专题16 热学（知识清单）（全国通用）2027年高考物理一轮复习讲练测

该高中物理高考复习知识清单系统整合了热学专题，涵盖分子动理论、气体液体固体性质及热力学定律等核心内容，通过知识脑图搭建体系框架，分考点进行基础梳理与重难突破，构建完整知识脉络。 清单以科学思维为导向，采用考向深研与素养进阶结合模式，特设活塞气缸模型、液柱模型等重难突破模块，通过易错剖析对比功热内能关系，技法提炼总结气体实验定律应用技巧。配套跟踪训练题强化知识迁移，培养学生模型建构与科学推理能力，助力自主复习，为教师提供精准教学支持。

专题16 热学 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 目录导航 01知识脑图·核心脉络搭建——梳理专题框架，搭建知识体系 02考点深研·知能分层突破——深挖高频考点，分层突破重难点 ▶基础梳理·自主夯基 ▶重难突破·考向精练 考点一 分子动理论►考向一 物质的组成 考向二 分子热运动 考向三 分子间作用力与分子势能 考向四 气体压强 考向五 内能 考点二 气体、液体、固体和热力学定律►考向一 理想气体 考向二 液体 考向三 固体 考向四 热平衡 考向五 热力学第二定律 考向六 能量守恒定律 核心考点 热力学第一定律 03素养进阶·答题技法突破——提炼解题范式，提升答题素养 ▶攻坚指南·重难突破 【重难突破01】活塞气缸模型 【重难突破02】液柱模型 ▶易错剖析·避坑攻略 【易混易错01】功、热和内能的改变 【易混易错02】热力学图像问题 ▶技法提炼·审题点拨 【方法技巧01】气体实验定律 【方法技巧02】变质量问题的处理思想——等效 知识脑图·核心脉络搭建 考点深研·知能分层突破 基础梳理・自主夯基——核心概念 ▶知识点一 分子热运动 1. 扩散 （1）定义：不同的物质互相接触时，可以彼此进入对方的现象称为扩散现象。 （2）产生原因：扩散现象并不是外界作用引起的，也不是化学反应的结果，而是由物质分子的无规则运动产生的。 （3）意义：扩散现象是物质分子永不停息地做无规则运动的证据之一。 （4）特点：温度越高，扩散越快。扩散现象发生在固体、液体、气体任何两种物质之间。气体物质的扩散现象最显著，常温下物质处于固态时扩散现象不明显。 2. 布朗运动 （1）定义：悬浮在液体（或气体）中微小颗粒的无规则运动。 （2）产生原因：悬浮在液体中的微粒越小，在某一瞬间跟它相撞的液体分子数越少，撞击作用的不平衡性表现得越明显，并且微粒越小，它的质量越小，其运动状态越容易被改变，布朗运动越明显。 （3）意义：液体分子永不停息地无规则运动的宏观反映。 （4）特点：悬浮的微粒越小，布朗运动越明显；温度越高，布朗运动越激烈。 3. 分子热运动 （1）定义：分子做永不停息的无规则运动。 （2）产生原因：分子的“无规则运动”，是指由于分子之间的相互碰撞，每个分子的运动速度无论是方向还是大小都在不断地变化。 （3）意义：热运动是对于大量分子的整体而言的，对个别分子无意义。 （4）特点：分子热运动的剧烈程度虽然受到温度影响，温度高分子热运动快，温度低分子热运动慢，但分子热运动永远不会停息。 ▶知识点二 分子作用力 1. 分子间的作用力与分子间距离的关系： ①当r<r0时，r减小，斥力引力都增加，斥力增加更快，分子间的作用力F表现为斥力； ②当r＝r0时，分子间的作用力F为0，这个位置称为平衡位置； ③当r>r0时，r增大，斥力引力都减小，斥力减小更快，分子间的作用力F表现为引力。 重难突破・考向深研——要点提炼 考点一 分子动理论 ⏩考试重点提炼⏪ 考向 考试重点 一、分子动理论 物质构成：宏观物体由大量微观分子、原子组成，分子尺度极小，肉眼无法直接观测。 扩散现象：不同物质相互接触彼此渗入，直接证明分子永不停息做无规则热运动；温度越高扩散越快。 布朗运动：悬浮在液体或气体中的小微粒的无规则运动，由液体分子撞击不均衡引发，间接印证分子热运动，并非分子本身的运动。 分子间作用力规律：分子间距适中时引力与斥力共存；间距减小，引力、斥力同步增大，斥力增幅更快；间距过大时分子力趋近于零。 热运动界定：分子无规则运动只和温度相关，温度越高分子平均运动速率越大。 二、温度与内能 温度本质：宏观表征物体冷热程度，微观对应分子平均动能大小；温度相同则分子平均动能相等，与物质种类无关。 分子势能：由分子间相对位置决定，和物体体积、分子间距密切相关；理想气体忽略分子势能。 内能组成：物体内所有分子的分子动能与分子势能总和；理想气体内能仅由温度、物质的量决定，不受体积影响。 内能改变两条途径：做功、热传递，两种方式等效；做功是机械能与内能转化，热传递是内能在物体间转移。 ⏩高频考向深研⏪ 考向一 物质的组成 1. 物质组成：物质是由大量分子组成的，分子直径的数量级一般是10-10m。分子质量的数量级为10-26 kg。 2. 分子模型 （1）球体模型（适用于固体、液体）：一个分子的体积V0＝π(＝πd3，d为分子的直径；分子直径 。 （2）立方体模型（适用于气体）：一个分子占据的平均空间体积V0＝d3，d为相邻两分子间的平均距离；。 【注意】对于气体，利用得到的不是分子直径，而是气体分子间的平均距离。 3. 宏观量和微观量： （1）阿伏伽德罗常数：1mol的任何物质都含有相同的粒子数。通常可取。阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁。 （2）宏观物理量：物质的质量M，体积V，密度ρ，摩尔质量MA，摩尔体积VA。 （3）微观物理量：分子质量m0，分子体积V0，分子直径d。 补充：宏观量与微观量的关系 ①摩尔体积Vmol：分子体积V0＝（适用于固体和液体）；分子占据体积V占＝（适用于气体）。 ②摩尔质量Mmol：分子质量m0＝。 ③分子总数：N＝nNA＝·NA＝NA（注：对气体而言，） 补充：常用微观粒子物理量： 一个分子的质量：m＝。 一个分子的体积：V0＝。 一摩尔物质的体积：Vmol＝。 单位质量中所含分子数：n＝。 单位体积中所含分子数：n′＝。 气体分子间的距离：d＝。 【跟踪训练】（2026·福建泉州·三模）两个水分子的势能随分子间距离变化的图像如图所示，据图分析可得__________（填“”或“”）处为分子平衡位置；当分子间距离从一直增大到的过程中，分子力的做功情况是__________（填“一直做正功”“一直做负功”或“先做正功后做负功”）。若以表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，ρ表示在标准状态下水蒸气的密度，阿伏伽德罗常数为，则每个水分子的质量为__________。 【答案】 先做正功后做负功 【详解】[1]据图分析可得，当分子势能最小时分子力表现为零，可知处为分子平衡位置； [2]当分子间距离从一直增大到的过程中，分子势能先减小后增加，可知分子力的做功情况是先做正功后做负功。 [3]若以表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，ρ表示在标准状态下水蒸气的密度，阿伏伽德罗常数为，则每个水分子的质量为 考向二 分子热运动 1. 扩散 （1）定义：不同的物质互相接触时，可以彼此进入对方的现象称为扩散现象。 （2）产生原因：扩散现象并不是外界作用引起的，也不是化学反应的结果，而是由物质分子的无规则运动产生的。 （3）意义：扩散现象是物质分子永不停息地做无规则运动的证据之一。 （4）特点：温度越高，扩散越快。扩散现象发生在固体、液体、气体任何两种物质之间。气体物质的扩散现象最显著，常温下物质处于固态时扩散现象不明显。 补充：扩散现象的理解 （1）在气体、液体、固体中均能发生，而气体的扩散现象最明显。 （2）扩散快慢与温度有关，温度越高，扩散越快，表明温度越高，分子运动越剧烈。 （3）从浓度高处向浓度低处扩散，且受“已进入对方”的分子浓度的限制，当进入对方的分子浓度较低时，扩散现象较为显著。 3. 布朗运动 （1）定义：悬浮在液体（或气体）中微小颗粒的无规则运动。 （2）产生原因：悬浮在液体中的微粒越小，在某一瞬间跟它相撞的液体分子数越少，撞击作用的不平衡性表现得越明显，并且微粒越小，它的质量越小，其运动状态越容易被改变，布朗运动越明显。 （3）意义：液体分子永不停息地无规则运动的宏观反映。 （4）特点：悬浮的微粒越小，布朗运动越明显；温度越高，布朗运动越激烈。 3. 分子热运动 （1）定义：分子做永不停息的无规则运动。 （2）产生原因：分子的“无规则运动”，是指由于分子之间的相互碰撞，每个分子的运动速度无论是方向还是大小都在不断地变化。 （3）意义：热运动是对于大量分子的整体而言的，对个别分子无意义。 （4）特点：分子热运动的剧烈程度虽然受到温度影响，温度高分子热运动快，温度低分子热运动慢，但分子热运动永远不会停息。 【注意】：温度是分子热运动剧烈程度的标志。温度升高，热运动剧烈程度增加，分子平均速率增大，但不是每个分子的速率都变大。 补充：热运动、扩散和布朗运动的比较 现象 扩散现象 布朗运动 热运动 活动主体 分子 固体微小颗粒 分子 区别 是分子的运动,发生在任何两种物质之间 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 都是无规则运动；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。 【跟踪训练】（2026·北京大兴·三模）以下关于布朗运动的说法正确的是（　　） A．布朗运动就是分子的无规则运动 B．布朗运动反映了固体小颗粒的分子在做无规则运动 C．向一锅水中撒一点胡椒粉，加热时发现水中的胡椒粉在翻滚，这说明温度越高布朗运动越剧烈 D．在显微镜下可以观察到煤油中小颗粒灰尘的布朗运动，这说明煤油分子在做无规则运动 【答案】D 【详解】A．布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的无规则运动，不是分子本身的无规则运动，故A错误； B．布朗运动是液体或气体分子对悬浮小颗粒的撞击不平衡导致的，反映的是液体或气体分子的无规则运动，而非固体小颗粒内部分子的运动，故B错误； C．加热时水中胡椒粉翻滚是水的宏观对流运动带动的，胡椒粉颗粒过大，其运动不属于布朗运动，不能说明温度越高布朗运动越剧烈，故C错误； D．煤油中小颗粒灰尘的布朗运动，是煤油分子无规则运动对灰尘撞击的不平衡性导致的，该现象直接说明煤油分子在做无规则运动，故D正确。 故选D。 考向三 分子间作用力与分子势能 1. 分子间的作用力与分子间距离的关系： ①当r<r0时，r减小，斥力引力都增加，斥力增加更快，分子间的作用力F表现为斥力； ②当r＝r0时，分子间的作用力F为0，这个位置称为平衡位置； ③当r>r0时，r增大，斥力引力都减小，斥力减小更快，分子间的作用力F表现为引力。 【注意】：分子斥力、引力同时存在；分子间的作用力指的是分子间相互作用引力和斥力的合力。 2. 分子势能 （1）定义：分子间具有由它们的相对位置决定的势能，叫做分子势能。 （2）特点：分子势能由分子间的相对位置决定，随分子间距离的变化而变化。分子势能是标量，正、负表示的是大小，具体的值与零势能点的选取有关 （3）影响因素： ①宏观上：分子势能跟物体的体积有关。分子势能随着物体的体积变化而变化，对实际气体来说，体积增大，分子势能增加；体积缩小，分子势能减小。 ②微观上：分子势能跟分子间距离r有关，分子势能与r的关系不是单调变化的。分子间的作用表现为引力时，分子势能随着分子间的距离增大而增大；分子间的作用表现为斥力时，分子势能随着分子间距离增大而减小。 4. 分子势能与分子间距离的关系： 分子间距离 ，增大 ，减小 分子力 等于零 表现为引力 表现为斥力 分子力做功 — 分子力做负功 分子力做负功 分子势能 最小 随分子间距离的增大而增大 随分子间距离的减小而增大 【跟踪训练】（2026·山东日照·模拟预测）如图所示是分子间作用力与分子间距离的关系图像，分子间作用力表现为斥力时为正值，图中阴影部分的面积大小为。现将1分子固定在点，2分子从处由静止释放，若规定处分子势能为零，下列说法正确的是（     ） A．2分子在处只受分子引力 B．2分子在处的分子势能为 C．2分子运动到处的动能大于 D．2分子运动到离1分子最近时的分子势能大于 【答案】B 【详解】A．分子间引力和斥力是同时存在的，处是分子力（合力）表现为引力，不是只受引力，故A错误； B．题图阴影面积是到之间F图线与r轴围成的面积，即分子力做的功。当2分子从运动到，分子力为引力，方向与位移方向相同，分子力做正功，做功大小为。根据 题目规定处分子势能，因此得，故B正确； C．2分子从处由静止释放，初动能为0，根据动能定理，动能变化等于分子力做功，因此运动到处的动能，故C错误； D．运动到离1分子最近时，2分子的动能减为0，根据能量守恒，总能量等于初态总能量 因此最近处分子势能等于，故D错误。 故选B。 考向四 气体压强 1. 分子运动速率分布图像：气体分子速率呈“中间多、两头少”的规律分布，如下图所示。 温度越高，分子热运动越剧烈，当温度升高时，某一分子在某一时刻它的速率不一定增加，但大量分子的平均速率一定增加，而且“中间多”的分子速率值增加。 2. 气体分子运动的特点 （1）无序性：分子之间频繁地发生碰撞，使每个分子的速度大小和方向频繁地改变，分子的运动杂乱无章，在某一时刻，向着任何一个方向运动的分子都有，而且向着各个方向运动的气体分子数目几乎相等。 （2）自由性：气体分子间的距离较大，使得分子间的相互作用力十分微弱，可认为分子间除碰撞外不存在相互作用力，分子在两次碰撞之间做匀速直线运动，因而气体会充满它能到达的整个空间。 （3）规律性：气体分子的速率分布呈现出“中间多、两头少”的分布规律。当温度升高时，速率大的分子数增多，速率小的分子数减少，分子的平均速率增大。反之，分子的平均速率减小。 3. 气体压强 （1）定义：器壁单位面积上受到的压力叫做气体压强。 （2）产生原因：大量气体分子不断撞击器壁的结果。 （3）微观解释： ①某容器中气体分子的平均速率越大，单位时间内、单位面积上气体分子与器壁的碰撞对器壁的作用力越大； ②容器中气体分子的数密度大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就多，平均作用力也会较大。 （4）决定气体压强大小的因素： 微观因素： ①与气体分子的数密度有关：气体分子数密度(即单位体积内气体分子的数目)越大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就越多，气体压强就越大； ②与气体分子的平均速率有关：气体的温度越高，气体分子的平均速率就越大，每个气体分子与器壁碰撞时(可视为弹性碰撞)给器壁的冲力就越大；从另一方面讲，分子的平均速率越大，在单位时间内器壁受气体分子撞击的次数就越多，累计冲力就越大，气体压强就越大。 宏观因素： ①与温度有关：体积一定时，温度越高，气体的压强越大； ②与体积有关：温度一定时，体积越小，气体的压强越大。 补充：气体压强与大气压强的区别与联系 气体压强 大气压强 区别 ①因密闭容器内的气体分子的数密度一般很小，由气体自身重力产生的压强极小，可忽略不计，故气体压强由气体分子碰撞器壁产生 ②大小由气体分子的数密度和温度决定，与地球的引力无关 ③气体对上下左右器壁的压强大小都是相等的 ①由于空气受到重力作用紧紧包围地球而对浸在它里面的物体产生的压强．如果没有地球引力作用，地球表面就没有大气，从而也不会有大气压强 ②地面大气压强的值与地球表面积的乘积，近似等于地球大气层所受的重力值 ③大气压强最终也是通过分子碰撞实现对放入其中的物体产生压强 联系 两种压强最终都是通过气体分子碰撞器壁或碰撞放入其中的物体而产生的 【跟踪训练】（2026·北京顺义·一模）下列说法正确的是（    ） A．气体压强仅与温度有关 B．水和酒精混合后总体积变小说明液体分子间存在分子引力 C．当分子之间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大 D．布朗运动就是液体分子的运动 【答案】C 【详解】A．气体压强微观上由分子平均动能和分子数密度共同决定，宏观上满足理想气体状态方程，与温度、体积、物质的量均有关，并非仅与温度有关，故A错误； B．水和酒精混合后总体积变小，说明分子间存在间隙，与分子引力无关，故B错误； C．当分子间作用力表现为斥力时，减小分子间距离，斥力做负功，分子势能随分子间距离减小而增大，故C正确； D．布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，是液体分子无规则运动的宏观反映，不是液体分子本身的运动，故D错误。 故选C。 考向五 内能 1. 分子的平均动能 （1）温度是大量分子无规则热运动的宏观表现，具有统计意义。温度升高，分子平均动能增大，但不是每一个分子的动能都增大。个别分子动能可能增大也可能减小，个别分子甚至几万个分子热运动的动能大小不受温度影响，但总体上所有分子的动能之和一定是增加的。 （2）只要温度相同，任何分子的平均动能都相同。由于不同物质的分子质量不一定相同，所以同一温度下，不同物质分子运动的平均速率一般不相同。 2. 物体的内能： （1）定义：物体里所有的分子的动能和势能的总和叫做物体的内能。 （2）决定因素： ①从宏观上看：物体内能的大小由物体的物质的量、温度和体积三个因素决定。 ②从微观上看：物体的内能由组成物体的分子总数、分子热运动的平均动能和分子势能三个因素决定。 （3）改变内能的方式：通过做功或热传递可以改变物体的内能。 补充：对内能的理解： （1）内能是对物体的大量分子而言的，对于单个分子的内能没有意义。 （2）内能是一种与分子热运动及分子间相互作用相关的能量形式，与物体宏观运动状态无关，它取决于物质的量、温度、体积及物态。 （3）物体温度升高，内能不一定增加；温度不变，内能可能改变；温度降低，内能可能增加。 （4）组成任何物体的分子都在做无规则的热运动，所以任何物体都具有内能。 【跟踪训练】（2026·新疆·模拟预测）如图所示，导热性能良好的汽缸开口向上静止在水平地面上，缸内被活塞封闭的气体可以看成理想气体，活塞与汽缸内壁无摩擦且不漏气，大气压强保持不变，在环境温度缓慢降低的过程中，缸内气体（     ） A．内能减小 B．压强减小 C．所有分子速率都减小 D．分子数密度减小 【答案】A 【详解】A．一定质量的理想气体内能可以用温度来衡量，由于缸内气体的温度降低，所以内能减小，故A正确； B．环境温度降低的过程中，活塞的受力分析情况不变，依然为 所以缸内气体的压强不变，故B错误； C．温度降低时气体分子的平均动能减小，但由于分子热运动是统计规律，不是所有分子的速率都减小，故C错误； D．气体发生等压变化，有 由于温度降低，所以体积也减小，在气体分子总数不变时，分子数密度升高，故D错误。 故选A。 考点二 气体、液体、固体和热力学定律 ⏩考试重点提炼⏪ 考向 考试重点 一、固体和液体 固体 晶体：分单晶体与多晶体；单晶体有规则几何外形、各向异性、固定熔点；多晶体熔点固定、外形不规则、整体各向同性。 非晶体：无固定熔点、各向同性，熔化过程温度持续变化。 液体 表面张力：液体表层分子间距偏大、引力占优，使液面收缩绷紧；水珠呈球形、昆虫浮于水面均由表面张力造成。 浸润与不浸润：浸润时液体附着容器壁，不浸润时液体收缩远离器壁；毛细现象由浸润、表面张力共同形成。 二、气体实验定律 理想气体模型假设：分子无体积、分子间无相互作用力，只有分子动能；现实气体低压高温时可近似视作理想气体。 等温变化：温度恒定，压强与体积变化趋势相反； 等容变化：体积恒定，温度升高压强增大； 等压变化：压强恒定，升温后气体体积膨胀； 微观压强成因：气体分子频繁撞击容器器壁；压强大小和分子平均动能、单位体积内分子数有关。 ⏩高频考向深研⏪ 考向一 理想气体 1. 定义：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体。 【注意】理想气体分子本身的大小与分子间的距离相比可忽略不计，分子不占空间，可视为质点。它是对实际气体的一种科学抽象，是一种理想模型，实际并不存在。 2. 理想气体的状态方程： （1）内容：一定质量的某种理想气体，在从某一状态变化到另一状态时，尽管压强p、体积V、温度T都可能改变，但是压强p跟体积V的乘积与热力学温度T之比保持不变。 （2）表达式：①＝；②＝C。 （3）成立条件：一定质量的理想气体。 【注意】：（1）单位：温度T必须是热力学温度，公式两边中压强p和体积V单位必须统一，但不一定是国际单位制中的单位。 （2）该方程表示的是气体三个状态参量的关系，与中间的变化过程无关；公式中常量C仅由气体的种类和质量决定，与状态参量(p、V、T)无关。 【跟踪训练】（2026·海南海口·一模）（多选）如图所示，热水倒入茶托上的玻璃碗后盖上杯盖，在水面和杯盖间就封闭了一部分空气（可视为理想气体）。下列说法正确的是（　　） A．玻璃碗有规则的几何外形，具有各向同性的物理性质，是晶体 B．水滴落在干净的茶托上会自然摊开，这说明水能浸润茶托 C．当空气受热膨胀时，分子势能总是随分子间距离的增大而增大 D．由热力学定律可知，热量可以从高温物体传向低温物体，也可以从低温物体向高温物体传递。 【答案】BD 【详解】A．玻璃没有固定熔点，属于非晶体，玻璃碗的规则的几何外形是被人为加工成的，故A错误； B．水滴落在干净茶托上自然摊开，说明水能够浸润茶托，不浸润时水滴会收缩成球形，故B正确； C．由题意可知，封闭的空气是理想气体，而理想气体的分子间没有相互作用力，因此分子势能不随分子间距变化，故C错误； D．根据热力学第二定律可知，热量可以自发地从高温物体传向低温物体；热量也可以从低温物体传向高温物体，但必须引起其他变化，故D正确。 故选BD。 考向二 液体 1. 表面张力 （1）定义：在表面层，分子比较稀疏，分子间的作用力表现为引力，这种力使液体表面绷紧，叫做液体的表面张力。 （2）作用效果：液体的表面张力使液面具有收缩的趋势，使液体表面积趋于最小。 【注意】：在体积相同的条件下，球形表面积最小。 （3）方向：总是跟液体相切，且与分界面垂直，如下图所示。 （4）形成原因：表面层中分子间距离比液体内部分子间距离大，分子间作用力表现为引力。 表面特性：表面层分子间的引力使液面产生了表面张力,使液体表面好像一层绷紧的弹性薄膜。 （5）影响因素：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。 注意：常见现象：球形液滴、肥皂泡、毛细现象、浸润等。 2. 浸润和不浸润 （1）浸润：一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上的现象。原因：当固体分子吸引力大于液体内部分子力时，这时表现为液体浸润固体。 （2）不浸润：一种液体不会润湿某种固体，不会附着在这种固体的表面上的现象。原因：当固体分子吸引力小于液体内部分子力时，这时表现为液体不浸润固体。 【注意】：液体和固体接触时，附着层的液体分子除受液体内部的分子吸引外，还受到固体分子的吸引。 （3）毛细现象：毛细现象的产生与表面张力及浸润现象都有关系。如图所示，甲是浸润情况，此时管内液面呈凹形，因为液体表面张力的作用，液体会受到向上的作用力，因而管内液面要比管外高；乙是不浸润情况，此时管内液面呈凸形，因为表面张力的作用，液体会受到向下的作用力，因而管内液面比管外低。 3. 液晶 （1）定义：介于固态和液态之间的一种物质状态。 （2）特点：具有液体的流动性，在一定程度上具有晶体分子的规则排列的性质；具有晶体的光学各向异性，液晶分子的排列不稳定，微小的外界变动都会改变分子排列，从而改变液晶的某些性质。 （3）微观结构：从某个方向上看，其分子排列比较整齐，但从另一方向看，分子的排列是杂乱无章的。液晶分子的位置无序使它像液体，排列有序使它像晶体。 【跟踪训练】（2026·江苏淮安·模拟预测）两端开口的洁净细玻璃管竖直插入水银中，管中水银面如图所示，则（　　） A．该现象是一种毛细现象 B．若减小管的直径，管中液面会上升 C．水银表面层分子间作用力表现为斥力 D．水银和玻璃间的相互作用比水银分子间的相互作用强 【答案】A 【详解】A．图中水银不浸润洁净玻璃，管内液面低于管外，该现象为不浸润毛细现象，故A正确； B．毛细管内外液面的高度差与毛细管的内径有关，毛细管内径越小，高度差越大，毛细现象会更明显，在不浸润液体中，减小毛细管直径，管内液面会进一步下降，故B错误； C．无论液体是浸润还是不浸润，液体表面层的分子分布比液体内部要稀疏，分子间距离略大于平衡距离，分子间的作用力表现为引力，故C错误； D．不浸润液体中，固体分子与液体分子之间的作用力，小于液体分子之间的作用力。因此液体表面液体分子会聚集在一起，导致液面收缩、下降，故D错误。 故选A。 考向三 固体 1. 晶体和非晶体的比较： 比较 晶体 非晶体 单晶体 多晶体 外形 规则 不规则 物理性质 各向异性 各向同性 熔点 固定 不固定 原子排列 有一定规则，但多晶体中每个晶粒子间的排列无规则 无规则 典型物质 石英、云母、食盐、硫酸铜 玻璃、蜂蜡、松香 联系 晶体和非晶体在一定的条件下可以相互转化 2. 对晶体和非晶体的理解： （1）单晶体的物理性质具有各向异性，但并非每种晶体都能在各种物理性质上表现出各向异性。 （2）有的物质在不同条件下能够生成不同的晶体，因为组成它们的微粒能够按照不同规则在空间分布。比如金刚石和石墨。 （3）同一种物质也可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，有些非晶体在一定条件下也可以转化为晶体。 【跟踪训练】（2026·江苏无锡·三模）有一种靶材材料为碳化硅（SiC），图为其空间点阵结构，则（     ） A．SiC是非晶体 B．SiC结构很不稳定 C．破坏SiC结构需要吸收热量 D．C原子在点阵结构中固定不动，故其分子动能为零 【答案】C 【详解】A．SiC具有空间点阵结构，属于晶体，故A错误； BC．SiC具有空间点阵结构，结构很稳定，破坏SiC结构需要吸收热量，故B错误，C正确； D．C原子在点阵结构中做热振动，分子动能不为零，故D错误。 故选C。 考向四 热平衡 1. 常见物理量和状态 （1）热力学系统：由大量分子组成的研究对象叫做热力学系统，简称系统。 （2）外界：系统之外与系统发生相互作用的其他物体统称外界。 （3）状态参量：体积V、压强p、温度T等。 （4）平衡态：在没有外界影响的情况下，系统内各部分的状态参量达到的稳定状态。 补充：对平衡态的理解 （1）热力学的平衡态是一种动态平衡，组成系统的分子仍在不停地做无规则运动，只是分子运动的平均效果不随时间变化，表现为系统的宏观性质不随时间变化，而力学中的平衡态是指物体的运动状态处于静止或匀速直线运动的状态。 （2）平衡态是一种理想情况，因为任何系统完全不受外界影响是不可能的。系统处于平衡态时，由于涨落，仍可能发生偏离平衡状态的微小变化。 2. 热平衡：两个相互接触的热力学系统，经过一段时间，各自的状态参量不再变化，说明两个系统达到了平衡，这种平衡叫做热平衡。 【注意】：两个系统达到热平衡后再把它们分开，如果分开后它们都不受外界影响，再把它们重新接触，它们的状态不会发生新的变化。因此，热平衡概念也适用于两个原来没有发生过作用的系统。因此可以说，只要两个系统在接触时它们的状态不发生变化，我们就说这两个系统原来是处于热平衡的。 3. 热平衡定律：如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡。 【注意】：热平衡定律又叫热力学第零定律，为温度的测量提供了理论依据．因为互为热平衡的物体具有相同的温度，所以比较各物体温度时，不需要将各个物体直接接触，只需将作为标准物体的温度计分别与各物体接触，即可比较温度的高低。 4. 温度：热平衡中，表征“共同的热学性质”的物理量。宏观上表示物体的冷热程度；微观上反映分子热运动的激烈程度。 【注意】：热平衡的性质：达到热平衡的系统都具有相同的温度。 5. 温度计：测量温度的仪器。 温度计测量原理：一切互为热平衡的系统都具有相同的温度。温度计与待测物体接触，达到热平衡，其温度与待测物体的温度相同。 补充：热力学温度T与摄氏温度t 摄氏温标：一种常用的表示温度的方法．规定标准大气压下冰的熔点为0 ℃，水的沸点为100 ℃，在0 ℃和100 ℃之间均匀分成100等份，每份算做1 ℃。 热力学温标：现代科学中常用的表示温度的方法．热力学温标表示的温度叫热力学温度。用符号T表示，单位是开尔文，符号为K。 摄氏温度与热力学温度的关系为T＝t＋273.15 K。 【跟踪训练】（2026·重庆沙坪坝·三模）周末，某同学在家里用透明电热水壶烧水。当用控温功能让水温稳定在时，他观察到壶底有一个小气泡缓缓上升，并且在上升过程中体积逐渐变大。若气泡与周围水之间始终保持热平衡，且将气泡内空气视为质量不变的理想气体。则该过程中，下列关于气泡内气体说法正确的是（　　） A．吸热 B．放热 C．内能变大 D．内能减小 【答案】A 【详解】将气体视为理想气体，气泡上升过程温度不变，则气体内能不变（），上升过程中，气体体积变大，气体对外做功（W<0），根据可知，Q>0，即气体吸热，综上可知A选项符合题意。 故选A。 考向五 热力学第二定律 1. 两种表述 （1）克劳修斯表述：热量不能自发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，使之完全变成功，而不产生其他影响。阐述的是传热的方向性。 【注意】：两种表述是等价的，都揭示了自然界的基本规律：一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性，即一切与热现象有关的宏观的自然过程都是不可逆的。 【注意】：热传导的方向性：热传递的过程是有方向性的，热量会自发地从高温物体传给低温物体，而不会自发地从低温物体传给高温物体。 2. 物理意义：一切自发过程总是沿着分子热运动的无序度增大的方向进行程。 补充：对开尔文表述的理解： （1）单一热库：指温度均匀并且恒定不变的系统。若一系统各部分温度不相同或者温度不稳定，则构成机器的工作物质可以在不同温度的两部分之间工作，从而可以对外做功。 （2）不可能：热机或制冷机系统循环终了时，除了从单一热库吸收热量对外做功，以及热量从低温热库传到高温热库以外，过程所产生的其他一切影响，不论用任何曲折复杂的办法都不可能加以消除。 （3）其他影响：指除了从单一热库吸收的热量，以及所做的功以外的其他一切影响；或者除了从低温物体吸收热量、高温物体得到相同的热量外，其他一切影响和变化。不是不能从单一热库吸收热量而对外做功，而是这样做的结果，一定伴随着其他变化或影响。同样，也不是热量不能从低温物体传到高温物体，而是指不产生其他影响的自动热传递是不可能的。 （4）“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助。 （5）“不产生其他影响”的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响，如吸热、放热、做功等。在产生其他影响的条件下内能可以全部转化为机械能。 3. 一些方向性的例子： （1）高温物体能将热量自发传给低温物体，低温物体不能将热量自发传给高温物体。 （2）功能自发地完全转化为热量，热量不能自发地完全转化为功。 （3）气体体积能自发地从小体积膨胀到大体积，不能自发地从大体积收缩到小体积。 （4）不同气体能自发混合在一起，混合气体不能自发分离成不同气体。 4. 第二类永动机 （1）定义：从单一热源吸热使之完全变为有用功而不产生其它影响的热机。 （2）特点：从单一热源吸收热量，全部用来做功。 （3）不可造的原因：违背了热力学第二定律。 【跟踪训练】（2026·浙江绍兴·三模）（多选）下列说法正确的是（　　） A．粒子的质量会随着速度的增加而增大 B．能量的耗散反映出自然界中的宏观过程具有方向性 C．光的振动方向只要不与透振方向平行就无法通过偏振片 D．放射性元素的衰变是由于强相互作用使核内的中子转化为质子和电子 【答案】AB 【详解】A．根据狭义相对论的质速关系，粒子的运动质量会随速度增加而增大，故A正确； B．根据热力学第二定律的内容可知，能量耗散是从能量的转化的角度反映出自然界中宏观过程具有方向性，故B正确； C．只有光的振动方向与偏振片透振方向垂直时，光才完全无法通过；只要振动方向不垂直于透振方向，就会分解出平行透振方向的分量，可以通过偏振片，故C错误； D．放射性元素的衰变是由于弱相互作用使核内的中子转化为质子和电子，故D错误。 故选AB。 考向六 能量守恒定律 1. 定义：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。 能量守恒定律是没有条件的，它是一切自然现象都遵守的基本规律。 2. 意义： （1）突破了人们关于物质运动的机械观念的范围，从本质上表明了各种运动形式之间相互转化的可能性。 （2）具有重大实践意义，终结了第一类永动机的想法。 （3）找到了各种自然现象的公共量度——能量，从而把各种自然现象用定量规律联系起来。 3. 第一类永动机 （1）定义：某物质循环一周回复到初始状态，不吸热而向外放热或作功。 （2）特点：这种机器不消耗任何能量，却可以源源不断的对外做功。 （3）不可造的原因：违背了能量守恒定律。如果没有外界热源供给热量，则有U2－U1＝W，就是说，如果系统内能减少，即U2＜U1，则W＜0，系统对外做功是要以内能减少为代价的，若想源源不断地做功，就必须使系统不断回到初始状态，在无外界能量供给的情况下，是不可能的。 补充：第一类永动机和第二类永动机的对比 第一类永动机 第二类永动机 定义 某物质循环一周回复到初始状态，不吸热而向外放热或作功。 从单一热源吸热使之完全变为有用功而不产生其它影响的热机。 特点 这种机器不消耗任何能量，却可以源源不断的对外做功。 从单一热源吸收热量，全部用来做功。 不可造的原因 违背了能量守恒定律。 违背了热力学第二定律。 