高考物理熱學知識點總結(jié)(物理高考熱學題目技巧)

物理碩士2019-02-28

1.分子動力學理論

1.物質(zhì)是由大量分子組成的

2.分子永遠不會停止進行不規(guī)則的熱運動

（1）分子永不停歇地進行不規(guī)則熱運動的實驗事實：擴散現(xiàn)象和布朗運動。

(2)布朗運動

布朗運動是懸浮在液體（或氣體）中的固體顆粒的隨機運動。布朗運動不是

分子本身的運動，卻間接反映了液（氣）分子的不規(guī)則運動。

(3)實驗中繪制的布朗運動路線折線并不是粒子運動的真實軌跡。

因為圖中的每條折線都是連接每30秒觀測到的粒子位置的線，即使在這短短的30秒內(nèi)，小粒子的運動也是極不規(guī)則的。

(4)布朗運動的原因

當大量液體分子（或氣體）不斷無規(guī)則運動時，對其中懸浮粒子的不平衡沖擊就是產(chǎn)生布朗運動的原因。簡而言之：液體（或氣體）分子永遠不會

停止不規(guī)則運動是布朗運動的原因。

(5)影響布朗運動強度的因素

固體顆粒越小，溫度越高，固體顆粒周圍液體分子的運動越不規(guī)則，從而影響顆粒的碰撞。

碰撞的不平衡性越強，布朗運動就越劇烈。

(6)在液體(或氣體)中能進行布朗運動的粒子很小，一般為

，這種顆粒用肉眼是看不到的，必須使用顯微鏡。

3、分子間存在相互作用

(1)分子間的吸引力和排斥力同時存在。顯示的實際分子力是分子吸引力和排斥力。

合力。

分子間的吸引力和排斥力只與分子間的距離（相對位置）有關(guān)，與分子的運動狀態(tài)無關(guān)。

(2)分子間的吸引力和斥力都隨著分子間距離r的增大而減小，隨著分子間距離r的減小而增大，但斥力的變化快于吸引力的變化。

(3)分子力F與距離r的關(guān)系如下圖

4.物體的內(nèi)能

(1)分子進行熱運動的動能稱為分子動能。溫度是物體分子熱運動平均動能的標志。

(2)由分子間相對位置決定的勢能稱為分子勢能。當分子力做正功時，分子勢能減?。划敺肿恿ψ鲐摴r，分子勢能增加。當r=r0時，即分子處于平衡位置時，分子的勢能最小。無論r從r0開始增加還是減少，分子勢能都會增加。如果分子間距離無窮大時分子勢能為零，則分子勢能隨分子間距離變化的圖如上所示。

（3）進行熱運動的物體中所有分子的動能和分子勢能的總和，稱為物體的內(nèi)能。物體的內(nèi)能與物體的溫度、體積以及物質(zhì)的量有關(guān)。質(zhì)量恒定的理想氣體的內(nèi)能僅與溫度有關(guān)。

(4)內(nèi)能和機械能：運動形式不同。內(nèi)能對應(yīng)于分子的熱運動，機械能對應(yīng)于物體的機械運動。物體的內(nèi)能和機械能在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。

2.固體

1.結(jié)晶和非晶

(1)從外觀上看，晶體有一定的幾何形狀，而非晶態(tài)晶體則沒有。

(2)從物理性質(zhì)來看，晶體是各向異性的，而非晶態(tài)晶體是各向同性的。

(3)晶體有確定的熔點，而非晶態(tài)晶體則沒有確定的熔點。

(4)晶體和非晶并不是絕對的，它們在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。例如，如果將結(jié)晶硫加熱熔化（溫度不超過300），然后倒入冷水中，就會變成軟的無定形硫，經(jīng)過一段時間后又轉(zhuǎn)變成結(jié)晶硫。

2、多晶和單晶

單晶粒子是單晶，單晶的混沌組合是多晶。

多晶是各向同性的。

3.晶體的各向異性及其微觀解釋

從物理性質(zhì)來看，晶體是各向異性的，而非晶態(tài)晶體是各向同性的。通常所說的物理性質(zhì)包括彈性、硬度、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、光折射性質(zhì)等。晶體的各向異性是指晶體在不同方向上的物理性質(zhì)不同，即測量結(jié)果不同當在不同方向測試晶體的物理性質(zhì)時。需要注意的是，晶體是各向異性的，并不是說每一種晶體在各種物理性質(zhì)上都能表現(xiàn)出各向異性。晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的規(guī)律性和材料粒子不同方向的不同排列，使晶體具有各向異性。

