和溫標 1）溫度：反映物體冷熱程度的物理量（是一個宏觀統(tǒng)計概念） 溫度的物體，其分子平均

8、動能相同。（1）只有大量分子組成的物體才談得上溫度，不能說某幾個氧分子的溫度是多少多少。因為這幾個 分子運動是無規(guī)則的，某時刻它們的平均動能可能較大，另一時刻它們的平均動能也可能較小，無穩(wěn)定 的“冷熱程度”。（2）1C的氧氣和1C的氫氣分子平均動能相同，1 C的氧氣分子平均速率小于1C的氫氣分子平均速率。2） 熱力學溫度（T）與攝氏溫度 的關系為：T = t+273.15 （ K）說明：兩種溫度數(shù)值不同，但改變1K和1C的溫度差相同 0 K是低溫的極限，只能無限接近，但不可能達到。 這兩種溫度每一單位大小相同，只是計算的起點不同。攝氏溫度把1大氣壓下冰水混合物的溫度規(guī)定為0C,熱力學溫度把 1

9、大氣壓下冰水混合物的溫度規(guī)定為273K （即把273C規(guī)定為0K）,所以 T=t+273.3）分子動理論是熱現(xiàn)象微觀理論的基礎熱學包括：研究宏觀熱現(xiàn)象的熱力學、研究微觀理論的統(tǒng)計物理學統(tǒng)計規(guī)律：單個分子的運動都是不規(guī)則的、帶有偶然性的；大量分子的集體行為受到統(tǒng)計規(guī)律的支配內(nèi)能1）內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子無規(guī)則運動的動能和分子勢能的總和，是狀態(tài)量.改變內(nèi)能的方法有做功和熱傳遞，它們是等效的三者的關系可由熱力學第一定律得到 U = W+Q.2）決定分子勢能的因素從宏觀上看：分子勢能跟物體的體積有關。從微觀上看：分子勢能跟分子間距離r有關。3）固體、液體的內(nèi)能與物體所含物質的多少（分子數(shù)）、物體的溫度（

10、平均動能）和物體的體積（分子勢 能）都有關氣體：一般情況下，氣體分子間距離較大， 不考慮氣體分子勢能的變化 （即不考慮分子間的相互作用力）4 ）一個具有機械能的物體，同時也具有內(nèi)能；一個具有內(nèi)能的物體不一定具有機械能。它們之間可以轉 化5）理想氣體的內(nèi)能：理想氣體是一種理想化模型，理想氣體分子間距很大，不存在分子勢能，所以理想 氣體的內(nèi)能只與溫度有關。溫度越高，內(nèi)能越大。（1）理想氣體與外界做功與否，看體積，體積增大，對外做了功（外界是真空則氣體對外不做功） 體積減小，則外界對氣體做了功。（2）理想氣體內(nèi)能變化情況看溫度。（3） 理想氣體吸不吸熱，則由做功情況和內(nèi)能變化情況共同判斷。（即從熱力

11、學第一定律判斷） 6）理解內(nèi)能概念需要注意幾點:（1）內(nèi)能是宏觀量，只對大量分子組成的物體有意義，對個別分子無意義。（2 ）物體的內(nèi)能由分子數(shù)量（物質的量）、溫度（分子平均動能）、體積（分子間勢能）決定，與物體的宏觀機械運動狀態(tài)無關內(nèi)能與機械能沒有必然聯(lián)系.7）關于分子平均動能和分子勢能理解時要注意.（1）溫度是分子平均動能大小的標志，溫度相同時任何物體的分 子平均動能相等，但平均速率一般不等（分子質量不同）（2）分子力做正功分子勢能減少，分子力做負功分子勢能增加。（3） 分子勢能為零一共有兩處，一處在無窮遠處，另一處小于ro 分子力為零時分子勢能最小，而不是零。（4）理想氣體分子間作用力為零

12、，分子勢能為零，只有分子動能?？键c69晶體和非晶體晶體的微觀結構要求：1有確定熔點熔解和凝固時放 出的熱量相等廠多晶體如金屬-單晶體.1、無確定幾何形狀2、各向同性1、有確定幾何形狀2、制作晶體管、集成電路3、各向異性1、無確定幾何形狀2、無確定熔點 -3、各向同性非晶體液化過程中溫度會不斷改變，而不同溫度下物質由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)時吸收的熱量是不同的，所以非晶體沒有確定的熔化熱 1）只能用單晶體制作晶體管和集成電路2 ）具體到某種晶體，它可能只是某種物理性質各向異性較明顯。例：云母片就是導熱性明顯，方解石則 是透光性上明顯，方鉛礦則在導電性上明顯。但籠統(tǒng)提晶體就說各種物理性質是各向異性。3 ）同種

