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(完整版)物理选修3-3资料
分子动理论
重难点知识讲解
（一）物质是由大量分子组成的
1．分子体积很小，它的直径数量级是10—10m．
油膜法测分子直径：d = V/s，V是油滴体积，s是水面上形成的单层分子油膜的面积．
2．分子质量很小，一般分子质量的数量级是10-26 kg．
3．分子间有空隙．
4．阿伏伽德罗常数:l摩的任何物质含有的微粒数相同,这个数的测量值为
　　NA = 6.02×1023mol—1．
　　阿伏伽德罗常数是个十分巨大的数字，分子的体积、质量都十分小，从而说明物质是由大量分子组成的．
（二）分子永不停息做无规则热运动
1．扩散现象：相互接触的物体互相进入对方的现象，温度越高,扩散越快．
2. 布朗运动：在显微镜下看到的悬浮在液体中的花粉颗粒的永不停息的无规则运动，颗粒越小，运动越明显;温度越高，运动越激烈,布朗运动是液体分子永不停息地做无规则热运动的反映,是微观分子热运动造成的宏观现象．

（三）分子间存在看相互作用力
1．分子间同时存在相互作用的引力和斥力，合力叫分子力．
2．特点：分子间的引力和斥力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，但斥力比引力变化更快．
(l）r = r0时（约几个埃，l埃 = 10-10米），f引 = f斥,分子力 F＝ 0
（2）r＜r0时，f引＜f斥，分子力 F为斥力
（3）r＞ r0时,f引＞f斥，分子力F为引力
(4） r＞10r0后，f引、f斥都迅速减为零，可认为分子力F = 0
注意几个公式：
（l）计算分子质量：m0 =
（2)计算分子体积：V0 =
分子直径：d = （球体模型）
　　　　　d = （立方体模型）
（3)计算物质所含的分子数：
n =
（四)温度是表征物体的冷热程度和物体内分子的平均动能的物理量.
　　摄氏温标t：单位℃，在1atm下,冰的熔点为0℃，水的沸点为100℃。
　　热力学温标：将作为0K
　　两种温标的关系：一般写成
(五）物体的内能
1．分子的平均动能：物体内分子动能的平均值叫分子平均动能．
2．温度是分子平均动能的标志,温度越高，分子平均动能越大．
　　分子势能的大小与物体的体积有关．
　　当分子间的距离r＞r0时，分子势能随分子间距离增大而增大；当r＜r0时，分子势能随分子间距离减小而增大；当r = r0时，分子势能最小．
3．物体的内能：物体内所有分子的动能和势能的总和叫物体的内能
4.内能与机械能的区别:
　　①物体内能是物体内大量分子所具有动能和势能的总和，宏观上取决于分子数N,温度，体积。
　　②物体机械能是物体整体运动具有动能和势能总和,取决于质量m，速度v，高度h,形变。
例1、已知水的密度，水的摩尔质量。
　　求：（1）1cm3的水中有多少个水分子。
　　　　（2)估算1个水分子的线度多大？
分析与解答：
　　（1）要求1cm3的水中分子数，就要知道摩尔体积，据可求出摩尔体积，则每厘米3水中分子数：