4、晶體與非晶、單晶與單晶的比較

3.液體

1.液體的微觀結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)

（一）從宏觀角度看

因為液體介于氣體和固體之間，液體像固體一樣有一定的體積，不易壓縮，但又像氣體一樣沒有形狀，具有流動性。

(2)從微觀角度看，具有以下特點

液體分子緊密堆積在一起，體積難以壓縮；

分子距離接近固體分子，相互作用力很大；

液體分子在小范圍內(nèi)有規(guī)則排列。這個區(qū)域是暫時形成的。邊界和大小隨時變化，排列雜亂。因此，液體表現(xiàn)出各向同性；

液體分子的熱運動雖然與固體分子相似，但它們沒有長期固定的平衡位置，可以在液體中運動，因而表現(xiàn)出流動性，擴散速度比固體快。

2.液體的表面張力

如果在液體表面任意畫一條線，則線兩側(cè)液體之間的作用力就是重力。它的作用是拉緊液體表面，故稱為液體的表面張力。

特別提醒：

(1)表面張力使液體自動收縮。由于表面張力的作用，液體表面趨于收縮到最小，表面張力的方向與液體表面相切。

（2）表面張力形成的原因是表層（液體與空氣之間的薄層）分子間距離較大，分子間的相互作用表現(xiàn)為重力。

(3)表面張力的大小除與邊界線的長度有關(guān)外，還與液體的種類和溫度有關(guān)。

4、液晶顯示屏

1.液晶的物理性質(zhì)

液晶具有液體的流動性和晶體的光學各向異性。

2、液晶分子的排列特性

液晶分子的位置是無序的，使其類似于液體，但排列是有序的，使其類似于晶體。

3、液晶的光學特性對外界條件的變化反應(yīng)迅速。

液晶分子的排列不穩(wěn)定。外界條件和微小的變化都會引起液晶分子排列的變化，從而改變液晶的某些性質(zhì)，如溫度、壓力、摩擦力、電磁效應(yīng)、容器表面的差異等，都可以改變液晶的某些性質(zhì)。液晶。光學特性。

例如，當施加外部電壓時，計算器的顯示屏從透明狀態(tài)變?yōu)闇啙釥顟B(tài)。

5.煤氣

1氣體狀態(tài)參數(shù)

(1)溫度：溫度在宏觀上表示物體的熱或冷程度；它是微觀層面上分子平均動能的象征。

熱力學溫度是國際單位制中的基本量之一，符號T，單位K（開爾文）；攝氏度是溫度的導(dǎo)出單位，符號t，單位（攝氏度）。關(guān)系為t=T-T0，其中T0=273.15K

兩個溫度之間的關(guān)系可以表示為：T=t+273.15K且T=t。需要注意的是，兩個單位制中每一度的間隔是相同的。

0K是低溫的極限，這意味著所有分子都停止了熱運動。它可以無限接近，但永遠無法達到。

氣體分子速度分布曲線：

圖像表示：不同速度的氣體分子占分子總數(shù)的百分比。圖像下方的面積可以表示為分子總數(shù)。

特點：在相同溫度下，分子總是表現(xiàn)出“中間多、兩端少”的分布特征，即中等速度的分子所占比例最大，速度極大和極小的分子各占一半。比例較??；溫度越高，速度越高。分子數(shù)量增加；曲線最大值對應(yīng)的速率值向速率增加的方向移動，曲線將變寬、高度減小并變得平坦。

(2)體積：氣體總是充滿其所在的容器，因此氣體的體積始終等于容納氣體的容器的體積。

(3)壓力：氣體的壓力是由大量氣體分子與器壁頻繁碰撞而產(chǎn)生的。

(4)氣體壓力的微觀意義：大量進行不規(guī)則熱運動的氣體分子與容器壁頻繁、連續(xù)地碰撞，產(chǎn)生氣體壓力。單個分子與壁面碰撞的沖量是短暫的，但大量分子與壁面碰撞往往會對壁面產(chǎn)生連續(xù)、均勻的壓力。因此，從分子動力學理論的角度來看，氣體的壓力是大量氣體分子對壁面單位面積所施加的平均力。

