热学必背知识点讲课教案.doc

物理选修3—3模块必背知识点

考点一　分子动理论和内能的基本概念
1．分子动理论
（1）物体是由大量分子组成的：
①多数分子大小的数量级为10－10 m.
②阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023 mol－1.
（2）分子在永不停息地做无规则热运动：
实验依据：布朗运动、扩散现象．
①扩散现象
由于物质分子的无规则运动而产生的物质迁移现象．温度越高，扩散得越快．
②布朗运动
现象：悬浮在液体（或气体）中的固体微粒的永不停息的无规则运动．
本质：布朗运动间接反映了液体（或气体）分子的无规则运动．
特点：温度越高，微粒越小，布朗运动越剧烈．
（3）分子间存在相互作用力．
（4）气体分子运动速率的统计分布
氧气分子速率分布呈现中间多、两头少的特点．
2．温度是分子平均动能的标志、内能
（1）温度：一切达到热平衡的系统都具有相同的温度．
（2）两种温标：摄氏温标和热力学温标的关系：T＝t＋273.15 K.
（3）温度是分子热运动平均动能的标志．
（4）分子的势能：
①意义：由于分子间存在着引力和斥力，所以分子具有由它们的相对位置决定的能．
②分子势能的决定因素：
微观上——决定于分子间距．
宏观上——决定于体积和状态．
（5）物体的内能：
①物体中所有分子热运动的动能与分子势能的总和．
②物体的内能大小由物体的温度、体积、物质的量决定．（气体由于分子间距太大，往往不考虑其分子势能，即理想气体的内能由它的温度和物质的量决定）
③物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关．
④改变物体内能有两种方式：做功和热传递．

考点二　微观量的估算
1．微观量：分子体积V0、分子直径d、分子质量m0.
2．宏观量：物体的体积V、摩尔体积Vmol、物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度ρ.
3．关系
（1）分子的质量：m0＝＝.
（2）分子的体积：V0＝＝.（对于固体和液体是分子的体积，对于气体是分子所占据空间的体积）
（3）物体所含的分子数：N＝·NA＝·NA或N＝·NA＝·NA.

考点三　分子力、分子势能与分子间距离的关系
1．分子间的相互作用力
（1）分子间同时存在相互作用的引力和斥力．实际表现出的分子力是引力与斥力的合力．
（2）分子间的相互作用力的特点：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，斥力比引力变化得更快．
（3）分子力F与分子间距离r的关系（r0的数量级为10－10m）.
距离
分子力F
F－r图象
r＝r0
F引＝F斥
F＝0

r＜r0
F引＜F斥
F为斥力
r＞r0
F引＞F斥
F为引力
r＞10r0
F引＝0
F斥＝0
F＝0
2．分子势能
分子势能是由分子间相对位置而决定的势能，它随着物体体积的变化而变化，与分子间距离的关系为：
（1）当r＞r0时，分子力表现为引力，随着r的增大，分子引力做负功，分子势能增大；
（2）r＜r0时，分子力表现为斥力，随着r的减小，分子斥力做负功，分子势能增大；
（3）当r＝r0时，分子势能最小，但不一定为零，可为负值，因为可选两分子相距无穷远时分子势能为零；
（4）分子势能曲线如右图所示．
注：重力、弹簧弹力、电场力、分子力均属于保守力
重力做正功，重力势能减小；重力做负功，重力势能增大．同样，分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增大．因此可用类比法理解分子力做功与分子势能变化的关系．
考点四　固体与液体的性质
1．晶体与非晶体
　分类