【跟踪训练】（2026·浙江嘉兴·二模）如图为甘肃敦煌熔盐塔式发电站，主要由一个中心吸热塔和周边1.2万面角度可调的定日镜组成。借助定日镜可保证把阳光反射至吸热塔顶部，并通过能量转化系统将太阳能转化为熔盐内能储存后再发电，其发电功率，年发电时间为3900h，每生产1kWh电能排放，则（　　） A．该发电站的年发电量为 B．与火电站（每生产1kWh电能排放）相比，每年可减排约35万吨 C．远距离输电时需采用高压交流输电以降低因线路的感抗、容抗引起的电能损失 D．为把阳光射向吸热塔顶部，离塔相同距离的所有定日镜镜面与地面夹角应相同 【答案】B 【详解】A．该发电站的年发电量 ，A错误； B．该发电站的年发电量换算为 每 可减排的质量为 故总减排 ，B正确； C．远距离输电采用高压输电是为了减小线路电流，降低电阻的热损耗，感抗、容抗是交流输电线路固有损耗，高压交流输电无法降低该损耗，C错误； D．根据光的反射定律，不同方位的定日镜，要将阳光反射到同一吸热塔顶部，入射阳光方向相同，反射光线方向因定日镜位置不同而不同，因此镜面与地面夹角不同，D错误。 故选B。 核心考点 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。 【注意】： ①做功和热传递在改变系统内能上是等效的； ②热传递过程是系统与外界之间内能的转移； ③做功过程是系统与外界之间的其他形式能量与内能的相互转化。 2. 表达式：ΔU＝Q＋W。 热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种改变内能过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系。此定律是标量式，应用时热量的单位应统一为国际单位制中的焦耳。 符号的规定如下表所示。 符号 W Q ΔU ＋ 外界对物体做功 物体吸收热量 内能增加 － 物体对外界做功 物体放出热量 内能减少 【注意】应用热力学第一定律时要明确研究的对象是哪个物体或者是哪个热力学系统。进行计算时，要依照符号法则代入数据，对结果的正、负也同样依照规则来解释其意义。 补充：热力学第一定律的特殊情况： (1)若过程是绝热的，则Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做的功等于物体内能的增加。 (2)若过程中不做功，则W＝0，Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加。 (3)若过程的始、末状态物体的内能不变，则W＋Q＝0，即物体吸收的热量全部用来对外做功，或外界对物体做的功等于物体放出的热量。 补充：热力学第一、第二定律的比较： 热力学第一定律 热力学第二定律 定律揭示的问题 从能量守恒的角度揭示了功、热量和内能改变量三者的定量关系 自然界中出现的宏观过程是有方向性的 机械能和内能的转化 当摩擦力做功时，机械能可以全部转化为内能 内能不可能在不引起其他变化的情况下完全变成机械能 热量的传递 热量可以从高温物体自发传向低温物体 说明热量不能自发地从低温物体传向高温物体 两定律的关系 在热力学中，两者既相互独立，又互为补充，共同构成了热力学知识的理论基础 【跟踪训练】（2026·江苏泰州·三模）（多选）一个绝热汽缸，汽缸内理想气体压缩活塞前缸内气体压强为p，体积为V。用力将活塞推进，使缸内气体体积减小到原来的一半，则此时理想气体压强为（　　） A．大于2p B．等于2p C．等于p D．大于p 【答案】AD 【详解】汽缸绝热，气体与外界无热交换，故；压缩气体时外界对气体做正功，故 由热力学第一定律 可知，气体内能增加。理想气体的内能只与温度有关，故，由理想气体状态方程有 解得 故选AD。 素养进阶·答题技法突破 攻坚指南・重难突破——解题思路 【重难突破01】活塞气缸模型 模型分类： （1）气体系统处于平衡状态，需综合应用气体实验定律和物体的平衡条件解题。 （2）气体系统处于力学非平衡状态，需要综合应用气体实验定律和牛顿运动定律解题。 （3）封闭气体的容器（气缸、活塞等）与气体发生相互作用的过程中，如果满足守恒定律的适用条件，可根据相应的守恒定律解题。 （4）两个或多个汽缸封闭着几部分气体，并且汽缸之间相互关联的问题，解答时应分别研究各部分气体，找出它们各自遵循的规律，并写出相应的方程，还要写出各部分气体之间压强或体积的关系式，最后联立求解。 解决汽缸类问题的思路： （1）弄清题意，确定研究对象。一般研究对象分两类：一类是热学研究对象(一定质量的理想气体)；另一类是力学研究对象(汽缸、活塞或某系统)。 （2）分析清楚题目所述的物理过程，对热学研究对象分析清楚初、末状态及状态变化过程，依据气体实验定律或理想气体状态方程列出方程；对力学研究对象要正确地进行受力分析，依据力学规律列出方程。 （3）注意挖掘题目中的隐含条件，如几何关系、体积关系等，列出辅助方程。 （4）多个方程联立求解。对求解的结果注意分析它们的合理性。 【跟踪训练】（2026·重庆江北·三模）汽车的空气悬架可简化为如图所示的导热汽缸，汽缸内封闭着一定质量的理想气体。初始时刻活塞静止在距离缸底的高度为h处，活塞的横截面积为S，不计活塞与汽缸间的阻力。现固定汽缸并对活塞施加外力，使活塞以加速度a匀加速下降时，气体的压强为p。之后撤去外力，活塞缓慢回到原来位置，整个过程温度不变，外界大气压为。求： (1)撤去外力时活塞的速度大小。 (2)活塞的质量。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）活塞由静止向下做匀加速直线运动，由速度与位移关系得 解得 （2）设活塞回到原位置时气体压强为，压缩末态气柱高度为，两个状态的温度相同。 由玻意耳定律得 解得 活塞缓慢回到原位置，可视为处于平衡状态，由平衡条件得 联立解得 【重难突破02】液柱模型 模型：密封气体非纯液柱，而是有液柱和被液柱密封的气体组成的模型。 思路：应用查理定律求解：先假设液柱或活塞不发生移动，两部分气体均做等容变化；对两部分气体分别应用查理定律的分比式ΔP＝P，求出每部分气体压强的变化量ΔP，并加以比较，从而判断液柱的移动方向。 封闭气体压强的求解方法： 力平衡法：选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析，得到液柱(或活塞)的受力平衡方程，求得气体的压强。 等压面法：在连通器中，同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等。液体内深h处的总压强p＝p0＋ρgh，p0为液面上方的压强。 液片法：选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程，消去面积，得到液片两侧压强相等方程，求得气体的压强。 补充：液柱模型问题的关键和注意： 关键是液柱封闭气体压强的计算，求液柱封闭的气体压强时，一般以液柱为研究对象分析受力、列平衡方程，要注意： 1.液体因重力产生的压强大小为p＝ρgh(其中h为至液面的竖直高度)； 2.不要漏掉大气压强，同时又要尽可能平衡掉某些大气的压力； 3.有时可直接应用连通器原理——连通器内静止的液体，同种液体在同一水平面上各处压强相等； 4.当液体为水银时，可灵活应用压强单位“cmHg”等，使计算过程简捷。 【跟踪训练】（2026·广西南宁·模拟预测）如图所示，一根粗细均匀、导热性能良好的玻璃管，用长度h=25cm的水银柱封闭了一定质量的理想气体，固定静置在倾角为37°、足够长的光滑平板上。大气压强p0=76cmHg，环境温度不变，不计水银与管壁摩擦。下列说法正确的是（     ） A．被封气体的压强为101cmHg B．被封气体的压强为61cmHg C．若解除固定，水银柱再次相对玻璃管静止时，被封气体的压强为76cmHg D．若解除固定，水银柱再次相对玻璃管静止时，被封气体的压强为91cmHg 【答案】C 【详解】AB．玻璃管静止时，封闭气体的气压，故AB错误； CD．当玻璃管沿平板稳定下滑时，对整个玻璃管，有 对水银柱，有 解得，故C正确；D错误。 故选C。 易错剖析・避坑攻略——易错归纳 【易混易错01】功、热和内能的改变 做功和热传递在改变物体内能上的区别与联系： 比较项目 做功 热传递 内能变化 外界对物体做功，物体的内能增加；物体对外界做功，物体的内能减少 物体吸收热量，内能增加；物体放出热量，内能减少 物理实质 其他形式的能与内能之间的转化 不同物体间或同一物体的不同部分之间内能的转移 相互联系 做一定量的功或传递一定量的热量在改变内能的效果上是相同的 理想气体相关三量ΔU、W、Q的分析思路 （1）内能变化量ΔU ①由气体温度变化分析ΔU。