高考物理热学知识点总结(物理高考热学题目技巧)

物理硕士2019-02-28

1.分子动力学理论

1.物质是由大量分子组成的

2.分子永远不会停止进行不规则的热运动

（1）分子永不停歇地进行不规则热运动的实验事实：扩散现象和布朗运动。

(2)布朗运动

布朗运动是悬浮在液体（或气体）中的固体颗粒的随机运动。布朗运动不是

分子本身的运动，却间接反映了液（气）分子的不规则运动。

(3)实验中绘制的布朗运动路线折线并不是粒子运动的真实轨迹。

因为图中的每条折线都是连接每30秒观测到的粒子位置的线，即使在这短短的30秒内，小粒子的运动也是极不规则的。

(4)布朗运动的原因

当大量液体分子（或气体）不断无规则运动时，对其中悬浮粒子的不平衡冲击就是产生布朗运动的原因。简而言之：液体（或气体）分子永远不会

停止不规则运动是布朗运动的原因。

(5)影响布朗运动强度的因素

固体颗粒越小，温度越高，固体颗粒周围液体分子的运动越不规则，从而影响颗粒的碰撞。

碰撞的不平衡性越强，布朗运动就越剧烈。

(6)在液体(或气体)中能进行布朗运动的粒子很小，一般为

，这种颗粒用肉眼是看不到的，必须使用显微镜。

3、分子间存在相互作用

(1)分子间的吸引力和排斥力同时存在。显示的实际分子力是分子吸引力和排斥力。

合力。

分子间的吸引力和排斥力只与分子间的距离（相对位置）有关，与分子的运动状态无关。

(2)分子间的吸引力和斥力都随着分子间距离r的增大而减小，随着分子间距离r的减小而增大，但斥力的变化快于吸引力的变化。

(3)分子力F与距离r的关系如下图

4.物体的内能

(1)分子进行热运动的动能称为分子动能。温度是物体分子热运动平均动能的标志。

(2)由分子间相对位置决定的势能称为分子势能。当分子力做正功时，分子势能减小；当分子力做负功时，分子势能增加。当r=r0时，即分子处于平衡位置时，分子的势能最小。无论r从r0开始增加还是减少，分子势能都会增加。如果分子间距离无穷大时分子势能为零，则分子势能随分子间距离变化的图如上所示。

（3）进行热运动的物体中所有分子的动能和分子势能的总和，称为物体的内能。物体的内能与物体的温度、体积以及物质的量有关。质量恒定的理想气体的内能仅与温度有关。

(4)内能和机械能：运动形式不同。内能对应于分子的热运动，机械能对应于物体的机械运动。物体的内能和机械能在一定条件下可以相互转化。

2.固体

1.结晶和非晶

(1)从外观上看，晶体有一定的几何形状，而非晶态晶体则没有。

(2)从物理性质来看，晶体是各向异性的，而非晶态晶体是各向同性的。

(3)晶体有确定的熔点，而非晶态晶体则没有确定的熔点。

(4)晶体和非晶并不是绝对的，它们在一定条件下可以相互转化。例如，如果将结晶硫加热熔化（温度不超过300），然后倒入冷水中，就会变成软的无定形硫，经过一段时间后又转变成结晶硫。

2、多晶和单晶

单晶粒子是单晶，单晶的混沌组合是多晶。

多晶是各向同性的。

3.晶体的各向异性及其微观解释

从物理性质来看，晶体是各向异性的，而非晶态晶体是各向同性的。通常所说的物理性质包括弹性、硬度、导热性、导电性、光折射性质等。晶体的各向异性是指晶体在不同方向上的物理性质不同，即测量结果不同当在不同方向测试晶体的物理性质时。需要注意的是，晶体是各向异性的，并不是说每一种晶体在各种物理性质上都能表现出各向异性。晶体内部结构的规律性和材料粒子不同方向的不同排列，使晶体具有各向异性。

4、晶体与非晶、单晶与单晶的比较

3.液体

1.液体的微观结构和物理性质

（一）从宏观角度看

因为液体介于气体和固体之间，液体像固体一样有一定的体积，不易压缩，但又像气体一样没有形状，具有流动性。

(2)从微观角度看，具有以下特点

液体分子紧密堆积在一起，体积难以压缩；

分子距离接近固体分子，相互作用力很大；

液体分子在小范围内有规则排列。这个区域是暂时形成的。边界和大小随时变化，排列杂乱。因此，液体表现出各向同性；

液体分子的热运动虽然与固体分子相似，但它们没有长期固定的平衡位置，可以在液体中运动，因而表现出流动性，扩散速度比固体快。

2.液体的表面张力

如果在液体表面任意画一条线，则线两侧液体之间的作用力就是重力。它的作用是拉紧液体表面，故称为液体的表面张力。

特别提醒：

(1)表面张力使液体自动收缩。由于表面张力的作用，液体表面趋于收缩到最小，表面张力的方向与液体表面相切。

（2）表面张力形成的原因是表层（液体与空气之间的薄层）分子间距离较大，分子间的相互作用表现为重力。

(3)表面张力的大小除与边界线的长度有关外，还与液体的种类和温度有关。

4、液晶显示屏

1.液晶的物理性质

液晶具有液体的流动性和晶体的光学各向异性。

2、液晶分子的排列特性

液晶分子的位置是无序的，使其类似于液体，但排列是有序的，使其类似于晶体。

3、液晶的光学特性对外界条件的变化反应迅速。

液晶分子的排列不稳定。外界条件和微小的变化都会引起液晶分子排列的变化，从而改变液晶的某些性质，如温度、压力、摩擦力、电磁效应、容器表面的差异等，都可以改变液晶的某些性质。液晶。光学特性。