晶体
非晶体
单晶体
多晶体
外形
规则
不规则
不规则
熔点
确定
确定
不确定
物理性质
各向异性
各向同性
各向同性
原子排列
规则
每个晶粒的排列不规则
不规则
转化
晶体和非晶体在一定条件下可以转化
典型物质
石英、云母、明矾、食盐
玻璃、橡胶
2．液体的表面张力
（1）作用：液体的表面张力使液面具有收缩的趋势．
（2）方向：表面张力跟液面相切，跟这部分液面的分界线垂直．
3．毛细现象是指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，毛细管越细，毛细现象越明显．
4．液晶的物理性质
（1）具有液体的流动性．
（2）具有晶体的光学各向异性．
（3）从某个方向看其分子排列比较整齐，但从另一方向看，分子的排列是杂乱无章的．
5．饱和汽：饱和汽压随温度而变，与饱和汽的体积无关．温度越高，饱和汽压越大．
6．湿度：绝对湿度是空气中所含水蒸气的压强；相对湿度是某一温度下，空气中水蒸气的实际压强与同一温度下水的饱和汽压之比，相对湿度＝×100%.
考点五　气体压强的产生与计算
1．产生的原因
由于大量分子无规则运动而碰撞器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力，作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强．
2．决定因素
（1）宏观上：决定于气体的温度和体积．
（2）微观上：决定于分子的平均动能和分子的密集程度．

考点六　理想气体状态方程与气体实验定律的应用
1．气体实验定律

玻意耳定律
查理定律
盖—吕萨克定律
内容
一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比
一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比
一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积与热力学温度成正比
表达式
p1V1＝p2V2
＝
＝
图象

2．理想气体的状态方程
（1）理想气体
①宏观上讲，理想气体是指在任何条件下始终遵守气体实验定律的气体，实际气体在压强不太大、温度不太低的条件下，可视为理想气体．
②微观上讲，理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力，即分子间无分子势能．
（2）理想气体的状态方程
一定质量的理想气体状态方程：＝或＝C (其中C为常量) .
气体实验定律可看做一定质量理想气体状态方程的特例．
3．一定质量的气体不同图象的比较
过程
图线类别
图象特点
图象示例
等温过程
p－V
pV＝CT(其中C为常量)，即pV之积越大的等温线温度越高，线离原点越远

p－
p＝CT，斜率k＝CT，即斜率越大，温度越高

等容过程
p－T
p＝T，斜率k＝，即斜率越大，体积越小

等压过程
V－T
V＝T，斜率k＝，即斜率越大，压强越小

4．理想气体实验定律微观解释
（1）等温变化
一定质量的气体，温度保持不变时，分子的平均动能不变．在这种情况下，体积减小时，分子的密集程度增大，气体的压强增大．
（2）等容变化
一定质量的气体，体积保持不变时，分子的密集程度保持不变．在这种情况下，温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强增大．
（3）等压变化
一定质量的气体，温度升高时，分子的平均动能增大．只有气体的体积同时增大，使分子的密集程度减小，才能保持压强不变．
考点七　热力学第一定律与能量守恒定律
1．热力学第一定律
（1）内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和．
（2）表达式：ΔU＝Q＋W.
（3）ΔU＝Q＋W中正、负号法则.
物理量
意义
符号
W
Q
ΔU
＋
外界对物体做功
物体吸收热量
内能增加
－
物体对外界做功
物体放出热量
内能减少
2．能量守恒定律
（1）内容：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，能量的总量保持不变．
（2）能量守恒定律是一切自然现象都遵守的基本规律．
3．ΔU＝Q＋W的三种特殊情况
过程名称
公式
内能变化
物理意义
绝热
Q＝0
ΔU＝W
外界对物体做的功等于物体内能的增加
等容
W＝0
Q＝ΔU
物体吸收的热量等于物体内能的增加
等温
ΔU＝0
W＝－Q
外界对物体做的功等于物体放出的热量
4．气体做功W的计算
①等压变化：W=－pΔV
②p-V线性变化：W：p-V图像围成的面积
5．对于理想气体： U=a T（a是比例系数）

考点八　热力学第二定律
1．热力学第二定律的三种表述
（1）克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体．
（2）开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响．或表述为“第二类永动机不可能制成”．
（3）用熵的概念进行表述：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小(热力学第二定律又叫做熵增加原理)．
2．热力学第二定律的微观意义
一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行．
3．热力学第二定律的实质
热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性，进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性．
4．两类永动机的比较
第一类永动机
第二类永动机
不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器
从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响的机器
违背能量守恒定律，不可能制成
不违背能量守恒定律，但违背热力学第二定律，不可能制成

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