　　（2)建立水分子的球模型，水分子的体积，则有
　　水分子直径:
说明：
　　对于固、液体来说，在估算分子(或原子）的大小时,可以忽略分子之间的间隙,近似认为组成它们的分子是一个挨着一个排列的。根据这样的理想化模型，任何固、液体的摩尔体积均可近似着作等于NA（阿伏伽德罗常数）个分子体积V的总和。便由此可求出1个分子的体积。如果把分子看成是一个球体，则可进一步求出分子的直径d,对于任何固、液、气体来说，它们的摩尔质量均恒等于NA（阿伏伽德罗常数）个分子质量m的总和，由此便可求一个分子的质量。
例2：取一滴体积为V，密度为、摩尔质量为M的油滴，将其油滴于水面上后展成面积为S的单分子油膜，估算阿伏伽德罗数。
分析解答：
　　求伏伽德罗常数有两条思路，一是用摩尔质量与分子质量的关系;二是用摩尔体积与分子体积的关系.本题已知油滴体积，单分子油膜的厚度即为分子的直径，由此可以建立油滴体积与分子体积的关系，故可用体积关系求常数。
　　设分子直径为d,则.一个油分子的体积,油的摩尔体积为，∴阿伏伽德罗常数。
例3、关于布朗运动,下列说法正确的是（　）
A．布朗运动是指微粒的无规则运动
B．布朗运动是指液体分子的无规则运动
C．布朗运动说明了微粒分子的无规则运动
D．微粒越小，液体温度越高,布朗运动越剧烈，说明分子的无规则运动越剧烈
分析与解答：
　　关于布朗运动问题应从实质、成因、影响因素上认识。应指出的是利用一般的光学显微镜是不能观察到分子的，而只能看到悬浮在液体中的微粒，所以我们看到的做无规则运动的“小颗粒"应是悬浮在液体中的微粒。因此选项A正确，而选项B是错误的。微粒中分子包含在微粒内部，对整个微粒的作用力合力为零。因此不能改变微粒的运动状态，微粒的运动也就不能说明微粒分子的运动，故C选项错误。当微粒足够小时，它受到来自各个方向液体分子的撞击是不平衡的，出现无规则运动。微粒越小，在大量分子撞击作用下越容易改变运动状态,液体温度越高，分子无规则运动越剧烈,从而导致分子对微粒的撞击力越大，撞击也越频繁.所以微粒小，液体温度高都是造成微粒无规则运动加剧的原因，故D选项正确。
例4、当两个分子从靠近得不能再靠近起，距离逐渐增大，直到它们间的相互作用力可忽略为止。对于这一过程中分子力的描述不正确的是（　　）
　　　A．分子间的斥力在逐渐减小
　　　B．分子间的引力在逐渐减小
　　　C．分子间相互作用力的合力在逐渐减小
　　　D．分子间相互作用力的合力先是减小，然后增大到某一最大值,又减小到零
分析与解答：
　　当分子间距时,分子力（引力、外力的合力)随r增大而减小，当分子间距时，分子力表现为引力,当分子间距增大时，分子力先增大，到某一最大值后，又逐渐减小至零.故A、B、D选项正确，C选项错误.
例5、根据分子运动论，物质分子之间的距离为时，分子间的引力与斥力大小相等，以下关于分子势能的说法正确的是
A．当分子间距为时，分子具有最大势能，距离增大或减小，势能都变小
B．当分子间距离为时，分子具有最小势能，距离增大或减小，势能都变大
C．分子间距越大，分子势能越大，分子间距越小，分子势能越小
D．分子间距越大，分子势能越小，分子间距越小，分子势能越大
分析与解答：
　　分子热能是由分子间距决定的。在无穷远处时,分子间无相互作用，设此处的势能为零，在r减小时，引力做正功，分子势能减小。当r=r0时，分子势能达到最小；当r〈r0时，r减小，外力做负功，分子势能增加，故B选项正确.A、C、D错误。
例6、下列说法正确的是(　）
A．温度低的物体内能小
B．温度低的物体内分子运动的平均速率小
C．物体加速运动时，速度越来越大，物体内分子的平均动能也越来越大
D．外界对物体做功时,物体内能不一定增加
分析与解答:
　　内能指物体内所有分子的动能和势能的总和.温度低的物体,其分子平均动能小，但内能不一定小。故A错。温度低分子平均动能小，而不同物体分子质量不同，所以温度低的物体平均速率不一定小.故B错，物体运动的速度增加,其宏观整体的动能增大，但只要温度不变，物体内分子无规则运动的平均动能就不变。故C选项错.物体内能改变要看做功和热传递的代数和。做功过程没说热传递过程,物体内能就不一定增加，故D正确。
答案:D

气体
内容概述
1、玻意耳定律
　　（1）内容概述：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强跟体积成反比，
　　（2）数学表达式：P∝或 P1Vl ＝ P2V2
　　（3)图象解析：玻意耳定律可以用图线表示．在平面直角坐标系中，用纵轴表示气体的压强P,用横轴表示气体的体积V，在坐标平面上的点代表气体的一个状态．温度相同的一系列点组成的曲线就是气体的等温线，代表气体的一个等温变化过程．

