高三物理复习3-3热学必背

高中物理3-3热学必背知识点一、分子动理论1、物体是由大量分子组成的分子体积:分子体积很小，它的直径数量级是10-10m分子质量:分子质量很小，一般分子质量的数量级是10-26kg微观量：分子体积V0、分子直径d、分子质量m0宏观量：物质体积V、摩尔体积VA、物体质量m、摩尔质量M、物质密度ρ。联系桥梁：阿伏加德罗常数（NA＝6.02×1023mol－1）AVMVm（1）分子质量：AA0NVNMNmmA（2）分子体积：AA0NMNVNVVA＝＝（对气体，V0应为气体分子占据的空间大小）（3）分子大小：(数量级10-10m)○1球体模型．30)2(34dNMNVVAAA直径306Vd（固、液体一般用此模型）油膜法估测分子大小：SVdS—单分子油膜的面积，V—滴到水中的纯油酸的体积○2立方体模型．30=Vd（气体一般用此模型；对气体，d应理解为相邻分子间的平均距离）注意：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)；气体分子间距很大，大小可忽略，不可估算大小，只能估算气体分子所占空间、分子质量。（4）分子的数量：AANMVNMmnNNA或者AANMVNVVnNNAA2、分子永不停息地做无规则运动（1）扩散现象：不同物质彼此进入对方的现象。温度越高，扩散越快。直接说明了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。（2）布朗运动：悬浮在液体中的固体微粒的无规则运动。发生原因是固体微粒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．因而间接．．说明了液体分子在永不停息地做无规则运动．①布朗运动是固体微粒的运动而不是固体微粒中分子的无规则运动．②布朗运动反映液体分子的无规则运动但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，布朗运动越明显；温度越高，布朗运动越明显．⑤能在液体（或气体）中做布朗运动的微粒都是很小的，一般数量级在10-6m，这种微粒肉眼是看不到的，必须借助于显微镜。3、分子间存在相互作用的引力和斥力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，实际表现出的分子力是分子引力和分子斥力的合力③分子力的表现及变化，对于曲线注意两个距离，即平衡距离r0（约10－10m）与10r0。（ⅰ）当分子间距离为r0时，分子力为零。（ⅱ）当分子间距r＞r0时，引力大于斥力，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（ⅲ）当分子间距r＜r0时，斥力大于引力，分子力表现为斥力。当分子间距离由r0减小时，分子力不断增大注意：压缩气体也需要力，不说明分子间存在斥力作用，压缩气体需要的力是用来反抗大量气体分子频繁撞击容器壁（活塞）时对容器壁（活塞）产生的压力。二、温度和内能1、统计规律：单个分子的运动都是不规则的、带有偶然性的；大量分子的集体行为受到统计规律的支配。多数分子速率都在某个值附近，满足“中间多，两头少”的分布规律。2、分子平均动能：物体内所有分子动能的平均值。①温度是分子平均动能大小的标志。②温度相同时任何物体的分子平均动能相等，但平均速率一般不等（分子质量不同）．③1℃的氧气和1℃的氢气分子平均动能相同，1℃的氧气分子平均速率小于1℃的氢气分子平均速率。3、分子势能(1)一般规定无穷远处分子势能为零，(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)分子势能与分子间距离r0关系①当r＞r0时，r增大，分子力为引力，分子力做负功分子势能增大。②当r＞r0时，r减小，分子力为斥力，分子力做负功分子势能增大。③当r=r0（平衡距离）时，分子势能最小（为负值）(3)决定分子势能的因素：从宏观上看：分子势能跟物体的体积有关。（注意体积增大，分子势能不一定增大）从微观上看：分子势能跟分子间距离r有关。4、内能：物体内所有分子无规则运动的动能和分子势能的总和PKEENE内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．改变内能的方法有做功和热传递，它们是等效的．三者的关系可由热力学第一定律得到ΔU＝W+Q．内能是宏观量，只对大量分子组成的物体有意义，对个别分子无意义。2）决定分子势能的因素从宏观上看：分子势能跟物体的体积有关。从微观上看：分子势能跟分子间距离r有关。3）固体、液体的内能与物体所含物质的量（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）4）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。内能与机x0EPr0械能没有必然联系．它们之间可以转化5）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。（即从热力学第一定律判断）6）关于分子平均动能和分子势能理解时要注意．（1）温度是分子平均动能大小的标志，温度相同时任何物体的分子平均动能相等，但平均速率一般不等（分子质量不同）．（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。三、热力学定律和能量守恒定律1、改变物体内能的两种方式：做功和热传递。①等效不等质：做功是内能与其他形式的能发生转化；热传递是不同物体（或同一物体的不同部分）之间内能的转移，它们改变内能的效果是相同的。②概念区别：温度、内能是状态量，热量和功则是过程量，热传递的前提条件是存在温差，传递的是热量而不是温度，实质上是内能的转移．