2023年高考物理总复习高中物理3-3热学必背知识点汇编.pdf

2023年高考物理总复习高中物理3-3热学必背知识点汇痴、分子质量。:信k（精华版）分 子 的数 量：N=/唱2詈刈或者Li 一、分子动理论 N=N“L匕N 一A M N“A1、物体是由大量分子组成的2、分子永不停息地做无规则运动分子体积：分子体积很小，它的直径数量级是错误!未找到引用源。（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。直接说明分子质量：分子质量很小，一般分子质量的数量级是10-26kg错误!未找到引用源。微观量：分子体积八、分子直径d、分子质量，如宏观量：物质体积V、摩尔体积片、物体质量m、摩尔质量M、物质密度小联系桥梁：阿伏加德罗常数（NA=6.02xl023mor*）。哼=詈V V A 分 子 质 量：。茬=看=管 分 子 体 积：%=/=蓊（对气体，匕应为气体分子占据的空间大小）（3）分子大小：（数量级1010m）球 体 模 型.匕=*=焉乃6）直径=匹（固、液体一般用此模型）/V A PN A。乙 71油膜法估测分子大小：d=S一单分子油膜的面积，V一滴到水中的纯油酸的体积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.因而网段说明了液体分子在永不停息地做无规则运动.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.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.课本中所示的布朗运动路线，不是固体微粒运动的轨迹.微粒越小，布朗运动越明显；温度越高，布朗运动越明显.能在液体（或气体）中做布朗运动的微粒都是很小的，一般数量级在错误!未 立 方 体 模 型.1=幅（气体一般用此模型；对气体，d 应理解为相邻分子碘到引用源。，这种微粒肉眼是看不的平均距离）到的，必须借助于显微镜。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）；3、分子间存在相互作用的引力和斥力气体分子间距很大，大小可忽略，不可估算大小，只能估算气体分子所占翅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1 的氢气分子平均速率。的合力 3、分子势能（1）一般规定无穷远处分子势能为零，|E p分子力的表现及变化，对于曲线注意两个距离，即平衡距离力（约 1 0-1 0n i）与2）分子力做正功分子势能减少，分 子 力 做 负 功 分 子 势 X,能增加。l O r o （3）分子势能与分子间距离r o 关系（i）当分子间距离为n.时，分子力为零。当r 小时，r 增大，分子力为引力，分子力做负功分子势能增大。（i i）当 分 子 间 距 时，引力大于斥力，分子力表现为引力。当分子间距离胸当r /。时，减小，分子力为斥力，分子力做负功分子势能增大。“增大时，分子力先增大后减小 当（平衡距离）时，分子势能最小（为负值）（i n）当分子间距r Vr。时，斥力大于引力，分子力表现为斥力。当分子间距离由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r o 减小时，分子力不断增大 大，分子势能不一定增大）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 从微观上看：分子势能跟分子间距离r 有关。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 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 EN a +Ep力。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.二、温度和内能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；大量分子的集体行一 定律得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”到的分布规律。A U=W+Q.2、分子平均动能：物体内所有分子动能的平均值。温度是分子平均动能大小的内能是宏观量，只对大量分子组成的物体有意义，对个别分子无意义。志。2)决定分子势能的因素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（分子质量不从宏观上看：分子势能跟物体的体积有关。同）.从微观上看：分子势能跟分子间距离r 有关。l C 的氧气和1 C 的氢气分子平均动能相同，的氧气分子平均速率小于 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。（即判 断）从热力学第一定律做 功 W热 量 Q内能的改变 I取 正 值“+”外界对系统做:系统从外界吸收热 系统的内能增;取 负 值“一”系统对外界做:系统向外界放出刑 系统的内能减:（3）分子势能为零一共有两处，一处在无穷远处，另一处小于八）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。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。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 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。之 和 等 于 物 体 的 内 能 的 增 加 量（2）数学表达式为：A U=W+Q（3）符号法则：6）关于分子平均动能和分子势能理解时要注意.