　　由于等温变化过程中气体的体积和压强成反比，因而等温线是双曲线的一支．对于一定质量的气体而言,不同的等温线对应于气体的不同温度．PV乘积越大的等温线表示气体的温度越高．如上图所示的两条等温线，在相同压强下的体积V2＞V1，就表示它们分别代表的温度T2＞Tl.同样也可以根据相同体积下的压强大小来判断温度高低．利用图线反映状态变化情况就比较直观．
　　（4)解题方法指导：在使用玻意耳定律解题时，要首先明确所研究的气体，尽可能分析清楚气体的变化过程,选择变化过程中的某两个状态正确写出它们的状态参量(包括未知量），然后根据玻意耳定律列出方程，设法从所列方程中解出要求的末知量.
2、查理定律
　　（1）内容概述:一定质量的某种气体，在体积不变的情况下,压强跟热力学温度成正比.
　　(2）数学表达式： P ∝ T 　或
　　（3）图线解析：查理定律可以用图线表示．在平面直角坐标系中，用纵轴表示气体的压强，用横轴表示气体的热力学温度T，在坐标平面上的点代表气体的一个状态,体积相同的一系列点组成的曲线就是气体的等容线,代表气体的等容变化过程。

　　由于等容变化过程中气体的压强与热力学温度成正比，因而等容线是一条倾斜的直线．对于一定质量的气体而言，不同容积下的等容线对应于气体的不同体积．P/T的值越大的等容线表示气体的体积越小．如上图所示的两条等容线分别代表的体积关系为V2＞V1。延长等容线可以看到，当P＝0时，等容线的延长线通过坐标原点，这时对应的热力学温度为0（K）．实际上，在温度降到0（K)之前，查理定律已不适用，因此等容线向坐标原点方向的延长线要用虚线表示．
3、盖 · 吕萨克定律
　　（1）内容概述：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，体积与热力学温度成正比
　　（2)数学表达式： V ∝ T
　　或= 　　　= 　　　V = V0（1 + t）
　　（3）图象解析：盖·吕萨克定律也可以用图线表示．在平面直角坐标系中,用纵轴表示气体体积V，用横轴表示气体的热力学温度T,在坐标平面上的点代表气体的一个状态．压强相同的一系列点组成的曲线就是气体的等压线,代表气体的等压变化过程．

　　由于等压变化过程中气体的体积与热力学温度成正比，因而等压线是一条倾斜的直线．对于一定质量的气体而言,不同压强下等压的等压线对应着气体的不同压强，V/T的值越大的等压线表示气体的压强越小．如上图所示的两条等压线分别代表的压强关系为P2>P1 。延长等压线可以看到，当V＝0时，等压线的延长线通过坐标原点,这时对应的热力学温度为0（K），这时气体不能看作理想气体,盖·吕萨克定律已不适用，因此等压线向坐标原点方向的延长线也要用虚线表示。
4、理想气体状态方程
　　(1）内容：一定质量的理想气体，压强和体积的乘积与热力学温度的比值等于一个常量.
　　即= = …… = = C （常量）
　　(2）理想气体状态方程的应用:用理想气体状态方程解决问题时，要注意选取一定质量的气体作为研究对象，根据题目叙述的状态变化过程，选择变化过程中的两个状态、并分析其状态参量,状态参量不一定都是已知量，很多情况下它会包含题目所要求的未知量,如气缸活塞类问题，往往根据活塞的平衡来确定气体的压强,试管水银柱类的问题,若水银柱平衡，可由平衡条件来求气体的压强，若水银柱处于加速状态，可由牛顿第二定律确定水银柱所受气体的压力从而确定气体的压强。一旦破译了题设的有关隐含量，再根据理想气体状态方程可列出方程并求出未知量．对于有两部分或者两部分以上气体相联系的问题，由于涉及的物理量比较多，通常难度也比较大，因而在高考中也时常出现，解决这类问题时，不仅要有扎实的基本功,还需要有清晰的思路和综合分析能力.
重难点知识讲解
（一）基本概念的理解
1、关于温度、压强的理解:
　　（l)温度：宏观上表示物体的冷热程度；微观上是分子平均动能的标志．
　　（2）压强:宏观上是单位面积上所受的压力；微观上是大量气体分子对器壁的频繁碰撞所致．
2、求封闭气体压强的两种基本方法:
　　(1)如果封闭物（如液柱、活塞等）静止或匀速运动时,则采用平衡法，即ΣF=0
　　(2）如果封闭物（如液柱或活塞等）做匀变速运动时,则采用牛顿第二定律求解法，即ΣF=ma．
3、常见的气体压强单位的换算：l标准大气压=76cmHg=1。013×105Pa=10。34米水柱
4、在做好玻意耳定律的实验的基础上学会采用三种方或描述:(1)列表法：(2）图线法；(3)数学公式表达法．
5、在P—V图象上的等温线特点：等温线是一簇双曲线，在这簇双曲线里越远离坐标原点的双曲线代表温度越高．
6、为了证实等温变化曲线是双曲线，可采用画P-图象来直观反映。此时在P-图象里反映的是过坐标原点的正比直线，且斜率大者温度高．
7、应用玻意耳定律解题要跟踪一定质量的气体，先找出对应的始末状态的P、V参量，再列方程求解，方程式两边的单位只要能统一即可．
8、正确理解的物理含义，注意p0为0℃时气体的压强，pt为t℃时气体的压强．
9、在p—t图像上的等容线特点:等容线是一簇不过坐标原点的倾斜直线，在这簇倾斜直线里斜率越小,体积越大；斜率越大，体积越小.
10、查理定律的微观解释：在单位体积内所含的分子数不变的情况下，温度升高，单位时间内分子撞击器壁的次数增多，而且每次撞击器壁的冲力也增大,所以气体的压强增大;反之，温度降低，则压强减小．
11、热力学温度和摄氏温度的每一度温差的大小是相同的，即ΔT=Δt；只是它们的零度起点不同．绝对零度是宇宙间低温的极限,只能无限接近，永远无法达到．
12、引入热力学温标后的查理定律表达式:p1/p2=T1/T2 或 p/T=恒量 或 p=KT（K为恒量)
13、判断两团气体被液柱（或活塞）隔开，当温度变化时液柱（或活塞）移动问题的基本方法：设等容法。即.
14、理想气体的微观模型：每个分子都可以看作是弹性小球；气体分子本身的大小可以不计；除碰撞的瞬间外，气体分子之间没有相互作用．
15、推导气态方程基本方法:假设中间过渡状态，设气体先等压变化后等容变化；也可采用先等容变化后等压变化来进行推导.
16、气体实验定律的图线意义,如图所示．要注意:
　　（l）各定律在p-V、p—T和V-T图像中的对应围线形状．
　　（2）图线中某点所代表的物理意义;图线中某线段所代表的物理意义．
　　（3）对于一定质量的气体；p—V图线的p·V积的大小反映气体的温度高低；p—T图线的斜率大小反映气体的体积:V－T图线的斜率大小反映气体的压强．

