第十五章 热学-【优学精研】2026年高考物理一轮总复习必备随身宝典word

第十五章　热学 第1讲　分子动理论 一、分子动理论的三条观点(选必三第一章1、3节) 1.物体是由大量分子组成的: 2.分子永不停息地做无规则运动: 项目 定义 理解 扩散 现象 不同种物质能够彼此进入对方的现象 扩散现象是由分子的__________运动产生的物质迁移现象,温度越______,扩散现象越明显  布朗 运动 悬浮在液体(或气体)中的_____________的永不停息的无规则运动  布朗运动不是分子的运动,是微小颗粒的运动(肉眼不可见、光学显微镜可见),布朗运动间接证明了分子的无规则运动。 悬浮小颗粒受到做无规则运动的液体(或气体)分子的撞击;颗粒越_____,温度越_____,运动越明显  热 运动 分子的永不停息的__________运动  分子的无规则运动和温度有关,温度越高,分子运动越_______。  3.分子间存在相互作用力: (1)分子力 分子间的引力和斥力是_______存在的,实际表现出的分子力是引力和斥力的_______。  ①当r=r0时,F引=F斥,分子力为_____;  ②当r>r0时,F引>F斥,分子力表现为_______;  ③当r<r0时,F引<F斥,分子力表现为_______。  (2)分子力随分子间距离变化的关系: 分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而__________,随分子间距离的减小而_______,但斥力比引力变化得_____;分子力与分子间距离的关系图线如图所示。  二、物体的内能(选必三第一章4节) 1.分子动能:分子__________所具有的动能。  注意:分子动能与物体宏观机械运动的速度无关。 (1)分子平均动能:物体内所有分子热运动动能的平均值,_______是分子平均动能的唯一标志。  (2)分子总动能:物体内所有分子热运动动能的_______。  2.分子势能:由分子力和分子间的相对位置决定的能。 (1)微观上:与______________有关。  (2)宏观上:与物体的_______有关。  注意:分子势能与物体宏观位置的高低无关。 3.物体的内能:物体中所有分子的热运动_______与_____________的总和。  (1)决定因素:_______、_______、物质的量。  (2)改变内能的两种方式:_______和热传递。  提醒:理想气体不计分子势能,内能取决于温度和分子数。 质疑辨析 (1)1 mol氢气中所含的氢原子数是阿伏加德罗常数。 (　　) (2)分子间距离增大,分子间作用力一定减小。(　　) (3)温度相同的氢气和氧气,分子的平均速率相等。 (　　) (4)物体处于静止状态时,内能可能为零。 (　　) (5)若不计分子势能,则质量和温度相同的氢气和氧气具有相同的内能。 (　　) (6)温度、分子动能、分子势能或内能只对大量分子才有意义。 (　　) 第2讲　固体、液体和气体 一、固体和液体(选必三第二章4、5节) 1.固体 (1)分类:固体分为_______和__________两类。晶体又分为单晶体和__________。  (2)晶体和非晶体的比较 项目 晶体 非晶体 单晶体 多晶体 外形 有规则的 几何外形 没有确定 的几何外 形 没有确定 的几何外 形 熔点 确定 ______ 不确定 物理 性质 各向异性 ______ 各向同性 典型 物质 石英、云 母、明矾、 食盐 各种金属 玻璃、橡 胶、蜂蜡、 松香、沥青 转化 晶体和非晶体在一定条件下可以相互______  (3)晶体的微观结构:组成晶体的物质微粒(分子、原子或离子),在空间中有规则地周期性地排列。 2.液体 (1)液体的表面张力 概念 液体表面各部分间_____________的力  成因 表面层中分子间的距离大,分子间的相互作用力表现为______  作用 液体的表面张力使液面具有收缩到表面积_______的趋势  方向 表面张力跟液面_______,且跟这部分液面的分界线_______  使液体表面形成一层绷紧的膜 (2)浸润和不浸润 ①附着层内的液体分子比液体内部的分子密集,附着层内分子的间距小于平衡距离,分子间表现为______力,宏观上看表现为_______,如图甲所示。  ②附着层内的液体分子比液体内部的分子稀疏,附着层内分子的间距大于平衡距离,分子间表现为______力,宏观上看表现为__________,如图乙所示。  (3)毛细现象 毛细现象是指浸润液体在细管中_______的现象,以及不浸润液体在细管中_______的现象,如图丙。毛细管越_____,毛细现象越明显。  3.液晶 (1)液晶分子既保持有序排列而显示晶体的_____________,又可以自由移动位置,保持了液体的流动性。  注意:液晶不是液体,也不是固体(也就不是晶体或非晶体)。 (2)液晶的物理性质很容易在外界的影响下_____________。  二、气体(选必三第二章2、3节) 1.气体实验定律 项目 玻意耳定律 查理定律 盖-吕萨克定律 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______ 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______ 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_____ 表达 式 p1V1=______ =______ =______ 图像 微 观 解 释 一定质量的某种理想气体,温度保持不变时,分子的平均动能_______。体积减小时,分子的数密度_______,气体的压强_______ 一定质量的某种理想气体,体积保持不变时,分子的数密度__________,温度升高时,分子的平均动能______,气体的压强_______ 一定质量的某种理想气体,温度升高时,分子的平均动能_______。只有气体的体积同时增大,使分子的数密度_______,才能保持压强不变  2.理想气体状态方程 (1)理想气体:把在任何温度、任何压强下都遵从___________________的气体称为理想气体。  ①在压强不太_____、温度不太_____时,实际气体可以看作理想气体。  ②理想气体的分子间除碰撞外不考虑其他作用,一定质量的某种理想气体的内能仅由_______决定。  注意:理想气体的内能并不是只取决于温度,还和分子数(物质的量)有关。 (2)理想气体状态方程:=或=C(质量一定的理想气体)。 质疑辨析 (1)单晶体的所有物理性质都是各向异性的。 (　　) (2)晶体在熔化过程中要吸收热量,破坏空间点阵结构,增加分子势能。 (　　) (3)船浮于水面上是由于液体的表面张力。 (　　) (4)水是浸润物体,水银是不浸润物体。 (　　) (5)一定质量理想气体等容变化过程中,压强与摄氏温度成正比。 (　　) (6)理想气体是一种假想的物理模型,实际并不存在。 (　　) 第3讲　热力学定律与能量守恒定律 一、热力学第一定律(选必三第三章1、2节) 1.改变内能的两种方式 (1)_______;  (2)热传递。 两种方式对改变内能是等效的,但实质不同。 2.热力学第一定律 (1)内容:一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。 (2)表达式:ΔU=__________。  (3)正、负号法则: 符号 W Q ΔU + _______对  _______做功  物体______ 热量 内能 ______ - _______对  _______做功  物体_____ 热量 内能 ______ 二、热力学第二定律(选必三第三章4节) 1.两种表述 (1)克劳修斯表述:热量不能_______地从低温物体传到高温物体。  (2)开尔文表述:不可能从单一热库吸收热量,使之_______变成功,而不___________ ________。  2.用熵的概念表示热力学第二定律:在任何自发过程中,一个孤立系统的总熵不会_______。  3.热力学第二定律的微观意义:一切自发过程总是沿着分子热运动的__________增大的方向进行。  三、能量守恒定律(选必三第三章3节) 1.内容:能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式_______为其他形式,或者从一个物体_______到别的物体,在转化或转移的过程中,能量的_______保持不变。  