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高中物理33热学知识点归纳.pdf


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选修 3-3 热学知识点归纳
一、分子运动论
1. 物质是由大量分子组成的
(1)分子体积
分子体积很小,它的直径数量级是
(2)分子质量
分子质量很小,一般分子质量的数量级是
(3)阿伏伽德罗常数(宏观世界与微观世界的桥梁)
1 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 V 、分子直径 d、分子质量 m;
0
宏观量为:物质体积 V、摩尔体积 V 、物质质量 M、摩尔质量 μ、物质密
1
度 ρ.
分子质量:
分子体积: (对气体,V 应 为气体分子平均占据的空间大小)
0
分子直径:
6V 6V
球体模型: 4 d d = = 3 0 (固体、液体一般用此模
N  ( )3  V 3
A 3 2 N 
A
型)
立方体模型: d = 3 V (气体一般用此模型)(对气体,d 理解为相邻分子
0
间的平均距离)
M V M V
分子的数量. n  N  N  N  N
 A  A V A V A
1 1
2. 分子永不停息地做无规则热运动
1 / 11 : .
(1)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。
(2)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。
(3)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 30s 时间观察到的微粒位置的连线,就是
在这短短的 30s 内,小颗粒的运动也是极不规则的。
(4)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。
(5)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。
(6)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。

(1)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。
(2)分子间的引力和斥力都随分子间的距离 r
的增大而减小,随分子间的距离 r 的减小而增大,但斥力的变化比引力的变
2 / 11 : .
化快。
(3)分子力 F 和距离 r 的关系如下图

(注:上图中 r  r :数量级1010 m )
1 0

(1)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。

(2)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 r=r 即分子处于平衡位置时分子势能
0
最小。不论 r 从 r 增大还是减小,分子势能都将增大。如果以分子间距离为
0
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。
(3)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。
(4)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
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 300℃)后再倒进冷水中,会变成柔软的非
3 / 11 : .
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。
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。

、单晶体与单晶体的比较

三、液体

4 / 11 : .
(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
①液体分子密集在一起,具有体积不易压缩;
②分子间距接近固体分子,相互作用力很大;
③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;
④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:
①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。
②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。
③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
1.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。
2.液晶分子的排列特点
5 / 11 : .
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。
3.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

(1)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 T,单位 K(开尔文);
摄氏温度是导出单位,符号 t,单位℃(摄氏度)。关系是 t=T-T ,其中
0
T =
0
两种温度间的关系可以表示为:T
= t+ 和ΔT =Δt,要注意两
种单位制下每一度的间隔是相同的。
0K 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
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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。
(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:气体的压强是由于大量气体分子频繁碰撞器壁而产生的。

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