17、应用气态方程解题的方法步骤
　　1)选取研究对象，即确定研究的是哪一部分气体（或哪几部分气体）,并将这部分气体从周围环境中“隔离”出来．
　　2）对研究对象进行状态分析和状态变化过程分析，即分析初、末状态的压强、体积和温度中，哪些已知,哪些未知；有时还有中间态(为避免混淆可画简图或列图表进行对比分析)．还要分析状态变化的特点（质量有无变化、有无不变的参量等)．
　　3）根据状态变化特点列方程．若问题只与气体的一个状态相关，应选用PV ＝RT列方程，若涉及两个状态,且气体质量不变，应选用= 列方程，如果有两个以上的研究对象，有时还要利用它们之间的压强关系、体积关系或温度关系列出辅助方程．
　　4)解方程，统一单位，进行运算,求出结果．有时还需对结果进行必要的讨论，在应用定质量气态方程 = 解题时，公式两边的P和V的单位必须统一．在应用克拉珀龙方程PV＝RT 解题时，R的单位要与P、V的单位相适应；在国际单位制中，压强的单位为“Pa”，体积的单位为“m3",温度的单位为“K”,摩尔气体常量R ＝ 8。3J/mol·K．无论用气态方程的哪种形式解题，T的单位都必须采用热力学温度．
（二)被封闭的气体的压强
　　在应用气体定律和气态方程解题时，往往要选择被封闭的气体为研究对象,正确求解气体的压强是解题的关键．被封闭的气体压强的计算一般有以下几种方法．
1、利用连通器原理．连通器原理告诉我们：在同种液体中同一水平面上的各点压强都相等．当管内液面低于管外液面时（如图所示），设大气压强为p0，管内液体与管外液体便构成了一个连通器，在同一水平面上分别取两点A、B,故pA=pB,由于pA=po+ρ液gh，而且p气=pB,故有p气=PO—ρ液gh．
　　当管内液面高于管外液面时(如图所示），分析方法与上述相同，容易得到：p气=PO-ρ液gh．

例1、如图所示，U型管左端有一段被封闭的气体A，右端也有一段被封闭的同样的气体B，它们均被水银所封闭，其余尺寸如图所示,单位为cm，设大气压为p0．求：被封闭的气体A和B的压强．