*EP（1）温度是分子平均动能大小的标志，温度相同时产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bi等 L（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。（4）绝热过程Q=0,关键词“绝热材料”或“变化迅速”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。对理想气体：A U 取决于温度变化，温度升高AU（）,温度降低1）（）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W 取决于体积变化，v 增大时，气体对外做功，W0；（4）热机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特例：如果是气体向真空扩散，W=0 量 Q i,推动活塞做功W,然后向低温热源（冷凝器）释放热量Q 2。（工作条件：3、能量守恒定律：需要两个热源）由能量守恒定律可得：QI=W+Q2我们把热机做的功和它（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从热源吸收的热量的比值叫做热机效率，用 n表示，即 n=w/Q i 热机效率不形式，或者从一个物体 可能达到1 0 0%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。（5）第二类永动机设想：只从单一热源吸收热量，使之完全变为有用的功而不（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。（递 I 起其他变化的热机。背能量守恒定律）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4、热力学第二定律 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（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，缶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。相反方向却不能自发地（6）推广：与热现象有关的宏观过程都是不可逆的。例如；扩散、气体向真空的进行，即热传导具有方向性，是一个不可逆过程。膨胀、能量耗散。（2）说明：“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。（7）嫡和燧增加原理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值）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高温物体。向进行。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”，就是赠燧：衡量系统无序程度的物理量，系统越混乱，无序程度越高，皤值越大。由外界对其做功才能完成。（3）热力学第二定律的两种表述燧增加原理：在孤立系统中，一切不可逆过程必然朝着端增加的方向进行。热力学第二定律也叫做婚增加原理。(8)能量退降：在埔增加的同时，一切不可逆过程总是使能量逐渐丧失做功的梅。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”。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 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 源一是取之不尽、用之不竭，二是不会污染环境等等。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。耗散使能4玄 减导致降4无，能量晶体非晶体虽然不会单晶体多晶体的总量不外 形规贝!J不规则不规则少，却会熔 点确定不确定能的品质物理性质各向异性各向同性它实际上四、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。(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300C)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。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液体分子密集在一起，具有体积不易压缩；分子间距接近固体分子，相互作用力很大；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；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，它的作用是使液体面绷紧，所以叫液体的表面张力。特别提醒：表面张力使液体自动收缩，由于有表面张力的作用，液体表面有收缩到最小的趋势，表面张力的方向跟液面相切。表面张力的形成原因是表面层（液体跟空气接触的一个薄层）中分子间距离大，分子间的相互作用表现为引力。表面张力的大小除了跟边界线长度有关外，还跟液体的种类、温度有关。3、液体的表面张力现象和毛细现象（1 ）表面张力 表 面 层（与气体接触的液体薄层）分子比较稀疏，r r o,分子力表现为引力，在这个力作用下，液体表面有收缩到最小的趋势，这个力就是表面张力。表面张力方向跟液面相切，跟这部分液面的分界线垂直.