2、热力学第一定律(1)内容：一般情况下，如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过程，外界对物体做的功W与物体从外界吸收的热量Q之和等于物体的内能的增加量ΔU(2)数学表达式为：ΔU＝W+Q(3)符号法则：(4)绝热过程Q＝0，关键词“绝热材料”或“变化迅速”(5)对理想气体：①ΔU取决于温度变化，温度升高ΔU0，温度降低ΔU0②W取决于体积变化，v增大时，气体对外做功，W0；v减小时，外界对气体做功，W0；③特例：如果是气体向真空扩散，W＝03、能量守恒定律：（1）能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变。这就是能量守恒定律。（2）第一类永动机：不消耗任何能量，却可以源源不断地对外做功的机器。（违背能量守恒定律）4、热力学第二定律（1）热传导的方向性：热传导的过程可以自发地由高温物体向低温物体进行，但相反方向却不能自发地进行，即热传导具有方向性，是一个不可逆过程。（2）说明：①“自发地”过程就是在不受外来干扰的条件下进行的自然过程。②热量可以自发地从高温物体传向低温物体，热量却不能自发地从低温物体传向高温物体。③热量可以从低温物体传向高温物体，必须有“外界的影响或帮助”，就是要由外界对其做功才能完成。（3）热力学第二定律的两种表述①克劳修斯表述：不可能使热量从低温物体传向高温物体而不引起其他变化。②开尔文表述：不可能从单一热源吸收热量，使之完全变为有用功而不引起其他变化。（4）热机①热机是把内能转化为机械能的装置。其原理是热机从高温热源吸收热量Q1，推动活塞做功W，然后向低温热源（冷凝器）释放热量Q2。（工作条件：需要两个热源）②由能量守恒定律可得：Q1=W+Q2③我们把热机做的功和它从热源吸收的热量的比值叫做热机效率，用η表示，即η=W/Q1④热机效率不可能达到100%（5）第二类永动机①设想：只从单一热源吸收热量，使之完全变为有用的功而不引起其他变化的热机。②第二类永动机不可能制成，不违反热力学第一定律或能量守恒定律，违反热力学第二定律。原因：尽管机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化成机械能而不引起其他变化；机械能和内能的转化过程具有方向性。（6）推广：与热现象有关的宏观过程都是不可逆的。例如；扩散、气体向真空的膨胀、能量耗散。（7）熵和熵增加原理①热力学第二定律微观意义：一切自然过程总是沿着分子热运动无序程度增大的方向进行。②熵：衡量系统无序程度的物理量，系统越混乱，无序程度越高，熵值越大。③熵增加原理：在孤立系统中，一切不可逆过程必然朝着熵增加的方向进行。热力学第二定律也叫做熵增加原理。（8）能量退降：在熵增加的同时，一切不可逆过程总是使能量逐渐丧失做功的本领，从可利用状态变成不可利用状态，能量的品质退化了。（另一种解释：在能量转化过程中，总伴随着内能的产生，分子无序程度增加，同时内能耗散到周围环境中，无法重新收集起来加以利用）5、热力学第三定律：不可能通过有限的过程把一个物体冷却到绝对零度。热力学第三定律不阻止人们想办法尽可能地接近绝对零度。6、能源与环境能量耗散：各种形式的能量向内能转化，无序程度较小的状态向无序程度较大的状态转化。能量耗散虽然不会使能的总量不会减少，却会导致能的品质降低，它实际上将能量从可用的形式降级为不大可用的形式，煤、石油、天然气等能源储存着高品质的能量，在利用它们的时候，高品质的能量释放出来并最终转化为低品质的内能。故能量虽然不会减少但能源会越来越少，所以要节约能源。三种常规能源是：煤、石油、天然气。石油和煤燃烧产生的二氧化碳增加了大气中的二氧化碳的含量，产生了温室效应，引发了一系列问题，如：两的冰雪融化，海平面上升，海水倒灌，耕地盐碱化……这些都是自然对人类的报复。还有一些问题，如：煤燃烧时形成的二氧化硫等物质使雨水形成“酸雨”。开发和利用新能源：新能源主要指太阳能、生物能、风能、水能等。这些能源一是取之不尽、用之不竭，二是不会污染环境等等。四、固体1．晶体和非晶体（1）在外形上，晶体具有确定的几何形状，而非晶体则没有。（2）在物理性质上，晶体具有各向异性，而非晶体则是各向同性的。（3）晶体具有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点。做功W热量Q内能的改变ΔU取正值“+”外界对系统做功系统从外界吸收热量系统的内能增加取负值“－”系统对外界做功系统向外界放出热量系统的内能减少x0EPr0（4）晶体和非晶体并不是绝对的，它们在一定条件下可以相互转化。例如把晶体硫加热熔化（温度不超过300℃）后再倒进冷水中，会变成柔软的非晶体硫，再过一段时间又会转化为晶体硫。2．多晶体和单晶体单个的晶体颗粒是单晶体，由单晶体杂乱无章地组合在一起是多晶体。多晶体具有各向同性。3．晶体的各向异性及其微观解释在物理性质上，晶体具有各向异性，而非晶体则是各向同性的。通常所说的物理性质包括弹性、硬度、导热性能、导电性能、光的折射性能等。晶体的各向异性是指晶体在不同方向上物理性质不同，也就是沿不同方向去测试晶体的物理性能时测量结果不同。需要注意的是，晶体具有各向异性，并不是说每一种晶体都能在各物理性质上都表现出各向异性。晶体内部结构的有规则性，在不同方向上物质微粒的排列情况不同导致晶体具有各向异性。五、液体1.液体的微观结构及物理特性（1）从宏观看因为液体介于气体和固体之间，所以液体既像固体具有一定的体积，不易压缩，又像气体没有形状，具有流动性。（2）从微观看有如下特点①液体分子密集在一起，具有体积不易压缩；②分子间距接近固体分子，相互作用力很大；③液体分子在很小的区域内有规则排列，此区域是暂时形成的，边界和大小随时改变，并且杂乱无章排列，因而液体表现出各向同性；④液体分子的热运动虽然与固体分子类似，但无长期固定的平衡位置，可在液体中移动，因而显示出流动性，且扩散比固体快。2．液体的表面张力如果在液体表面任意画一条线，线两侧的液体之间的作用力是引力，它的作用