解答:对B气体，其压强pB=(p0＋L)cmHg　　　①
　　　再取左管中D点为分析对象,由连通器原理，则：pD=pB
　　　设a气体压强为pA，气体A下部L1+L2深度处D点压强为pD=（p0+L1+L2)cmHg　②
　　　由于①=②,故得pA=（p0+L-L1—L2)cmHg，由①可知,pB=（p0+L)cmHg
2、利用静力平衡原理
　　如果气体被液体或其它物体所封闭．且处于平衡状态．可以利用力的平衡原理求解．
　　要注意(l)在进行压强的加减运算时,一定要注意压强单位的统一；
　　（2）静力平衡法只适用于热学系统处于静止或匀速运动状态封闭气体压强的计算．
例2、汽缸截面积为S，质量为m的梯形活塞上面是水平的，下面倾角为α,如图所示.当活塞上放质量为M的重物而处于静止．设外部大气压为P0，若活塞与缸壁之间无摩擦．求汽缸中气体的压强？

解答:
　　取活塞和重物为研究对象，进行受力分析：受重力（m＋M）g,活塞受到大气竖直向下的压力P0S,同时也受到封闭气体对活塞的推力P气·S′，方向跟活塞斜面垂直，如图所示．同时右缸壁对活塞有弹力N作用,方向水平向左，它们处于平衡状态,符合共点力平衡的条件，即合力等于零．

　　所以在数值上（m＋M）g+ P0S 与N的合力等于P气S′，且反向．

　　又∵
　　∴
例3、如图所示，两圆柱形气缸均水平固定，大小活塞光滑、面积分别为S2和S1，两活塞之间有水平杆连接，当小气缸内封闭气体压强为P1时，水平杆处于静止状态．求大气缸内所封闭气体的压强P2（设大气压为P0）．

解答：取大小活塞、连杆这一整体为研究对象。进行受力分析，如图所示．

利用平衡条件建立方程:
P0S1＋P2S2= P1S1＋P0S2

3、应用牛顿运动定律求解
　　若封闭气体的系统作匀变速运动时，可以对研究对象进行受力分析、并应用牛顿第二定律列出动力学方程来求出被封闭的气体的压强．
例4、均匀玻璃管内有长L的水银柱将一段气体跟外界隔开．现将玻璃管开口端向下放在斜面上,其斜面倾角为θ，当玻璃管下滑时，玻璃管跟斜面之间摩擦系数为μ．设外部大气压强为P0，水银密度为ρ．如图所示．求：（1）玻璃管加速下滑时，被封闭气体压强;（2)若玻璃管开口向上放在斜面上，当玻璃管也加速下滑时,被封闭气体压强又为多大？

解答：
　　先取玻璃管(含内部水银柱）为研究对象，设玻璃管横截面积为S，整体总质量为M．受力分析如图所示．

　　由牛顿第二定律可得：
　　Mgsinθ-μMgcosθ=Ma　　　①
　　由①解得a=g（sinθ-μcosθ）　②
　　这里说明一下，大气压强P0对整体作用的合力为零不予考虑，另外，玻璃管中所封闭气体的质量忽略不计。
　　再取长为L的水银柱为研究对象,受力分析如图所示．

　　可得动力学方程:
　　ρgLsinθ+PS-P0S=ρLS·a　　　③
　　再将②代入③式，解得：
　　P=P0－ρLgμcosθ　　④
　　当玻璃管L开口向上时，求解被封闭的气体压强思路方法与上述相同，很容易得到
　　P′= P0+ρLgμcosθ⑤
　　在④、⑤式中，若μ=0，则P=P′=P0，这说明装有水银的玻璃管在斜面上无摩擦下滑时，管内被封闭气体的压强均等于外界大气压,且跟玻璃管开口的方向无关,因为这个系统处于完全失重状态。只有斜面有摩擦时，玻璃管内气体的压强才会大于或小于外界大气压强。
（三）利用图象讨论气体状态变化问题
　　利用图象讨论气体状态的变化首先必须熟悉气体三个等值变化的基本图象及与三个等值变化直接相关的物理量的变化情况．
1、等温变化的图象
　　一定质量的气体等温变化的图线在P－V图上是以P轴、V轴为渐近线的双曲线，质量一定，温度越高,该双曲线越偏离PV轴．若温度一定，等温线偏离P、V轴愈远，则对应气体质量愈大．如图所示，若质量一定，则TI＞TII；若温度一定，则mI＞mII．