例如，当施加外部电压时，计算器的显示屏从透明状态变为浑浊状态。

5.煤气

1气体状态参数

(1)温度：温度在宏观上表示物体的热或冷程度；它是微观层面上分子平均动能的象征。

热力学温度是国际单位制中的基本量之一，符号T，单位K（开尔文）；摄氏度是温度的导出单位，符号t，单位（摄氏度）。关系为t=T-T0，其中T0=273.15K

两个温度之间的关系可以表示为：T=t+273.15K且T=t。需要注意的是，两个单位制中每一度的间隔是相同的。

0K是低温的极限，这意味着所有分子都停止了热运动。它可以无限接近，但永远无法达到。

气体分子速度分布曲线：

图像表示：不同速度的气体分子占分子总数的百分比。图像下方的面积可以表示为分子总数。

特点：在相同温度下，分子总是表现出“中间多、两端少”的分布特征，即中等速度的分子所占比例最大，速度极大和极小的分子各占一半。比例较小；温度越高，速度越高。分子数量增加；曲线最大值对应的速率值向速率增加的方向移动，曲线将变宽、高度减小并变得平坦。

(2)体积：气体总是充满其所在的容器，因此气体的体积始终等于容纳气体的容器的体积。

(3)压力：气体的压力是由大量气体分子与器壁频繁碰撞而产生的。

(4)气体压力的微观意义：大量进行不规则热运动的气体分子与容器壁频繁、连续地碰撞，产生气体压力。单个分子与壁面碰撞的冲量是短暂的，但大量分子与壁面碰撞往往会对壁面产生连续、均匀的压力。因此，从分子动力学理论的角度来看，气体的压力是大量气体分子对壁面单位面积所施加的平均力。

(5)决定气体压力大小的因素：

微观因素：气体压力由气体分子的密度和平均动能决定：

A、气体分子的密度（即单位体积的气体分子数）越大，单位时间内与单位面积的壁面碰撞的分子就越多；

B、随着气体温度的升高，气体分子的平均动能增大，各气体分子与壁面的碰撞（可看作弹性碰撞）对壁面的冲击力较大；另一方面，气体分子的平均动能增加。速度越大，单位时间内与墙壁碰撞的次数越多，累积冲量也越大。

宏观因素：气体体积增大，分子密度变小。此时，若温度不变，气体压力降低；如果温度降低，气体压力进一步降低；如果温度升高，气体压力可能保持不变，也可能发生变化，具体取决于气体的体积变化和温度变化。这取决于哪个因素占主导地位。

2.气体实验定律

3.气体实验规律的微观解释

(1)波义耳定律的微观解释

对于一定质量的理想气体，分子总数是一定的。当温度保持恒定时，分子的平均动能保持不变。如果气体的体积减少到原来的几分之一，则气体的密度将增加到原来的值。因此，压力增加到原来值的几倍，反之亦然，因此气体的压力与体积成反比。

（二）查尔斯定律的微观解释

一定质量的理想气体是指气体分子总数N不变；气体体积V不变，则单位体积的分子数不变；当气体温度升高时，意味着分子的平均动能增大，则单位时间内单位面积与壁面碰撞的分子数量增多，每次与壁面碰撞产生的平均冲量增大，因此气体压力p将增加。

(3)盖-吕萨克定律的微观解释

对于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；为了保持压力恒定，单位体积的分子数必须减少，即气体的体积必须增加。

6.热力学定律

1.热力学第零定律（热平衡定律）：如果两个系统与第三个系统处于热平衡，那么这两个系统也必须彼此处于热平衡。

(1)做功和传热都可以改变物体的内能。也就是说，做功和传热就相当于改变了物体的内能。但从能量转换和守恒的角度来看是有区别的：功是其他能量与内能之间的转换，功是内能转换的度量；而热传递是内能的传递，热量是内能的传递。测量。

(2)符号规则：体积增大时，气体向外做功，W为“一”；当体积减小时，外界对气体做功时，W为“+”。

当气体吸收外界热量时，Q为“+”；当气体向外界释放热量时，Q为“-”。

随着温度升高，内能增量DE取“+”；随着温度降低，内能减小，DE取“-”。

（三）三种特殊情况：

l等温变化DE=0，即W+Q=0

l绝热膨胀或压缩：Q=0，即W=DE

l等体积变化：W=0，Q=DE

(4)从图表讨论理想气体的功、热和内能

3.热第二定律

（1）不可能制造第二类永动机（满足能量守恒定律，但违反热力学第二定律）

本质：涉及热现象（自然界）的宏观过程是定向且不可逆的

(2)传热方向表达式(克劳修斯表达式)：

不可能将热量从低温物体传递到高温物体而不引起其他变化。（热传导是有方向性的）

(3)机械能与内能的换算表达式(开尔文表达式)：

不可能从单一热源吸收热量并将其全部用于做功而不引起其他变化。（机械能和内能的转换是有方向性的）。

4、热力学第三定律：热力学零是无法达到的。

5、熵增原理：在任何自然过程中，孤立系统的总熵不会减少。

——孤立系统的熵增加过程是系统热力学概率增加的过程（即无序度增加的过程）。它是系统从非平衡状态趋于平衡状态的过程。这是一个不可逆转的过程。熵的增加代表着宇宙中物质的混乱和无序程度的增加。