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物理选修3-3知识点总结

第七章 分子动理论
一.物体是由大量分子组成的
热学中的分子：分子是具有各种物质的化学性质的最小微粒。实际上，构成物质的单元是多种多样的，或是原子（如金属）或是离子（如有机物），在热学中，由于这些粒子做热运动时遵从相同的规律，所以统称为分子
计算式常用的分子模型：
① 固体和液体可看成是一个紧挨一个的球形分子排列而成的，忽略分子间的空隙，如图所示
其中V表示分子的体积，d表示分子直径（也可以表示分子间距离）
② 气体分子间的空隙很大，可以把气体分成若干个小立方体，气体分子位于每一个小立方体的中心，如图所示
d=3v 其中V表示气体分子的活动范围，不能表示气体分子体积（因为气体的分子体积不可求，所以在任何情况下都不能使用气体的分子体积）。D仅表示分子间距离
（一） 油膜法估测分子直径实验（除一些生物大分子外，分子直径的数量级为10-10m）
原理d=VS V表示一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积，S表示形成的油膜面积

方法：把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，在水面上形成油酸薄膜，假设薄膜是由单层的油酸分子组成的，并把油酸分子简化成一个紧挨一个紧密排列的球型，如上图所示，则油膜的厚度认为是油酸分子的直径
实验步骤及注意事项：
① 用酒精溶液及清水清洗浅盘，充分洗去油污，粉尘，以免给实验带来误差；
② 配置油酸酒精溶液，浓度A=溶质溶质+溶剂 （其中溶液要现配现用，因为酒精易挥发，酒精的作用是稀释）
③ 用注射器或滴管将油酸酒精溶液一滴一滴的滴入量筒中，并记下N滴油酸酒精溶液的总体积V。（则一滴油酸酒精溶液的体积为VN）滴数不易过多，容易记错，也不能太少，不好测量
④ 向浅盘里倒入2cm深的水，并将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上
⑤ 用注射器或滴管将油酸酒精溶液滴在水面上一滴，待油酸薄膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔描出油膜的形状
⑥ 将玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S （不足半格舍去，多余半格算一格） 则d=AVNS
⑦ 重复上述实验步骤
（三）阿伏加德罗常数 1mol任何物质都含有相同的粒子数NA=6.02×1023mol-1
阿伏加德罗常数是连接宏观和微观的桥梁，设物体质量为m，体积V，个数N，摩尔质量MA,摩尔体积VA,，分子质量m0,分子体积V0则

二.分子的热运动
（一）扩散现象：不同物质彼此进入对方的现象。
扩散速度：V固态＜V液态＜V气态
影响因素：①扩散现象的显著程度与温度有关，温度越高，扩散越快②现象的显著程度还受到“已进入对方”分子浓度的限制
扩散现象的意义：从微观机理上看，扩散现象说明了物质分子都在永不停息地做无规则运动，是分子永不停息做无规则运动的直接证据。
（二）布朗运动：悬浮在液体或气体中的固体颗粒的无规则运动
产生原因：受力的不平衡性
影响因素：①受温度影响，温度越高，布朗运动越剧烈；②颗粒越小越明显
注:布朗运动是固体微粒的无规则运动，不是分子热运动，但是间接反映了分子的热运动
布朗颗粒肉眼不可见，只能在显微镜先观察到
图片反映的是每隔相同的时间布朗颗粒的位置的连线，因为微观运动不符合宏观规律，所以无法测出布朗运动的实际轨迹
（二） 热运动：因为分子的无规则运动与温度有关，所以分子的运动又称为热运动

三.分子间的作用力
分子间同时存在相互作用的引力和斥力，引力斥力同增同减，但斥力变化比引力快
r＜r0时，斥力大于引力，分子力表现为斥力
r0＜ r＜10r0时，斥力小于引力，分子力表现为斥力
r=r0，斥力等于引力，分子力为0
r>10r0，引力和斥力几乎为0，分子间作用力几乎可以忽略不计

分子动理论：①物体是由大量分子组成的；②分子在永不停息地做无规则运动；③分子之间存在着引力和斥力
四.温度和温标
1. 温度：宏观上的温度表示物体的冷热程度，微观上的温度是物体大量分子热运动平均动能的标志
2. 温标：温度的数值表示方法
摄氏学温标：规定冰水混合物的温度为0℃，沸水的温度为100℃，0-100之间分成100等份，每一份为1℃。用t表示
热力学温标（也叫开氏温标）：七个基本单位之一，用T表示，T=273.15+t℃
3. 平衡态：在没有外界影响的情况下，系统所有的性质都不随时间变化的稳定状态
4. 热平衡定律：也叫热力学第零定律，如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡。