13、物質可能以晶體和非晶體兩種不同的形式出現(xiàn)，物質是晶體還是非晶體不是絕對的，在一定條件 下可以相互轉化。4） 通過X射線在晶體上的衍射實驗，發(fā)現(xiàn)各種晶體內(nèi)部的微粒按各自的規(guī)則排列，具有空間上的周期性。 有的物質組成它們的微粒能夠按照不同規(guī)則在空間分布，因此在不同條件下可以生成不同的晶體。例如：碳原子由于排列不同可以生成石墨或金剛石。5）晶體達到熔點后由固態(tài)向液態(tài)轉化，分子間距離要加大。此時晶體要從外界吸收熱量來破壞晶體的點 陣結構，所以吸熱只是為了克服分子間的引力做功，只增加了分子的勢能。考點70液體的表面張力現(xiàn)象要求：1說明：對浸潤和不浸潤現(xiàn)象、毛細現(xiàn)象的解釋不做要求液體一非晶體的微觀結構跟液

14、體非常相似1）表面張力：表面層分子比較稀疏，r r在液體內(nèi)部分子間的距離在 r左右，分子力幾乎為零。液體的表面層由于與空氣接觸，所以表面層里分子的分布比較稀疏、分子間呈引力作用，在這個力作用下，液體表面有收縮到最小的趨勢，這個力就是表面張力。太空中的液體，形狀由表面張力決定，由于使液體表面收縮至最小，故呈球狀。2）浸潤和不浸潤現(xiàn)象：附著層的液體分子比液體內(nèi)部毛細現(xiàn)象浸潤密上升不浸潤稀疏下降3）毛細現(xiàn)象：浸潤液體在細管中上升的現(xiàn)象，以及不浸潤液體在細管中下降的現(xiàn)象，稱為毛細現(xiàn)象。 對于一定液體和一定材質的管壁，管的內(nèi)徑越細，毛細現(xiàn)象越明顯。（1）管的內(nèi)徑越細，液體越高（2）土壤鋤松，破壞毛細管，

15、保存地下水分；壓緊土壤，毛細管變細，將水引上來（3）由于液體浸潤管壁，液面邊緣部分的表面張力斜向上方，這個力使管中液體向上運動，當管中液 體上升到一定高度，液體所受重力與液面邊緣所受向上的力平衡，液面穩(wěn)定在一定高度?？键c71 液晶要求：11）液晶具有流動性、光學性質各向異性.2）不是所有物質都具有液晶態(tài)，通常棒狀分子、碟狀分子和平板狀分子的物質容易具有液晶態(tài)。天然存 在的液晶不多，多數(shù)液晶為人工合成.3）向液晶參入少量多色性染料，染料分子會和液晶分子結合而定向排列，從而表現(xiàn)出光學各向異性。當 液晶中電場強度不同時，它對不同顏色的光的吸收強度也不一樣，這樣就能顯示各種顏色.4）在多種人體結構中都

16、發(fā)現(xiàn)了液晶結構.考點72氣體實驗定律理想氣體要求：1說明：氣體實驗定律的計算不做要求1） 探究一定質量理想氣體壓強p、體積V、溫度T之間關系，采用的是控制變量法2）三種變化：玻意耳定律：PV = C查理定律： P / T= C蓋一呂薩克定律：V/ T = CVTTTi T2Vi V2pi P2等溫變化圖線等容變化圖線等壓變化圖線提示: 等溫變化中的圖線為雙曲線的一支，等容（壓）變化中的圖線均為過原點的直線（之所以原點附近 為虛線，表示溫度太低了，規(guī)律不再滿足） 圖中雙線表示同一氣體不同狀態(tài)下的圖線，虛線表示判斷狀態(tài)關系的兩種方法 對等容（壓）變化，如果橫軸物理量是攝氏溫度t，則交點坐標為273

17、.153）理想氣體狀態(tài)方程理想氣體，由于不考慮分子間相互作用力，理想氣體的內(nèi)能僅由溫度和分子總數(shù)決定，與氣體的體積無關。對一定質量的理想氣體P卩2也，有（或-pv =恒定）4）氣體壓強微觀解釋：由大量氣體分子頻繁撞擊器壁而產(chǎn)生的，與溫度和體積有關。（1）氣體分子的平均動能，從宏觀上看由氣體的溫度決定（2）單位體積內(nèi)的分子數(shù) （分子密集程度），從宏觀上看由氣體的體積決定考點73 飽和汽和飽和汽壓要求：1說明：相對濕度的計算不做要求蒸發(fā)T只在液體表面進行并且在任何溫度下都能發(fā)生的汽化現(xiàn)象1汽化:沸騰T在液體表面和內(nèi)部同時 發(fā)生的劇烈的汽化現(xiàn)象沸騰只在一定溫度下才會發(fā)生，液體沸騰時的溫度叫做沸點，沸

18、點與溫度有關，大氣壓增大時沸點升 高2）飽和汽與飽和汽壓在密閉容器中的液面上同時進行著兩種相反的過程：一方面分子從液面飛出來；另一方面由于液面上 的汽分子不停地做無規(guī)則的熱運動，有的汽分子撞到液面上又會回到液體中去。隨著液體的不斷蒸發(fā)，液 面上汽的密度不斷增大，回到液體中的分子數(shù)也逐漸增多。最后，當汽的密度增大到一定程度時，就會達 到這樣的狀態(tài)：在單位時間內(nèi)回到液體中的分子數(shù)等于從液面飛出去的分子數(shù)，這時汽的密度不再增大， 液體也不再減少，液體和汽之間達到了平衡狀態(tài)，這種平衡叫做動態(tài)平衡。我們把跟液體處于動態(tài)平衡的 汽叫做飽和汽，把沒有達到飽和狀態(tài)的汽叫做未飽和汽。在一定溫度下，飽和汽的壓強一