（2 ）浸润和不浸润现象：附着层的液体分子比液体内分子力表现附着层趋势毛细现象浸润密排斥力扩张上升不浸润稀疏吸引力收缩下降（3）毛细现象：对于一定液体和一定材质的管壁，管的内径越细，毛细现象越明显。管的内径越细，液体越高土壤锄松，破坏毛细管，保存地下水分；压紧土壤，毛细管变细，将水引上来六、液晶1.液晶的物理性质（2）空气的相对湿度:相对湿度水蒸气的实际汽压同温度下水的饱和汽压相对湿度更能够描述空气的潮湿程度，影响蒸发快慢以及影响人们对干爽与潮液晶具有液体的流动性，又具有晶体的光学各向异性。湿感受。2.液晶分子的排列特点相对湿度大，人感觉潮湿；人们感到干爽是指相对湿度小。离饱和程液晶分子的位置无序使它像液体，但排列是有序使它像晶体。度越远，空气相对湿度越小3.液晶的光学性质对外界条件的变化反应敏捷 八、气体液晶分子的排列是不稳定的，外界条件和微小变动都会引起液晶分子排列的变1.气体的状态参量化，因而改变液晶的某些性质，例如温度、压力、摩擦、电磁作用、容器表面的差（1）温度：温度在宏观上表示物体的冷热程度;异等，都可以改变液晶的光学性质。在微观上是分子平均动能的标志。如计算器的显示屏，外加电压液晶由透明状态变为混浊状态。热力学温度是国际单位制中的基本量之一，各速率区间的分子数占总分子数百分比一温度为o t-温度为loot七、饱和汽和饱和汽压符 号T,单位K（开尔文）；摄氏温度是导出单位，符 号t,单位C （摄氏度）。1、饱和汽与饱和汽压：关系是t=T-T其 中 A=273.15K在单位时间内回到液体中的分子数等于从液面飞出去的分子数，这时汽的密度 两种温度间的关系可以表示为：7=-+273.15K和 A 7 =A S,要注意两种不再增大，液体也不再减少，液体和汽之间达到了平衡状态，这种平衡叫做动态惮位制下每一度的间隔是相同的。衡。我们把跟液体处于动态平衡的汽叫做饱和汽，把没有达到饱和状态的汽叫做未 0 K 是低温的极限，它表示所有分子都停止了热运动。可以无限接近，但饱和汽。在一定温度下，饱和汽的压强一定，叫做饱和汽压。未饱和汽的压强小球远不能达到。气体分子速饱和汽压。率分布曲线饱和汽压影响因素：与温度有关，温度升高，饱和气压增大饱和汽压与饱 图像表示：拥有不同速率的气体分子在总分子数中所占的百分比。图像下和汽的体积无关 面积可表示为分子总数。2、空气的湿度（1）空气的绝对湿度：用空气中所含水蒸气的压强来表示的湿度 特点：同一温度下，分子总呈“中间多两头少”的分布特点，即速率处中叫做空气的绝对湿度。等的分子所占比例最大，速率特大特小的分子所占比例均比较小；温度越高,速率大的分子增多；曲线极大值处所对应的速率值向速率增大的方向移动，曲线将拉宽，高度降低，变得平坦。(2)体积:气体总是充满它所在的容器，所以气体的体积总是等于盛装气体的容器的容积。(3)压强:气体的压强是由于气体分子频繁碰撞器壁而产生的。(4)气体压强的微观意义：气体压强的产生：大量做无规则热运动的分子对器壁频繁、持续地碰撞产生了气体的压强。单个分子碰撞器壁的冲力是短暂的，但是大量分子频繁地碰撞器壁，就对器壁产生持续、均匀的压力。所以从分子动理论的观点来看，气体的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力。(5)决定气体压强大小的因素：微观因素：气体压强由气体分子的密集程度和平均动能决定：A气体分子的密集程度(即单位体积内气体分子的数目)大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就多；B气体的温度高，气体分子的平均动能变大，每个气体分子与器壁的碰撞(可视为弹性碰撞)给器壁的冲力就大；从另一方面讲，气体分子的平均速率大，在单位时间里撞击器壁的次数就多，累计冲力就大。宏观因素：气体的体积增大，分子的密集程度变小。在此情况下，如温度不变，气体压强减小；如温度降低，气体压强进一步减小；如温度升高，则气体压强可能不变，可能变化，由气体的体积变化和温度变化两个因素哪一个起主导地位来定。九.气体实验定律(1)探究一定质量理想气体压强p、体积V、温度T 之间关系，采用的是控制变量法(2)三种变化：等温变化，玻意耳定律：PV=C等容变化，查理定律：P/T=C等压变化，盖一吕萨克定律：V/T=C等温变化 等容变化 等压变化T,T2 V1V2 PI c,等容升温升压，不做功，吸热等于内理想气体，由于不考虑分子间相互作用力，理想气体的内能仅由温度和能增加。分子总数决定，与气体的体积无关。2.对气体实验定律的微观解释c-a等压降温收缩，外界做功和放热等于内能减少。（1）玻意耳定律的微观解释功图像下面积表示做功:体积增大气体对外做功，体积减小外界对气体做一定质量的理想气体，分子的总数是一定的，在温度保持不变时，分子的平均动能保持不变，气体的体积减小到原来的几分之一，气体的密集程度就增大到原来的几倍，因此压强就增大到原来的几倍，反之亦然，所以气体的压强与体积成反比。（2）查理定律的微观解释一定质量的理想气体，说明气体总分子数N不变；气体体积V不变，则单位体积内的分子数不变；当气体温度升高时，说明分子的平均动能增大，则单位时间内跟器壁单位面积上碰撞的分子数增多，且每次碰撞器壁产生的平均冲力增大，因此气体压强p将增大。（3）盖 吕萨克定律的微观解释一定质量的理想气体，当温度升高时，气体分子的平均动能增大；要保持压强不变，必须减小单位体积内的分子个数，即增大气体的体积。等 容 线（过0K点 直 线 或 通 过t轴上一2 7 3.1 5 的直线）：一定质量的理想气体，片匕a-b,等温降压膨胀，内能不变，吸热等于对外做功。b-c,等容升温升压，不做功，吸热等于内能增加。c-a,等压降温收缩，外界做功和放热等于内能减少。PT等 压 线（过 O K点直线或通过t 轴上一 2 7 3.1 5 的直线）:一定质量的理想气体，马外a-b,等温升压收缩，内能不变，外界做功等于放热。b-c,等压升温膨胀，吸热和对外做功等于内能增加。c-a,等容降温降压，不做功，内能减少等于放热。