温度升高，内能增加，ΔU>0；温度降低，内能减少，ΔU<0。 ②由公式ΔU＝W＋Q分析内能变化。 （2）做功情况W 由体积变化分析气体做功情况。体积膨胀，气体对外界做功，W<0；体积被压缩，外界对气体做功，W>0。 注：气体在真空中自由膨胀时，W＝0。 （3）气体吸、放热Q 一般由公式Q＝ΔU－W分析气体的吸、放热情况，Q>0，吸热；Q<0，放热。 【跟踪训练】（2026·云南昆明·模拟预测）某救生手环主要由高压气瓶与折叠气囊构成，高压气瓶内充有液态，人落水时，打开开关，高压气瓶迅速向气囊充气，鼓起的气囊产生足够浮力带动人体上浮。充气后气囊内气体可视为理想气体。密闭气囊与人一起上浮的过程中，若气囊内气体温度不变，体积继续增大，则（     ） A．气囊内气体从外界吸热 B．气囊内气体压强增大 C．气囊内气体内能增大 D．外界对气囊内气体做正功 【答案】A 【详解】气囊内气体可视为理想气体，温度不变，则气体内能不变，即 。 气囊上浮过程中体积增大，气体对外界做功，按热力学第一定律 中表示外界对气体做功，则。 因为 ，所以 ，即气囊内气体从外界吸热。 体积增大时，温度不变，根据玻意耳定律可知气体压强减小，气体内能不变，外界对气囊内气体做负功。 故选A。 【易混易错02】热力学图像问题 一定质量的气体不同图像的比较 类别 特点(其中C为常量) 举例 p­V pV＝CT，即pV之积越大的等温线 温度越高，线离原点越远 p­ p＝CT，斜率k＝CT， 即斜率越大，温度越高 p­T p＝T，斜率k＝， 即斜率越大，体积越小 V­T V＝T，斜率k＝， 即斜率越大，压强越小 【注意】：上表中各个常量“C”意义有所不同。可以根据pV＝nRT确定各个常量“C”的意义。 【跟踪训练】（2026·云南保山·模拟预测）一定质量理想气体体积V随摄氏温度t变化的V—t图像如图所示，过程A→B→C→D→A，B→C图线与D→A图线均与纵轴平行，则下列判断正确的是（    ） A．从A到B过程，气体压强减小 B．从B到C过程，气体放出热量等于外界对气体做功 C．从C到D过程，所有气体分子的动能增大 D．从D到A过程，气体分子数密度增大 【答案】B 【详解】A．对一定质量的理想气体，根据理想气体状态方程有 在图像中，等压线的延长线均通过、的点，图中AB所在直线符合等压线特征，因此从到过程中气体压强不变，故A错误； B．从到过程中温度不变，理想气体的内能只与温度有关，因此 该过程中气体体积减小，外界对气体做正功，设气体吸收的热量为，外界对气体做功为，根据热力学第一定律有 代入解得 因此气体放出的热量等于外界对气体所做的功，故B正确； C．从到过程中气体温度升高，气体分子的平均动能随温度升高而增大，但分子做无规则运动，各分子的动能并不都增大，故C错误； D．从到过程中温度不变，气体体积增大。气体分子数不变，分子数密度为 因此分子数密度减小，故D错误。 故选B。 技法提炼・审题点拨——技巧总结 【技法点拨01】气体实验定律 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p与体积V成反比。 一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T成正比。 一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积V与热力学温度T成正比。 公式 pV＝C(常量)或p1V1＝p2V2。 p＝CT或＝。 V＝CT或＝。 适用条件 ①气体质量不变、温度不变；②气体温度不太低、压强不太大。 气体的质量一定，气体的体积不变。 气体质量一定；气体压强不变。 补充：理想气体状态方程与气体实验定律的关系： 【跟踪训练】（25-26高二下·山东济南·期末）一定质量的理想气体由状态a经ab、bc两个过程到达状态c，该过程中气体的压强p与热力学温度T的关系如图所示，图中ab延长线过原点，bc平行于T轴。下列说法正确的是（　　） A．a→b过程中气体向外界放出热量 B．b→c过程中气体向外界放出热量 C．a→b过程中气体与外界传递的热量大于气体内能变化的大小 D．b→c过程中气体与外界传递的热量大于气体内能变化的大小 【答案】D 【详解】根据理想气体状态方程（常数），有： AC．对于过程，图像中对应的图线延长线过原点，说明压强与热力学温度 成正比，即为定值 由此可知气体的体积 保持不变，这是一个等容变化过程 此过程中，温度升高，气体内能增加 体积不变，气体不对外界做功，外界也不对气体做功 根据热力学第一定律 可知，即气体从外界吸收热量，且吸收的热量等于内能的增加量，故AC错误； BD．对于过程，图像中对应的图线为平行于横轴的直线，说明压强保持不变，这是一个等压膨胀过程 在此过程中，温度升高，气体内能增加 体积增大，气体对外界做功 根据热力学第一定律，可知 因为，所以，即气体从外界吸收的热量大于气体内能的增加量，故B错误，D正确。 故选D。 【技法点拨02】变质量问题的处理思想——等效 1. 在充气、抽气、灌气时，将充进（放出）的气体和容器内的原有气体为研究对象时，这些气体的质量是不变的。这样，可将“变质量”的问题转化成“定质量”问题。 2. 变质量气体问题的解题思路 对于充气、漏气等变质量气体问题，解题的关键是将容器内原有气体和即将充入的气体的整体（或将抽出的气体和剩余气体的整体）作为研究对象，就可转化为总质量不变的气体的状态变化问题，然后应用气体实验定律或理想气体状态方程等规律求解。可利用＝＋＋…求解。 补充：对充气和抽气、灌气、漏气问题的处理 （1）充气和抽气问题：在对容器抽气的过程中，对每一次抽气而言，气体质量发生变化，解决该类变质量问题的方法与充气问题类似：假设把每次抽出的气体包含在气体变化的始末状态中，即用等效法把“变质量”问题转化为“定质量”的问题。 （2）灌气问题：将一个大容器里的气体分装到多个小容器中的问题也是变质量问题，分析这类问题时，可以把大容器中的气体和多个小容器中的气体作为一个整体来进行研究，即可将“变质量”问题转化为“定质量”问题。 （3）漏气问题：容器漏气过程中气体的质量不断发生变化，属于变质量问题，如果选容器内剩余气体和漏掉的气体为研究对象，便可使“变质量”转化成“定质量”问题。 【跟踪训练】（2026·湖南长沙·三模）如图为压气式喷壶，该壶容积为，壶嘴处安装压强传感器（图中未画出），可显示壶内气体压强，按压按柄时阀门才打开。在壶内装 的水，拧紧壶盖，按压压杆使壶内气体压强达到；按下按柄，阀门打开，水从喷嘴处喷出，当压强传感器示数为时松开按柄。此后缓慢下压压杆，每次可向壶内储气室充入压强为的空气，经次下压后，压强传感器示数为。已知壶内气体温度始终与外部空气温度相等且保持不变，可视为理想气体。求： (1)从壶内喷出的水的体积； (2)充气过程向下压压杆的次数。 【答案】(1)0.4L (2)16 【详解】（1）喷水过程壶内气体，初态：体积 ，压强 末态：，体积。 喷水过程气体等温变化，由玻意耳定律，得 解得喷水后气体体积 壶内剩余水的体积 喷出的水的体积 （2）充气过程为等温变化，原有气体与充入气体整体满足玻意耳定律 将、、 、 代入上式解得 $专题16 热学 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 目录导航 01知识脑图·核心脉络搭建——梳理专题框架，搭建知识体系 02考点深研·知能分层突破——深挖高频考点，分层突破重难点 ▶基础梳理·自主夯基 ▶重难突破·考向精练 考点一 分子动理论►考向一 物质的组成 考向二 分子热运动 考向三 分子间作用力与分子势能 考向四 气体压强 考向五 内能 考点二 气体、液体、固体和热力学定律►考向一 理想气体 考向二 液体 考向三 固体 考向四 热平衡 考向五 热力学第二定律 考向六 能量守恒定律 核心考点 热力学第一定律 03素养进阶·答题技法突破——提炼解题范式，提升答题素养 ▶攻坚指南·重难突破 【重难突破01】活塞气缸模型 【重难突破02】液柱模型 ▶易错剖析·避坑攻略 【易混易错01】功、热和内能的改变 【易混易错02】热力学图像问题 ▶技法提炼·审题点拨 【方法技巧01】气体实验定律 【方法技巧02】变质量问题的处理思想——等效 知识脑图·核心脉络搭建 考点深研·知能分层突破 基础梳理・自主夯基——核心概念 ▶知识点一 分子热运动 1. 