五.内能
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
1． 分子动能
定义：组成物体的每个分子由于不停的运动而具有的动能
（1） 由于分子永不停息地做无规则运动，所以不论温度高低，分子的动能都不会为零
（2） 决定因素：①分子的平均动能（即物体的温度，温度是决定分子平均动能的唯一标志）
②物体所含的分子数目
2.分子势能
定义：分子间存在着分子力，因此分子组成的系统也具有分子势能，分子势能的大小由分子间的相互位置决定

分子间距离
r=r0
r>r0
r＜r0
分子力做功

分子间距离增大时，分子力做负功
分子间距离减小时，分子力做负功
分子势能
最小
随分子间距离的增大而增大
随分子间距离的减小而增大
分子力
等于零
表现为引力
表现为斥力
3.内能：物体中所有分子做热运动动能和分子势能的总和，叫物体的内能
（1）内能的决定因素：
在宏观上物体的内能取决于物体所含物质的量，温度和体积
在微观上物体的内能取决于物体所含分子的总数，分子的平均动能和分子间的距离
（2）比较物体内能的大小和判断物体内能的改变方法：
①当物体的质量一定时，所含分子数就一定；
②当物体温度一定时，物体内部分子的平均动能就一定；
③当物体的体积不变时，物体内部分子间的相对位置就不变，分子势能也不变；
④当物体发生物态变化时，要吸收或放出热量，使物体的温度或体积发生改变，物体的内能也随之改变。
（3）注意：①单个分子无内能可言，内能是物体内大量分子热运动和相对位置决定的能；
②内能与宏观的机械能是两种不同的能；
③温度与宏观的运动无关
（4）改变内能的两种方式：做功和热传递
做功：其他形式的能转化成物体的内能
热传递：内能的转移，前提条件是由温差，传递的是热量
若题中说道“迅速”，就意味着无热交换，即是一个绝热的过程
温度是状态量，热量是过程量

第九章 固态，液态和物态变化
一.固体

有无固定熔点
有无规则的几何外形
物理性质和方向性
单晶体
有
有
各向异性
多晶体
有
无
各向同性
非晶体
无
无
各向同性
注：1.有无固定的熔点是区分晶体和非晶体的重要标志，而不是几何外形
2.多晶体是单晶体的聚合体，所以没有规则的几何外形
3.规则几何图形也可以称为空间上具有周期性
4.晶体和非晶体不是固定的，在一定条件下可以相互转化
5.组成晶体的物质微粒依照一定的规则在空间中整齐的排列，晶体中物质微粒的相互作用很强，微粒的热运动不足以克服它们的相互作用而远离，微粒的热运动表现为在一定的平衡位置附近不停地做微小的振动
常见的晶体和非晶体：
（1）常见的晶体：石英，云母，明矾，食盐，硫酸铜，蔗糖，味精，雪花
说明：雪花是水蒸气凝华时形成的晶体，它们的形状虽不同，但都是六角形的图案，食盐晶体总是立方体形，明矾晶体总是八面体形，石英晶体（俗称水晶）的中间是一个六棱柱，两端是六棱锥
（2）常见的非晶体：玻璃，蜂蜡，松香，沥青，橡胶

二.液体
液体中的分子跟固体一样是紧密排列在一起的，液体分子的热运动主要表现为在平衡位置附近所做的微小振动，但液体分子只在很小的区域内有规则的排列，这种区域是暂时形成的，边界和大小随时改变，有时瓦解有时又重新形成。液体由大量这种暂时形成的小区域构成，这种小区域在杂乱无章地分布着。
液体的特性：①各向同性 ②一定体积 ③流动性 ④扩散比固体容易
液体的微观结构：①分子间的距离很小，只比固体分子间的距离大3%-4%；
②液体分子间的相互作用力很大；
③分子的热运动特点表现为振动与移动相结合
注：非晶体的微观结构跟液体非常相似，所以严格地说，只有晶体才叫作真正的固体，而非晶体则是黏滞性极大的液体
（一）表面张力
1.定义：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，它的作用是使液体的表面绷紧，所以叫做液体的表面张力
2.形成原因：液体跟气体接触的表面存在一个薄层，叫做表面层，表面层里的分子要比液体内部分子稀疏些，分子间距离要比液体内部大，分子间的相互作用力表现为引力，因而引体表面各部分间相互吸引的力叫做表面张力
3.表面张力的方向：表面张力的方向和液面相切，垂直于页面上的各条分界线。
4.表面张力的大小除了跟边界线的长度有关外，还跟液体的种类温度有关
5.表面张力的作用：使液体表面具有收缩的趋势，使液体的表面积趋于最小。
（二）浸润和不浸润