例5、某学生做验证玻意耳定律的实验时得到了如图所示的图线(实线）．（l)若该生“等温”的条件掌握得很好,试分析是何原因；(2)若该生实验的过程中密封得很好，请分析是何原因．

解答:
　　首先分别过A、B两点画两条等温线（如图中的虚线），可以看出过B点的等温线较过A点的远离P、V轴．
　　（1）若在实验过程中温度保持不变，则由气体在A、B两状态的质量关系mA＜mB。得出A到B的过程中，气体的质量在增大,这是因为体积增大，压强减小，密封得不好，外界气体跑进管内（外界压强大于管内压强)，导致封闭气体的质量增大。
　　（2)若在实验过程中密封得很好,即密封气体的质量不变,则由两条等温线的位置关系可看出TB＞TA，即密封气体的温度升高了，这是由于外界温度较低，实验者手握注射器下方,导致气体温度升高．
2、等容变化的图象
　　一定质量的气体等容变化的图线在P—T图上是一条(延长线）过原点的直线。质量一定，容积越大，直线的斜率越小(取一确定的温度,容积越大，压强越小,直线的斜率越小)．若容积一定,质量越大，直线的斜率越大．如图所示,若质量一定，则VI＜VⅡ，若容积一定，则mI＞mII．

例6、某学生在做验证查理定律的实验时得到了如图实线所示的图线．（1）若该生“等容”的条件掌握得很好，试分析是何原因?（2）若该生在实验过程中密封得很好，试分析是何原因？

解答：
　　首先分别过A、B两点画两条等容线（如图虚线所示),可以看出过A点的等容线其斜率大于过B点的等容线．
　　（1）若在实验过程中容积保持不变,则由气体在A、B两状态的质量关系mA＞mB，即A到B的过程中，由于封闭气体的压强增大,大于外界压强,气体外逸，导致封闭气体的质量减小．
　　（2）若在实验过程中密封得很好，即封闭气体的质量不变，由等容线A的斜率大于B的斜率可以得出,VB＞VA,即封闭气体的体积在压强增大时也增大了．
3、等压变化的图象
　　一定质量的气体等压变化的图线在V-T图上是一条（延长线）过原点的直线．质量一定,压强越大,直线的斜率越小；若压强一定，质量越大，直线的斜率越大．若质量一定，则PI＜PⅡ；若压强一定，则mI＞mⅡ．

4、应用图线判定气体某热循环过程能否实现的问题
例7、一定质量的理想气体处于某一初状态，现要使它的温度经过状态变化后回到初始的温度，用下列哪些过程可能实现(　）
A、先等压膨胀,再等容而减小压强．
B、先等压减小体积，再等容减小压强．
C、先等容增大压强，再等压而增大体积．
D、先等容减小压强，再等压增大体积．
解答:
　　此题若用状态方程来分析，既繁琐又易出错,若用P－T图象来讨论，则一目了然．
　　设气体的初状态为A，中间状态为B，末状态为C.根据上面四种状态变化过程分别画出它们的P-T图象，如图中(A）（B）（C）(D）所示．
　　由于B图中气体温度始终减小，故不能实现．C图中气体温度始终升高，也不能实现，而A、D两图中，根据变化趋势，TA和TC有相同的可能，放本题答案为AD．