在热学中,做功将引起内能与其他形式能之间发生转化,热传递将引起内能在不同物体间发生转移。所以热力学第一定律是能量守恒定律在热学中的具体体现。 2.能量耗散并不是指能量的总量不守恒,而是指能量的_______降低了。  四、两类永动机(选必三第三章3节) 1.第一类永动机:不消耗任何能量,却不断对外做功的机器,违背___________________。  2.第二类永动机:没有冷凝器,只从单一热源吸收热量并把它全部用来对外做功,而不引起其他变化的机器,违背了____________________。  质疑辨析 (1)外界对物体做功20 J,物体向外界放热10 J,则物体内能变化30 J。 (　　) (2)热量一定从内能大的物体传递到内能小的物体。 (　　) (3)做功和传热改变物体内能的实质是相同的。(　　) (4)物体吸收热量,内能一定增加。 (　　) (5)随着科技的发展,热机效率可以达到100%。(　　) (6)热量不可能从低温物体传递到高温物体。 (　　) (7)可以从单一热源吸收热量,使之完全变成功。(　　) 实验二十　用油膜法估测油酸分子的大小 实验 原理 ①油酸是一种脂肪酸,把一滴油酸滴到平静的水面上,油酸会展开形成一片油膜。 ②油膜面积最大且稳定时,可近似认为是单层油酸分子油膜。 ③把油酸分子视为球体,则单分子油膜的厚度就近似等于分子的直径。 ④只要测量出这一滴油酸的体积V和油膜的面积S,就可估算出油酸分子的直径d= 实验 器材 实验 主要 步骤 (1)测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V1 ①配制油酸酒精溶液,取纯油酸1 mL,注入500 mL的容量瓶中,然后向容量瓶内注入酒精,直到液面达到500 mL刻度线为止,则油酸酒精溶液的浓度为η=_____________。  ②用注射器(或滴管)将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,并记下量筒内增加一定体积Vn时的滴数n。则每滴油酸酒精溶液的体积为V0=______________。  ③一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V1=η·V0= mL。 本实验用到了两种物理思想方法: a.理想模型法:将油膜分子简化为球形,且认为其紧密排列,分子间无空隙,形成单分子层。 b.累积法:测一滴油酸酒精溶液的体积时,累积n滴,测其总体积,再求一滴的体积,可以减小误差。 (2)测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S ①撒爽身粉; ②滴1滴油酸酒精溶液; ③等油酸薄膜的形状稳定后,放上玻璃板; ④画出轮廓; ⑤放坐标纸,数格子。 假设每个格子边长是a,如果数得n个格子,则S=na2 数格子时,大于半格的算一格,不足半格的舍去。 数据 处理 油酸分子的直径d=,明确各量的含义: d——单分子油酸的直径; V1—— 一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积; 注意:不是一滴油酸酒精溶液的体积,酒精溶于水,最终在水面上的是纯油酸形成的膜。 S——一滴油酸分子在水面上形成的油膜的面积。 注:除少数有机物大分子,一般分子直径的数量级是__________ 操作 注意 事项 (1)干净:实验用具要擦洗干净。 (2)适量:爽身粉和油酸的用量都不可太大,否则不易形成单分子膜。 (3)水平、垂直:浅盘要水平放置,以便准确画出薄膜的形状,画线时视线应与板面垂直。 (4)稳定:要待薄膜形状稳定后再画轮廓 滴入溶液时,油膜扩散后会又收缩,有两个原因: ①水面受油酸液滴的冲击凹陷后又恢复; ②酒精挥发后液面收缩。 误差 分析 (1)纯油酸体积的计算引起误差: ①油酸酒精溶液浓度存在偏差,如:溶液配置后长时间放置,酒精挥发,导致浓度变大,V1测<V1真,d测偏小。 ②往量筒中滴入溶液时,滴数记错,如:多数一滴,V1测将偏小,d测偏小。 (2)油膜面积的测量引起误差: ①油膜形状画线存在误差。 ②采用“填补法”(即不足半格舍去、多于半格的算一格)计算获得的油膜面积与实际的油膜面积存在偏差。 ③爽身粉放入过多,油膜未完全散开,则S测偏小,d测偏大。 ④油膜中含有大量未溶解的酒精,则S测偏大,d测偏小 实验二十一　探究等温情况下一定质量气体压强与 体积的关系 实验 原理 一定质量的某种气体,在温度不变的条件下,其压强与体积变化时的关系叫作气体的等温变化。采用控制变量法,控制气体质量和温度不变,研究气体压强与体积的关系 实验 装置 方案一 方案二 物理量的 测量 (1)空气柱的体积V:空气柱的长度可以通过_______读取,长度与横截面积的乘积即为空气柱的体积。  (2)空气柱的压强p:通过与气体相连的压力表或压强传感器读取。 实验中可直接将空气柱的长度L代入计算,不必测量横截面积S(S可约掉,V与长度L成正比) 实验步骤 1.把注射器竖直固定在铁架台上,把柱塞(与压力表密封连接)插入到注射器内,另一端用橡胶套封住。 实验前要在柱塞上涂润滑油,防止漏气,保证气体质量不变。 2.注射器两端有柱塞和橡胶套,管内密封一段空气柱,这段空气柱就是我们的研究对象。 3.用手缓慢地把柱塞向下压,选取几个位置,同时读出刻度尺示数与压强,记录数据。 5.以压强p为纵坐标,以体积的倒数为横坐标,把各组数据在坐标系中描点,观察图像,确定p与V的关系 数据 处理 1.作p-V图像: 以压强p为纵坐标,以体积V为横坐标,用采集的各组数据在坐标纸上描点,绘出等温曲线,如图所示。 由于图像是_______,用肉眼不易观察验证,所以多数情况下画p - 图像更直观  2.作p-图像: 以压强p为纵坐标,以为横坐标,在坐标纸上描点。如果p- 图像中的各点位于过原点的同一条直线上(如图),就说明压强p跟成正比,即压强与体积成反比,如图所示 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十五章　热学 第1讲　分子动理论 一、1.10-26　6.02×1023 mol-1　2.无规则　高　微小颗粒 小　高　无规则　剧烈　3.(1)同时　合力　①零　②引力　③斥力　(2)减小　增大　快 二、1.热运动　(1)温度　(2)总和　2.(1)分子间距离　(2)体积 3.动能　分子势能　(1)温度　体积　(2)做功 【质疑辨析】 提示:(1)×。每个氢气分子中有2个氢原子,根据N=nNA可知,1 mol氢气中含有的氢原子数为2NA。 (2)×。r<r0,分子间距增大,分子力减小;r>r0,分子间距增大,分子力先增大后减小。 (3)×。温度相同,分子平均动能相同,氧气分子质量更大,平均速率更小。 (4)×。内能一定大于0。 (5)×。温度相同,分子平均动能相同,但等质量时,氢气分子个数更多,内能更大。 (6)√。 第2讲　固体、液体和气体 一、1.(1)晶体　非晶体　多晶体　(2)确定　各向同性　转化　2.(1)相互吸引　引力　最小　相切　垂直 (2)①斥　浸润　②引　不浸润　(3)上升　下降　细 3.(1)各向异性　(2)发生改变 二、1.反比　正比　正比　p2V2　　　不变　增大　增大　保持不变　增大　增大　增大　减小 2.(1)气体实验定律　①大　低　②温度　10r0　忽略不计 【质疑辨析】 提示:(1)×。单晶体只是在某些物理性质上表现各向异性。 (2)√。 (3)×。船浮于水面是由于水的浮力。 (4)×。浸润与不浸润是相对的,与两种物质的性质均有关。 (5)×。压强与热力学温度成正比。 (6)√。 第3讲　热力学定律与能量守恒定律 一、1.(1)做功 2.(2)Q+W　(3)外界　物体　吸收　增加　物体　外界　放出　减少 二、1.(1)自发　(2)完全　产生其他影响　2.减小　3.无序性 三、1.转化　转移　总量　2.品质 四、1.能量守恒定律　2.热力学第二定律 【质疑辨析】 提示:(1)×。W=20 J,Q=-10 J,ΔU=10 J。 (2)×。热量能自发地从温度高的物体传递到温度低的物体。内能大的物体温度不一定高。 (3)×。做功的实质是内能与其他形式的能发生转化,传热的实质是内能在不同物体间发生转移。 (4)×。还要看是否对外做功。 (5)×。热机效率不可能达到100%。 (6)×。只是不能自发地传递。 (7)√。 实验二十　用油膜法估测油酸分子的大小 　　10-10 m 实验二十一　探究等温情况下一定质量气体压强与 体积的关系 刻度　曲线 学科网（北京）股份有限公司 $