定义
现象
产生原因
浸润
一种液体会润湿某种固体，并附着在固体的表面上的现象

因受到固体分子的吸引相当强，附着层内的液体分子比液体内部密，附着层内的液体分子间表现为相互排斥的力，这时附着层有扩展的趋势，产生浸润现象
不浸润
一种液体不会润湿某种固体，也就不会附着在这种固体的表面的现象

因受到固体分子的吸引比较弱，附着层内的分子比液体内部稀疏，在附着层内就出现跟表面张力相似的收缩力，这时附着层有缩小的趋势，形成不浸润现象
注：1.浸润和不浸润也是分子力作用的表现

2.同一种固体，对有些液体浸润，对有些液体不浸润。同一种液体，对一些固体是浸润的，对另一些固体是不浸润的。例如水能浸润玻璃，但不能浸润石蜡；水银不能浸润玻璃，但能浸润铅
（三）毛细现象
1.定义：浸润液体在细管中上升的现象，以及不浸润液体在细管中下降的现象，叫做毛细现象，能够发生毛细现象的管叫做毛细管。
2.产生原因：毛细现象是浸润或不浸润现象和表面张力共同作用而形成的结果，管越细现象越明显。与重力有关
（四）液晶
1.定义:有些化合物像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，人们把处于这种状态的物质叫做液晶。
2.液晶的特点：①液晶具有液体的流动性；
②液晶具有晶体的光学各向异性；
③液晶的物理性质很容易在外界条件（如电场，压力，光照，温度）的影响下发生改变；
④从某个方向上看，液晶分子的排列比较整齐，但是从另一个方向看，液晶分子的排列是杂乱无章
⑤并不是所有的物质都有液晶态，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
3.液晶的应用：
（1）做液晶显示器：没有加电压时，液晶是透明的，能使下面反射光线的光束通过，不显示笔画；当加电压时，液晶变浑浊，光线不能通过，显示出笔画；
（2）做彩色显示器：在某些液晶中掺入少量多色性染料，染料分子会与液晶分子结合而定向排列，当液晶中的电场强度不同时，它对不同颜色的光吸收强度不同，从而显示出颜色；
（3）做生物膜：液晶的特点与生物组织的特点很吻合，可用于研究离子的渗透性，从而了解机体对药物的吸收等生理过程；
（4）液晶在医学，电子工业，航空航天工业，日常生活等方面都有重要的应用。

三.饱和汽和饱和汽压
（一）蒸发与沸腾
1.汽化：物质从液态变成气态的过程叫做汽化，汽化需要吸热，有两种方式：蒸发和沸腾
2.蒸发：蒸发是只在液体表面进行的比较平缓的汽化现象
影响因素：①温度，温度越高蒸发越快；②液体表面积,表面积越大蒸发越快；③表面空气流速
蒸发的特点：任何温度下都能进行
3.沸腾：沸腾是在一定的压强下，加热液体到某一温度时，在液体的内部和表面同时进行的剧烈的汽化现象，相应的温度叫做沸点。
液体沸腾的条件：①达到沸点；②继续吸热
沸腾的特点：在沸腾的过程中，液体的温度保持不变，等于沸点
（二）饱和汽和饱和汽压
1.饱和汽和未饱和汽
（1）饱和汽：在密闭容器中的液体不断蒸发，液面上的蒸汽也不断地凝结，当这两个同时存在的过程达到动态平衡时，宏观的蒸发也停止了，这种也液态处于动态平衡的蒸汽叫作饱和汽。
（2）未饱和汽：没有达到饱和状态的蒸汽叫作未饱和汽。
2.饱和汽压：在一定温度下，饱和汽的分子密度是一定的，因而饱和汽的压强也是一定的，这个压强叫作这种液体的饱和汽压。
3.影响饱和汽压的因素：
①饱和汽压跟液体的种类有关，在相同的温度下，不同液体的饱和汽压一般是不同的，挥发性大的液体饱和汽压大
②饱和汽压跟温度有关，饱和汽压随温度的升高而增大
③饱和汽压跟体积无关，在温度不变的情况下，饱和汽压不随体积而变化
（三）空气的湿度和湿度计
1.绝对湿度：空气的湿度可以用空气中所含水蒸气的压强P来表示，这样表示的湿度叫作空气的绝对湿度；
2.相对湿度:我们常用空气中水蒸气的压强P与同一温度时水的饱和汽压PS之比来描述空气的潮湿程度，并把这个比值叫作空气的相对湿度，即 相对湿度=水蒸气的实际压强同温下水的饱和汽压