热力学定律
重、难点知识讲解
（一)物体内能的变化
　　做功和热传递在改变物体的内能上是等效的,但它们的本质不一样；做功是其他形式的能和内能之间的转化，热传递是物体间内能的转移。做4.2J的功与传递1cal的热量，在改变物体内能上是等效的。热功当量J＝4。2J/cal。
（二)热力学第一定律
（1）内容:△U＝W＋Q
（2）各量符号：系统内能增加△U＞0，反之△U＜0
系统从外界吸收热量Q＞0,系统向外界放热Q＜0
系统对外做功W＜0(气体膨胀）,外界对系统做功W＞0（气体压缩）
（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别的形式.或者从一个物体转移到别的物体。这就是能的转化和守恒定律.
　　能量的转化和守恒定律是自然界最普遍的规律。永动机是永远造不出来的。
　　注意：热量和内能的区别：热量是热传递过程中物体内能的改变量.内能则是物体内所有分子的动能与分子势能的总和。热量与物体的内能多少、温度高低无关。
（四）热力学第二定律
　　热力学第二定律的两种表述
　　表述一：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(按照热传递的方向性来表述的)
　　表述二：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.也可表述为第二类永动机是不可能制成的。（机械能与内能转化具有方向性）
　　这两种表述是等价的，可以从一种表述导出另一种表述，所以他们都称为热力学第二定律。
　　热力学第二定律揭示了有大量分子参与的宏观过程的方向性。（自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性）对热力学第二定律的理解
　　热力学第二定律向人们指出了实际宏观过程进行的条件和方向。其实质在于指出“一切热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的”，是-—个能够反映过程进行方向的规律。
　　关于热第二定律的表述方法有许多，教材上列举-了两种。尽管这两种说法不一，但它们是等价的，可以从一种表述方式推出另一种表述.对它们的等效性可简略证明如下：如图所示，假设能从单一热源(）吸取热量Q,全部用来做功A，这样可以利用这台机器输出的功A推动一制冷机，制冷机从吸取热量Q′与A转化成的内能一起传递给了.这样的效果是净放出Q′，而恰好吸收热量Q′，此外没有任何其他变化,即等同于低温热源自发地向高温热源传递了Q′的热量,这是不可能的.

（五）热力学第三定律
　　宇宙中存在着温度的下限：—273.15℃，以这个下限为起点的温度叫做热力学温度，用T,单位是开尔文，符号是K，热力学温度T同摄氏温度t的换算关系是：T = t + 273。15K
　　对大量事实的分析表明：热力学零度不可达到。这个结论称做热力学第三定律。尽管热力学零度不可能达到,但是只要温度不是绝对零度就总有可能降低.因此，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。
（六）能源、环境
　　能源和环境是两个全球所关注的问题，能源是现代社会生活的重要物质基础，而常规能源的有限储藏量与人类的需求存在矛盾，同时大量消耗常规能源带来了环境问题，正确地协调和解决这一矛盾和问题是生活在地球上每一个人的职责．　　
　　1．能源:凡是能够提供可利用能量的物质统称为能源．
　　2．常规能源：人们把煤、石油、天然气叫做常规能源，人类消耗的能量主要是常规能源．
　　3．常规能源的储藏是有限的．
　　4．常规能源的大量消耗带来了环境问题
　　(1)温室效应：温室效应是由于大气里温室气体（二氧化碳、甲烷等)含量增大而形成的．石油和煤炭燃烧时产生二氧化碳．
　　（2）酸雨:大气中酸性污染物质,如二氧化硫、二氧化碳、氢氧化物等，在降水过程中溶入雨水，使其成为酸雨．煤炭中含有较多的硫，燃烧时产生二氧化硫等物质．
　　（3）光化学烟雾:氮氧化合物和碳氢化合物在大气中受到阳光中强烈的紫外线照射后产生的二次污染物质-—光化学烟雾，主要成分是臭氧．
　　另外常规能源燃烧时产生的浮尘也是一种污染．
　　常规能源的大量消耗所带来的环境污染既损害人体健康,又影响动植物的生长，破坏经济资源,损坏建筑物及文物古迹，严重时可改变大气的性质．使生态受到伤害．
5、绿色能源的开发和利用
　　常规能源的短缺和利用常规能源带来的环境污染，使得新能源的开发成为当务之急．
　　绿色能源：在释放能量或能量转化过程中对环境不造成污染的能源叫绿色能源．人类可开发和利用的绿色能源主要有下列几种：
　　（1）风能．
　　（2）水流(河流、潮汐)能．风能和水流能是“可再生能源”而石油、煤炭是不可再生能源．
　　（3）太阳能．
　　（4)热核能、风能、水流能、太阳能是清洁能源．
　　（5）氢能源．
　　（6）反物质能．
大自然赐给人类的绿色能源储量丰富，只要我们科学开发、合理利用,必将对人类做出前所未有的贡献。
典例分析
例1、关于物体的内能与热量,下列说法中正确的是（　）
A．热水的内能比冷水的内能多
B．温度高的物体其热量必定多，内能必定大
C．在热传递过程中,内能大的物体其内能将减小,内能小的物体其内能将增加，直到两物体内能相等
D．热量是热传递过程中内能转移量的量度
解析：
　　物体的内能由温度、体积及物质的量共同决定.不只由温度决定，故选项A、B都不对。在热传递过程中，热量是由高温物体传给低温物体，而内能大的物体不一定温度高，在热传递过程中完全有可能内能大的物体内能继续增大,内能小的物体内能继续减小，故选项C是错的.关于热量的论述，选项D是正确的.
答案：D
例2、两个分子从相距较远（分子力忽略）开始靠近，直到不能再靠近的过程中(　）
A．分子力先做负功后做正功
B．分子力先做正功后做负功
C．分子间的引力和斥力都增大
D．两分子从r0处再靠近,斥力比引力增加得快
解析:
　　本题答案为B、C、D。当分子间距等于平衡间距r0时，分子势能最小，在此基础上间距变化(增大或减少）,分子势能都将增大.
　　从平衡位置r0开始,分子间距增大或减小时，分子力都对分子做负功，间距增大，分子力表现为引力,分子力对分子要做负功（反抗分子间距的增大）；间距减小,分子力表现为斥力，它要反抗分子间距的减小，故仍对分子做负功.
　　由上述分析知，选项A是错误的,选项B、C、D正确。
答案：BCD
例3、如图，A、B两球完全相同，分别浸没在水和水银的同一深度，A、B两球用同一种特殊的材料制成，当温度稍微升高时，球的体积会明显地变大。如果开始水和水银的温度相同，且两液体温度同时缓慢地升高同一值，两球膨胀后，体积相等，则（　）

