2023届高考物理二轮复习讲义：热学知识点归纳总结

第一章　分子动理论　内能 一、分子动理论的基本内容 1．物体是由大量分子组成的 （1）分子很小：直径数量级为 10-10 m。质量数量级为 10-26 kg。 （2）分子数目特别大：阿伏加德罗常数NA＝ 6.02×1023 mol－1。 2．分子热运动 （1）扩散现象：不同物质能够彼此进入对方的现象。温度越，扩散越快。 （2）布朗运动：①永不停息、 无规则 运动； ②颗粒越 小 ，运动越明显；③温度越 高 ，运动越剧烈； ④运动轨迹无法确定，只能记录每隔一段时间微粒的位置，用连线研究布朗运动。 （3）热运动：物体里的分子永不停息地做无规则运动，这种运动跟 温度 有关，通常称作热运动。 3．分子间的相互作用力 （1）分子间同时存在相互作用的 引力 和 斥力 。实际表现出的分子力是引力和斥力的合力。 （2）引力和斥力都随分子间距离的减小而 增大 ；随分子间距离的增大而 减小 ；斥力比引力变化快。 （3）F­r图像（r0的数量级为10－10 m）。 二、温度和物体的内能 1．温度 两个系统处于热平衡时，它们具有某个“共同的热学性质”，我们把表征这一“共同热学性质”的物理量定义为温度。一切达到热平衡的系统都具有相同的 温度 。 2．两种温标 摄氏温标和热力学温标。关系：T＝ t＋273.15 K。 3．分子的动能和平均动能 （1）分子动能是分子热运动所具有的动能。 （2）分子热运动的平均动能是所有分子热运动的动能的平均值， 温度 是分子热运动的平均动能的标志。 （3）分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和。 4．分子的势能 （1）由于分子间存在着引力和斥力，所以分子具有由它们的相对位置决定的能，即分子势能。 （2）分子势能的决定因素：微观上——决定于分子间距离和分子排列情况；宏观上——决定于 体积 和状态。 5．物体的内能 （1）等于物体中所有分子的热运动 动能 与 分子势能 的总和，是状态量。 （2）对于给定的物体，其内能大小由物体的 温度 和 体积 决定。 （3）物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小 无 关。 [拓展理解] 1．与化学中的“分子”不一样，热学研究组成物体的微粒的运动规律和统计规律，把化学中的原子、分子或离子统称为分子。 2．扩散现象的本质是分子的运动，固、液、气三态均可发生扩散现象，它直接证明了组成物体的分子在不停地做无规则运动；布朗运动的主体不是分子，而是液体或气体中的悬浮颗粒，它间接证明了分子的无规则运动。 3．两分子间距为r0时分子力为零，分子势能最低，但不是零，而是负值，因为一般认为分子间距为无穷远（r＞10r0）时，分子势能为零。 4．温度是分子平均动能的标志，温度相同时，各种物体分子的平均动能均相同。 5．与机械运动相对应的能量称为机械能；与热运动相对应的能量称为内能。宏观上内能由物质的量、温度和体积决定。物体的内能不可能为零，机械能可以为零。 宏观量与微观量的相互关系 1．微观量：分子体积V0、分子直径d、分子质量m0等。 2．宏观量：物体体积V、密度ρ、质量m、摩尔质量M、摩尔体积Vmol、物质的量n等。 3．相互关系 （1）一个分子的质量：m0＝＝。 （2）一个分子的体积：V0＝＝（估算固体、液体分子的体积或气体分子所占空间体积）。 （3）物体所含的分子数：N＝n·NA＝·NA＝·NA。 4．分子的两种模型 物质有固态、液态和气态三种情况，不同物态下应将分子看成不同的模型． （1） 固体、液体分子一个一个紧密排列，可将分子看成球形或立方体形，如图所示，分子间距等于小球的直径或立方体的棱长，所以d＝（球体模型）或d＝（立方体模型）． （2）气体分子不是一个一个紧密排列的，它们之间的距离很大，所以气体分子的大小不等于分子所占有的平均空间．如图所示，此时每个分子占有的空间视为棱长为d的立方体，所以d＝. 扩散现象、布朗运动与热运动的比较 扩散现象 布朗运动 热运动 主体 分子 固体微小颗粒 分子 区别 是分子的运动，发生在固体、液体、气体任何两种物质之间 是比分子大得多的颗粒的运动，只能在液体、气体中发生 是分子的运动，不能通过光学显微镜直接观察到 共同点 （1）都是无规则运动（2）都随温度的升高而更加激烈 联系 扩散现象、布朗运动都反映了分子做无规则的热运动 分子力及分子势能图像 分子力F 分子势能Ep 图像 分子间距 r<r0 F随r增大而减小，表现为斥力 r增大，F做正功，Ep减小 r>r0 r增大，F先增大后减小，表现为引力