19、定，叫做飽和汽 壓。未飽和汽的壓強小于飽和汽壓。飽和汽壓（1）飽和汽壓只是指空氣中這種液體蒸汽的分氣壓，與其他氣體的壓強無關。（2）飽和汽壓與溫度和物質種類有關。在同一溫度下，不同液體的飽和氣壓一般不同，揮發(fā)性大的液體飽和氣壓大；同一種液體的飽和氣壓隨 溫度的升高而迅速增大。對于某種液體而言單位時間、單位面積（液面）飛出的液體分子數(shù)只與溫度有關 （3） 將不飽和汽變?yōu)轱柡推姆椒ǎ航档蜏囟葴p小液面上方的體積等待（最終此種液體的蒸氣必然處于飽和狀態(tài)）3）空氣的濕度（1）空氣的絕對濕度：用空氣中所含水蒸氣的壓強來表示的濕度叫做空氣的絕對濕度。（2）空氣的相對濕度：相對濕度二水蒸氣的實際汽壓同溫度下

20、水的飽和汽壓相對濕度更能夠描述空氣的潮濕程度，影響蒸發(fā)快慢以及影響人們對干爽與潮濕感受。相對濕度大，人感覺潮濕；人們感到干爽是指相對濕度小。離飽和程度越遠，空氣相對濕度越小4）汽化熱液體汽化時體積會增大很多，分子吸收的能量不只是用于掙脫其他分子的束縛，還用于體積膨脹時克 服外界氣壓做功，所以汽化熱還與外界氣體的壓強有關?？键c74做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)能的兩種方式要求：11) 絕熱過程：系統(tǒng)只通過做功而與外界交換能量，它不從外界吸熱，也不向外界放熱兩種情況：絕熱材料變化迅速焦耳的兩個實驗：機械能轉化為內(nèi)能電能轉化為內(nèi)能2) 熱傳遞：熱傳導、熱對流、熱輻射3) 熱量和內(nèi)能不能說物體具有多少熱量，

21、只能說物體吸收或放出了多少熱量，熱量是過程量，對應一個過程。離開了熱傳遞，無法談熱量。不能說“物體溫度越高，所含熱量越多”。可以說物體具有多少內(nèi)能，因為內(nèi)能是狀態(tài)量對應一個狀態(tài)。改變物體內(nèi)能的兩種方式：做功和熱傳遞。做功是內(nèi)能與其他形式的能發(fā)生轉化；熱傳遞是不同物體(或同一物體的不同部分)之間內(nèi)能的轉移， 它們改變內(nèi)能的效果是相同的?？键c75熱力學第一定律能量守恒定律要求：I1)熱力學第一定律：(1)內(nèi)容：一個熱力學系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所做的功的和。(2 )數(shù)學表達式為： U = W+Q 絕熱：Q= 0;等溫： U = 0,如果是氣體向真空擴散，W = 0(3) 符號

22、法則：做功W熱量Q內(nèi)能的改變 U取正值“ +”外界對系統(tǒng)做功系統(tǒng)從外界吸收熱量系統(tǒng)的內(nèi)能增加取負值“一”系統(tǒng)對外界做功系統(tǒng)向外界放出熱量系統(tǒng)的內(nèi)能減少2)能量守恒定律:(1) 能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉化為另一種形式，或者從一個物體 轉移到別的物體，在轉化或轉移的過程中其總量不變。這就是能量守恒定律。(2) 第一類永動機：不消耗任何能量，卻可以源源不斷地對外做功，人們把這種不消耗能量的永動機 叫第一類永動機。根據(jù)能量守恒定律，任何一部機器，只能使能量從一種形式轉化為另一種形式，而不能無中生有地制 造能量，因此第一類永動機是不可能制成的考點76熱力學第二定律要求：11

23、) 可逆與不可逆過程(1 )熱傳導的方向性：熱傳導的過程可以自發(fā)地由高溫物體向低溫物體進行，但相反方向卻不能自發(fā) 地進行，即熱傳導具有方向性，是一個不可逆過程。(2)說明： “自發(fā)地”過程就是在不受外來干擾的條件下進行的自然過程。 熱量可以自發(fā)地從高溫物體傳向低溫物體，熱量卻不能自發(fā)地從低溫物體傳向高溫物體。 要將熱量從低溫物體傳向高溫物體，必須有“外界的影響或幫助”，就是要由外界對其做功才能完成。電冰箱、空調就是例子。2) 熱力學第二定律的兩種表述 克勞修斯表述：熱量不能 自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體。 開爾文表述：不可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響。3）熱機 熱機是把內(nèi)能轉化為機械能的裝置。其原理是熱機從熱源吸收熱量Qi，推動活塞做功 W，然后向冷凝器釋放熱量 Q2。 由能量守恒定律可得