A．A球吸收的热量较多
B．B球吸收的热量较多
C．两球吸收的热量一样多
D．无法确定
解析:
　　从能量守恒的观点看，两球升温度，引起两液面的升高量相同，由于水银密度大于水，水银重力势能的增量大于水。所以两球对外做功时，B球较A球多，在两球内能改变相同的情况下（温度△t相同）,B球从外界吸热较多.
答案：B
例4、一定质量的气体从外界吸收2.6×105J的热量，内能增加4。2×105J，是气体对外做功还是外界对气体做功？做多少焦耳的功？若气体所吸收热量2.6×105J不变，但内能只增加1.6×105J，情况又如何?
解析:
　　利用热力学第一定律，△U＝4.2×105J，Q＝2.6×105J＞0,△U＝W＋Q,
　　∴W＝Q－W=1。6×105J＞0,说明外界对气体做功。
　　第二种情况下:△U＝W＋Q 1.6×105J＝2。6×105J＋W,
　　∴W＝－1×105J＜0,说明气体对外做功。
例5、据《中国环境报》报道:从一份科技攻关课题研究结果显示，我国酸雨区已占国土面积的40％以上，研究结果还表明，我国农业每年因遭受酸雨而造成的经济损失高达15亿多元．为了有效控制酸雨，目前国务院已批准《酸雨控制区和二氧化硫污染控制区划分方案》等法规．
　　（1）在英国进行的一项研究结果表明：高烟囱可有效地降低地面SO2浓度．在20世纪的60～70年代的10年间，由发电厂排放的SO2增加了35％，但由于建造高烟囱的结果，地面浓度降低了30%之多．请你从全球环境保护的角度,分析这种作法是否可取？
　　说其理由_______________________________________________________．
　　（2）用传统的煤、石油做燃料，其主要缺点是什么？与传统的煤、石油做燃料相比，哪种物质可以作为新能源？主要优点是什么缺点又是什么?
　　【解析】本题涉及能源、环保等社会热点问题，我们要从化学视角去关注这些与生态环境、人们的健康密切相关的问题．环境污染的恶果是直接影响人类的延续和发展,酸雨是影响全球的问题．
　　减少酸雨的产生是要杜绝污染源,而不是建造高烟囱转移污染．而杜绝酸雨的污染途径一般有三个：一是对煤、石油等传统能源进行处理,使其在燃烧过程中不产生SO2;二是对污染物SO2进行回收利用，三是开辟新能源．而目前最理想的能源为氢能源，因为它原料来源丰富，燃烧的产物又是水，既不污染环境，又可以循环利用．
　　（1）不可取，因为SO2的排放总量并没有减少，进一步形成的酸雨仍会造成对全球的危害．
　　（2）煤、石油是不易再生的化工燃料，其资源是有限的，其次燃烧后产生的、等严重污染大气,进而形成酸雨，燃烧后产生的又会造成温室效应．第一，可以用水作为原料来制取；其次,燃烧时放热多，放出的热量约为同质量汽油的3倍；第三，氢燃料的最大优点是燃烧产物为水，不易污染环境，还可循环使用．
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