扩散 （1）定义： 的物质互相接触时，可以彼此进入 的现象称为扩散现象。 （2）产生原因：扩散现象并不是外界作用引起的，也不是化学反应的结果，而是由物质分子的 产生的。 （3）意义：扩散现象是物质分子永不停息地做无规则运动的证据之一。 （4）特点：温度越 ，扩散越 。扩散现象发生在固体、液体、气体 两种物质之间。气体物质的扩散现象最显著，常温下物质处于固态时扩散现象不明显。 2. 布朗运动 （1）定义：悬浮在液体（或气体）中 的无规则运动。 （2）产生原因：悬浮在液体中的微粒越小，在某一瞬间跟它相撞的液体分子数越少，撞击作用的不平衡性表现得越明显，并且微粒越小，它的质量越小，其运动状态越容易被改变，布朗运动越明显。 （3）意义：液体分子永不停息地无规则运动的宏观反映。 （4）特点：悬浮的微粒越小，布朗运动越明显；温度越高，布朗运动越激烈。 3. 分子热运动 （1）定义：分子做永不停息的 运动。 （2）产生原因：分子的“无规则运动”，是指由于分子之间的相互碰撞，每个分子的运动速度无论是方向还是大小都在不断地 。 （3）意义：热运动是对于 分子的整体而言的，对个别分子无意义。 （4）特点：分子热运动的剧烈程度虽然受到温度影响，温度高分子热运动快，温度低分子热运动慢，但分子热运动永远 停息。 ▶知识点二 分子作用力 1. 分子间的作用力与分子间距离的关系： ①当r<r0时，r减小，斥力引力都增加，斥力增加更快，分子间的作用力F表现为 ； ②当r＝r0时，分子间的作用力F为 ，这个位置称为 位置； ③当r>r0时，r增大，斥力引力都减小，斥力减小更快，分子间的作用力F表现为 。 重难突破・考向深研——要点提炼 考点一 分子动理论 ⏩考试重点提炼⏪ 考向 考试重点 一、分子动理论 物质构成：宏观物体由大量微观分子、原子组成，分子尺度极小，肉眼无法直接观测。 扩散现象：不同物质相互接触彼此渗入，直接证明分子永不停息做无规则热运动；温度越高扩散越快。 布朗运动：悬浮在液体或气体中的小微粒的无规则运动，由液体分子撞击不均衡引发，间接印证分子热运动，并非分子本身的运动。 分子间作用力规律：分子间距适中时引力与斥力共存；间距减小，引力、斥力同步增大，斥力增幅更快；间距过大时分子力趋近于零。 热运动界定：分子无规则运动只和温度相关，温度越高分子平均运动速率越大。 二、温度与内能 温度本质：宏观表征物体冷热程度，微观对应分子平均动能大小；温度相同则分子平均动能相等，与物质种类无关。 分子势能：由分子间相对位置决定，和物体体积、分子间距密切相关；理想气体忽略分子势能。 内能组成：物体内所有分子的分子动能与分子势能总和；理想气体内能仅由温度、物质的量决定，不受体积影响。 内能改变两条途径：做功、热传递，两种方式等效；做功是机械能与内能转化，热传递是内能在物体间转移。 ⏩高频考向深研⏪ 考向一 物质的组成 1. 物质组成：物质是由大量分子组成的，分子直径的数量级一般是10-10m。分子质量的数量级为10-26 kg。 2. 分子模型 （1）球体模型（适用于固体、液体）：一个分子的体积V0＝π(＝πd3，d为分子的直径；分子直径 。 （2）立方体模型（适用于气体）：一个分子占据的平均空间体积V0＝d3，d为相邻两分子间的平均距离；。 【注意】对于气体，利用得到的不是分子直径，而是气体分子间的平均距离。 3. 宏观量和微观量： （1）阿伏伽德罗常数：1mol的任何物质都含有相同的粒子数。通常可取。阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁。 （2）宏观物理量：物质的质量M，体积V，密度ρ，摩尔质量MA，摩尔体积VA。 （3）微观物理量：分子质量m0，分子体积V0，分子直径d。 补充：宏观量与微观量的关系 ①摩尔体积Vmol：分子体积V0＝（适用于固体和液体）；分子占据体积V占＝（适用于气体）。 ②摩尔质量Mmol：分子质量m0＝。 ③分子总数：N＝nNA＝·NA＝NA（注：对气体而言，） 补充：常用微观粒子物理量： 一个分子的质量：m＝。 一个分子的体积：V0＝。 一摩尔物质的体积：Vmol＝。 单位质量中所含分子数：n＝。 单位体积中所含分子数：n′＝。 气体分子间的距离：d＝。 【跟踪训练】（2026·福建泉州·三模）两个水分子的势能随分子间距离变化的图像如图所示，据图分析可得__________（填“”或“”）处为分子平衡位置；当分子间距离从一直增大到的过程中，分子力的做功情况是__________（填“一直做正功”“一直做负功”或“先做正功后做负功”）。若以表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，ρ表示在标准状态下水蒸气的密度，阿伏伽德罗常数为，则每个水分子的质量为__________。 考向二 分子热运动 1. 扩散 （1）定义：不同的物质互相接触时，可以彼此进入对方的现象称为扩散现象。 （2）产生原因：扩散现象并不是外界作用引起的，也不是化学反应的结果，而是由物质分子的无规则运动产生的。 （3）意义：扩散现象是物质分子永不停息地做无规则运动的证据之一。 （4）特点：温度越高，扩散越快。扩散现象发生在固体、液体、气体任何两种物质之间。气体物质的扩散现象最显著，常温下物质处于固态时扩散现象不明显。 补充：扩散现象的理解 （1）在气体、液体、固体中均能发生，而气体的扩散现象最明显。 （2）扩散快慢与温度有关，温度越高，扩散越快，表明温度越高，分子运动越剧烈。 （3）从浓度高处向浓度低处扩散，且受“已进入对方”的分子浓度的限制，当进入对方的分子浓度较低时，扩散现象较为显著。 3. 布朗运动 （1）定义：悬浮在液体（或气体）中微小颗粒的无规则运动。 （2）产生原因：悬浮在液体中的微粒越小，在某一瞬间跟它相撞的液体分子数越少，撞击作用的不平衡性表现得越明显，并且微粒越小，它的质量越小，其运动状态越容易被改变，布朗运动越明显。 （3）意义：液体分子永不停息地无规则运动的宏观反映。 （4）特点：悬浮的微粒越小，布朗运动越明显；温度越高，布朗运动越激烈。 3. 分子热运动 （1）定义：分子做永不停息的无规则运动。 （2）产生原因：分子的“无规则运动”，是指由于分子之间的相互碰撞，每个分子的运动速度无论是方向还是大小都在不断地变化。 （3）意义：热运动是对于大量分子的整体而言的，对个别分子无意义。 （4）特点：分子热运动的剧烈程度虽然受到温度影响，温度高分子热运动快，温度低分子热运动慢，但分子热运动永远不会停息。 【注意】：温度是分子热运动剧烈程度的标志。温度升高，热运动剧烈程度增加，分子平均速率增大，但不是每个分子的速率都变大。 补充：热运动、扩散和布朗运动的比较 现象 扩散现象 布朗运动 热运动 活动主体 分子 固体微小颗粒 分子 区别 是分子的运动,发生在任何两种物质之间 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 都是无规则运动；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。 【跟踪训练】（2026·北京大兴·三模）以下关于布朗运动的说法正确的是（　　） A．布朗运动就是分子的无规则运动 B．布朗运动反映了固体小颗粒的分子在做无规则运动 C．向一锅水中撒一点胡椒粉，加热时发现水中的胡椒粉在翻滚，这说明温度越高布朗运动越剧烈 D．在显微镜下可以观察到煤油中小颗粒灰尘的布朗运动，这说明煤油分子在做无规则运动 考向三 分子间作用力与分子势能 1. 分子间的作用力与分子间距离的关系： ①当r<r0时，r减小，斥力引力都增加，斥力增加更快，分子间的作用力F表现为斥力； ②当r＝r0时，分子间的作用力F为0，这个位置称为平衡位置； ③当r>r0时，r增大，斥力引力都减小，斥力减小更快，分子间的作用力F表现为引力。 【注意】：分子斥力、引力同时存在；分子间的作用力指的是分子间相互作用引力和斥力的合力。 2. 分子势能 （1）定义：分子间具有由它们的相对位置决定的势能，叫做分子势能。 （2）特点：分子势能由分子间的相对位置决定，随分子间距离的变化而变化。分子势能是标量，正、负表示的是大小，具体的值与零势能点的选取有关 （3）影响因素： ①宏观上：分子势能跟物体的体积有关。分子势能随着物体的体积变化而变化，对实际气体来说，体积增大，分子势能增加；体积缩小，分子势能减小。 ②微观上：分子势能跟分子间距离r有关，分子势能与r的关系不是单调变化的。分子间的作用表现为引力时，分子势能随着分子间的距离增大而增大；分子间的作用表现为斥力时，分子势能随着分子间距离增大而减小。 