(5)決定氣體壓力大小的因素：

微觀因素：氣體壓力由氣體分子的密度和平均動能決定：

A、氣體分子的密度（即單位體積的氣體分子數(shù)）越大，單位時間內(nèi)與單位面積的壁面碰撞的分子就越多；

B、隨著氣體溫度的升高，氣體分子的平均動能增大，各氣體分子與壁面的碰撞（可看作彈性碰撞）對壁面的沖擊力較大；另一方面，氣體分子的平均動能增加。速度越大，單位時間內(nèi)與墻壁碰撞的次數(shù)越多，累積沖量也越大。

宏觀因素：氣體體積增大，分子密度變小。此時，若溫度不變，氣體壓力降低；如果溫度降低，氣體壓力進一步降低；如果溫度升高，氣體壓力可能保持不變，也可能發(fā)生變化，具體取決于氣體的體積變化和溫度變化。這取決于哪個因素占主導(dǎo)地位。

2.氣體實驗定律

3.氣體實驗規(guī)律的微觀解釋

(1)波義耳定律的微觀解釋

對于一定質(zhì)量的理想氣體，分子總數(shù)是一定的。當溫度保持恒定時，分子的平均動能保持不變。如果氣體的體積減少到原來的幾分之一，則氣體的密度將增加到原來的值。因此，壓力增加到原來值的幾倍，反之亦然，因此氣體的壓力與體積成反比。

（二）查爾斯定律的微觀解釋

一定質(zhì)量的理想氣體是指氣體分子總數(shù)N不變；氣體體積V不變，則單位體積的分子數(shù)不變；當氣體溫度升高時，意味著分子的平均動能增大，則單位時間內(nèi)單位面積與壁面碰撞的分子數(shù)量增多，每次與壁面碰撞產(chǎn)生的平均沖量增大，因此氣體壓力p將增加。

(3)蓋-呂薩克定律的微觀解釋

對于一定質(zhì)量的理想氣體，當溫度升高時，氣體分子的平均動能增大；為了保持壓力恒定，單位體積的分子數(shù)必須減少，即氣體的體積必須增加。

6.熱力學定律

1.熱力學第零定律（熱平衡定律）：如果兩個系統(tǒng)與第三個系統(tǒng)處于熱平衡，那么這兩個系統(tǒng)也必須彼此處于熱平衡。

(1)做功和傳熱都可以改變物體的內(nèi)能。也就是說，做功和傳熱就相當于改變了物體的內(nèi)能。但從能量轉(zhuǎn)換和守恒的角度來看是有區(qū)別的：功是其他能量與內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)換，功是內(nèi)能轉(zhuǎn)換的度量；而熱傳遞是內(nèi)能的傳遞，熱量是內(nèi)能的傳遞。測量。

(2)符號規(guī)則：體積增大時，氣體向外做功，W為“一”；當體積減小時，外界對氣體做功時，W為“+”。

當氣體吸收外界熱量時，Q為“+”；當氣體向外界釋放熱量時，Q為“-”。

隨著溫度升高，內(nèi)能增量DE取“+”；隨著溫度降低，內(nèi)能減小，DE取“-”。

（三）三種特殊情況：

l等溫變化DE=0，即W+Q=0

l絕熱膨脹或壓縮：Q=0，即W=DE

l等體積變化：W=0，Q=DE

(4)從圖表討論理想氣體的功、熱和內(nèi)能

3.熱第二定律

（1）不可能制造第二類永動機（滿足能量守恒定律，但違反熱力學第二定律）

本質(zhì)：涉及熱現(xiàn)象（自然界）的宏觀過程是定向且不可逆的

(2)傳熱方向表達式(克勞修斯表達式)：

不可能將熱量從低溫物體傳遞到高溫物體而不引起其他變化。（熱傳導(dǎo)是有方向性的）

(3)機械能與內(nèi)能的換算表達式(開爾文表達式)：

不可能從單一熱源吸收熱量并將其全部用于做功而不引起其他變化。（機械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)換是有方向性的）。

4、熱力學第三定律：熱力學零是無法達到的。

5、熵增原理：在任何自然過程中，孤立系統(tǒng)的總熵不會減少。

——孤立系統(tǒng)的熵增加過程是系統(tǒng)熱力學概率增加的過程（即無序度增加的過程）。它是系統(tǒng)從非平衡狀態(tài)趨于平衡狀態(tài)的過程。這是一個不可逆轉(zhuǎn)的過程。熵的增加代表著宇宙中物質(zhì)的混亂和無序程度的增加。