高中物理选修3-3热学知识点归纳.docx

高中物理选修热学知识点归纳一分子运动论物质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分子质量分子质量很小一般分子质量的数量级是阿伏伽德罗常数宏观世界与微观世界的桥梁摩尔的任何物质含有的微粒数相同这个数的测量值设微观量为分子体积分子直径分子质量宏观量为物质体积摩尔体积物质质量摩尔质量物质密度分子质量分子体积对气体应为气体分子平均占据的空间大小分子直径球体模型学科网wwwzxxkcom45教育资源门户提供试卷教案课件论文素材及各类教学资源下载还有大量而丰富的教学相关资讯学科网wwwzxxkcom45教育资源门户提供试卷教案课件论文素材及各类教学资源下载还有大量而丰富的教学相关资讯固体液体一般用此模型立方体模型学科网wwwzxxkcom45教育资源门户提供试卷教案课件论文素材及各类教学资源下载还有大量而丰富的教学相关资讯气体一般用此模型对气体理解为相邻分子间的平均距离分子的数量学科网wwwzxxkcom45教育资源门户提供试卷教案课件论文素材及各类教学资源下载还有大量而丰富的教学相关资讯分子永不停息地做无规则热运动分子永不停息做无规则热运动的实验事实扩散现象和布郎运动布朗运动布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体微粒的无规则运动布朗运动不是分子本身的运动但它间接地反映了液体气体分子的无规则运动实验中画出的布朗运动路线的折线不是微粒运动的真实轨迹因为图中的每一段折线是每隔时间观察到的微粒位置的连线就是在这短短的内小颗粒的运动也是极不规则的布朗运动产生的原因大量液体分子或气体永不停息地做无规则运动时对悬浮在其中的微粒撞击作用的不平衡性是产生布朗运动的原因简言之液体或气体分子永不停息的无规则运动是产生布朗运动的原因影响布朗运动激烈程度的因素固体微粒越小温度越高固体微粒周围的液体分子运动越不规则对微粒碰撞的不平衡性越强布朗运动越激烈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这种微粒肉眼是看不到的必须借助于显微镜分子间存在着相互作用力分子间的引力和斥力同时存在实际表现出来的分子力是分子引力和斥力的合力分子间的引力和斥力只与分子间距离相对位置有关与分子的运动状态无关分子间的引力和斥力都随分子间的距离的增大而减小随分子间的距离的减小而增大但斥力的变化比引力的变化快分子力和距离的关系如下图注上图中数量级物体的内能做热运动的分子具有的动能叫分子动能温度是物体分子热运动的平均动能的标志由分子间相对位置决定的势能叫分子势能分子力做正功时分子势能减小分子力作负功时分子势能增大当即分子处于平衡位置时分子势能最小不论从增大还是减小分子势能都将增大如果以分子间距离为无穷远时分子势能为零则分子势能随分子间距离而变的图象如上图物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能物体的内能跟物体的温度和体积及物质的量都有关系定质量的理想气体的内能只跟温度有关内能与机械能运动形式不同内能对应分子的热运动机械能对于物体的机械运动物体的内能和机械能在一定条件下可以相互转化二固体晶体和非晶体在外形上晶体具有确定的几何形状而非晶体则没有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晶体具有确定的熔点而非晶体没有确定的熔点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晶体与非晶体单晶体与单晶体的比较三液体液体的微观结构及物理特性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四液晶液晶的物理性质液晶具有液体的流动性又具有晶体的光学各向异性液晶分子的排列特点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液晶的光学性质对外界条件的变化反应敏捷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异等都可以改变液晶的光学性质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五气体气体的状态参量温度温度在宏观上表示物体的冷热程度在微观上是分子平均动能的标志热力学温度是国际单位制中的基本量之一符号单位开尔文摄氏温度是导出单位符号单位摄氏度关系是其中两种温度间的关系可以表示为和要注意两种单位制下每一度的间隔是相同的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永远不能达到气体分子速率分布曲线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面积可表示为分子总数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压强气体的压强是由于大量气体分子频繁碰撞器壁而产生的气体压强的微观意义大量做无规则热运动的气体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气体分子的密集程度即单位体积内气体分子的数目越大在单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数就越多气体的温度升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气体实验定律等温变化玻意耳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公式或或常量等容变化查理定律内容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公式或或常量等压变化盖吕萨克定律内容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公式或或常量对气体实验定律的微观解释玻意耳定律的微观解释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不变气体体积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将增大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理想气体状态方程一定质量的理想气体状态方程公式恒量或含密度式注意计算时公式两边必须统一为热力学温度单位其它两边单位相同即可克拉珀龙方程为普适气体恒量为摩尔数六热力学定律热力学第零定律热平衡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热力学第一定律能的转化守恒定律第一类永动机违反能量守恒定律不可能制成做功和热传递都能改变物体的内能也就是说做功和热传递对改变物体的内能是等效的但从能量转化和守恒的观点看又是有区别的做功是其他能和内能之间的转化功是内能转化的量度而热传递是内能间的转移热量是内能转移的量度符号法则体积增大气体对外做功为一体积减小外界对气体做功为气体从外界吸热为气体对外界放热为一温度升高内能增量是取温度降低内能减少取一三种特殊情况等温变化即绝热膨胀或压缩即等容变化由图线讨论理想气体的功热量和内能等温线双曲线一定质量的理想气体等温降压膨胀内能不变吸热等于对外做功等容升温升压不做功吸热等于内能增加等压降温收缩外界做功和放热等于内能减少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功等容线过点直线或通过轴上一的直线一定质量的理想气体等温降压膨胀内能不变吸热等于对外做功等容升温升压不做功吸热等于内能增加等压降温收缩外界做功和放热等于内能减少等压线过点直线或通过轴上一的直线一定质量的理想气体等温升压收缩内能不变外界做功等于放热等压升温膨胀吸热和对外做功等于内能增加等容降温降压不做功内能减少等于放热热学第二定律第二类永动机不可能制成满足能量守恒定律但违反热力学第二定律实质涉及热现象自然界中的宏观过程都具有方向性是不可逆的热传递方向表述克劳修斯表述不可能使热量由低温物体传递到高温物体而不引起其它变化热传导有方向性机械能与内能转化表述开尔文表述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它变化机械能与内能转化具有方向性热力学第三定律热力学零度不可达到熵增加原理在任何自然过程中一个孤立系统的总熵是不会减少的孤立系统熵增加过程是系统热力学概率增大的过程即无序度增大的过程是系统从非平衡态趋于平衡态的过程是一个不可逆过程熵的增加表示宇宙物质的日益混乱和无序