4. 分子势能与分子间距离的关系： 分子间距离 ，增大 ，减小 分子力 等于零 表现为引力 表现为斥力 分子力做功 — 分子力做负功 分子力做负功 分子势能 最小 随分子间距离的增大而增大 随分子间距离的减小而增大 【跟踪训练】（2026·山东日照·模拟预测）如图所示是分子间作用力与分子间距离的关系图像，分子间作用力表现为斥力时为正值，图中阴影部分的面积大小为。现将1分子固定在点，2分子从处由静止释放，若规定处分子势能为零，下列说法正确的是（     ） A．2分子在处只受分子引力 B．2分子在处的分子势能为 C．2分子运动到处的动能大于 D．2分子运动到离1分子最近时的分子势能大于 考向四 气体压强 1. 分子运动速率分布图像：气体分子速率呈“中间多、两头少”的规律分布，如下图所示。 温度越高，分子热运动越剧烈，当温度升高时，某一分子在某一时刻它的速率不一定增加，但大量分子的平均速率一定增加，而且“中间多”的分子速率值增加。 2. 气体分子运动的特点 （1）无序性：分子之间频繁地发生碰撞，使每个分子的速度大小和方向频繁地改变，分子的运动杂乱无章，在某一时刻，向着任何一个方向运动的分子都有，而且向着各个方向运动的气体分子数目几乎相等。 （2）自由性：气体分子间的距离较大，使得分子间的相互作用力十分微弱，可认为分子间除碰撞外不存在相互作用力，分子在两次碰撞之间做匀速直线运动，因而气体会充满它能到达的整个空间。 （3）规律性：气体分子的速率分布呈现出“中间多、两头少”的分布规律。当温度升高时，速率大的分子数增多，速率小的分子数减少，分子的平均速率增大。反之，分子的平均速率减小。 3. 气体压强 （1）定义：器壁单位面积上受到的压力叫做气体压强。 （2）产生原因：大量气体分子不断撞击器壁的结果。 （3）微观解释： ①某容器中气体分子的平均速率越大，单位时间内、单位面积上气体分子与器壁的碰撞对器壁的作用力越大； ②容器中气体分子的数密度大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就多，平均作用力也会较大。 （4）决定气体压强大小的因素： 微观因素： ①与气体分子的数密度有关：气体分子数密度(即单位体积内气体分子的数目)越大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就越多，气体压强就越大； ②与气体分子的平均速率有关：气体的温度越高，气体分子的平均速率就越大，每个气体分子与器壁碰撞时(可视为弹性碰撞)给器壁的冲力就越大；从另一方面讲，分子的平均速率越大，在单位时间内器壁受气体分子撞击的次数就越多，累计冲力就越大，气体压强就越大。 宏观因素： ①与温度有关：体积一定时，温度越高，气体的压强越大； ②与体积有关：温度一定时，体积越小，气体的压强越大。 补充：气体压强与大气压强的区别与联系 气体压强 大气压强 区别 ①因密闭容器内的气体分子的数密度一般很小，由气体自身重力产生的压强极小，可忽略不计，故气体压强由气体分子碰撞器壁产生 ②大小由气体分子的数密度和温度决定，与地球的引力无关 ③气体对上下左右器壁的压强大小都是相等的 ①由于空气受到重力作用紧紧包围地球而对浸在它里面的物体产生的压强．如果没有地球引力作用，地球表面就没有大气，从而也不会有大气压强 ②地面大气压强的值与地球表面积的乘积，近似等于地球大气层所受的重力值 ③大气压强最终也是通过分子碰撞实现对放入其中的物体产生压强 联系 两种压强最终都是通过气体分子碰撞器壁或碰撞放入其中的物体而产生的 【跟踪训练】（2026·北京顺义·一模）下列说法正确的是（    ） A．气体压强仅与温度有关 B．水和酒精混合后总体积变小说明液体分子间存在分子引力 C．当分子之间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大 D．布朗运动就是液体分子的运动 考向五 内能 1. 分子的平均动能 （1）温度是大量分子无规则热运动的宏观表现，具有统计意义。温度升高，分子平均动能增大，但不是每一个分子的动能都增大。个别分子动能可能增大也可能减小，个别分子甚至几万个分子热运动的动能大小不受温度影响，但总体上所有分子的动能之和一定是增加的。 （2）只要温度相同，任何分子的平均动能都相同。由于不同物质的分子质量不一定相同，所以同一温度下，不同物质分子运动的平均速率一般不相同。 2. 物体的内能： （1）定义：物体里所有的分子的动能和势能的总和叫做物体的内能。 （2）决定因素： ①从宏观上看：物体内能的大小由物体的物质的量、温度和体积三个因素决定。 ②从微观上看：物体的内能由组成物体的分子总数、分子热运动的平均动能和分子势能三个因素决定。 （3）改变内能的方式：通过做功或热传递可以改变物体的内能。 补充：对内能的理解： （1）内能是对物体的大量分子而言的，对于单个分子的内能没有意义。 （2）内能是一种与分子热运动及分子间相互作用相关的能量形式，与物体宏观运动状态无关，它取决于物质的量、温度、体积及物态。 （3）物体温度升高，内能不一定增加；温度不变，内能可能改变；温度降低，内能可能增加。 （4）组成任何物体的分子都在做无规则的热运动，所以任何物体都具有内能。 【跟踪训练】（2026·新疆·模拟预测）如图所示，导热性能良好的汽缸开口向上静止在水平地面上，缸内被活塞封闭的气体可以看成理想气体，活塞与汽缸内壁无摩擦且不漏气，大气压强保持不变，在环境温度缓慢降低的过程中，缸内气体（     ） A．内能减小 B．压强减小 C．所有分子速率都减小 D．分子数密度减小 考点二 气体、液体、固体和热力学定律 ⏩考试重点提炼⏪ 考向 考试重点 一、固体和液体 固体 晶体：分单晶体与多晶体；单晶体有规则几何外形、各向异性、固定熔点；多晶体熔点固定、外形不规则、整体各向同性。 非晶体：无固定熔点、各向同性，熔化过程温度持续变化。 液体 表面张力：液体表层分子间距偏大、引力占优，使液面收缩绷紧；水珠呈球形、昆虫浮于水面均由表面张力造成。 浸润与不浸润：浸润时液体附着容器壁，不浸润时液体收缩远离器壁；毛细现象由浸润、表面张力共同形成。 二、气体实验定律 理想气体模型假设：分子无体积、分子间无相互作用力，只有分子动能；现实气体低压高温时可近似视作理想气体。 等温变化：温度恒定，压强与体积变化趋势相反； 等容变化：体积恒定，温度升高压强增大； 等压变化：压强恒定，升温后气体体积膨胀； 微观压强成因：气体分子频繁撞击容器器壁；压强大小和分子平均动能、单位体积内分子数有关。 ⏩高频考向深研⏪ 考向一 理想气体 1. 定义：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体。 【注意】理想气体分子本身的大小与分子间的距离相比可忽略不计，分子不占空间，可视为质点。它是对实际气体的一种科学抽象，是一种理想模型，实际并不存在。 2. 理想气体的状态方程： （1）内容：一定质量的某种理想气体，在从某一状态变化到另一状态时，尽管压强p、体积V、温度T都可能改变，但是压强p跟体积V的乘积与热力学温度T之比保持不变。 （2）表达式：①＝；②＝C。 （3）成立条件：一定质量的理想气体。 【注意】：（1）单位：温度T必须是热力学温度，公式两边中压强p和体积V单位必须统一，但不一定是国际单位制中的单位。 （2）该方程表示的是气体三个状态参量的关系，与中间的变化过程无关；公式中常量C仅由气体的种类和质量决定，与状态参量(p、V、T)无关。 【跟踪训练】（2026·海南海口·一模）（多选）如图所示，热水倒入茶托上的玻璃碗后盖上杯盖，在水面和杯盖间就封闭了一部分空气（可视为理想气体）。下列说法正确的是（　　） A．玻璃碗有规则的几何外形，具有各向同性的物理性质，是晶体 B．水滴落在干净的茶托上会自然摊开，这说明水能浸润茶托 C．当空气受热膨胀时，分子势能总是随分子间距离的增大而增大 D．由热力学定律可知，热量可以从高温物体传向低温物体，也可以从低温物体向高温物体传递。 考向二 液体 1. 表面张力 （1）定义：在表面层，分子比较稀疏，分子间的作用力表现为引力，这种力使液体表面绷紧，叫做液体的表面张力。 （2）作用效果：液体的表面张力使液面具有收缩的趋势，使液体表面积趋于最小。 【注意】：在体积相同的条件下，球形表面积最小。 （3）方向：总是跟液体相切，且与分界面垂直，如下图所示。 （4）形成原因：表面层中分子间距离比液体内部分子间距离大，分子间作用力表现为引力。 表面特性：表面层分子间的引力使液面产生了表面张力,使液体表面好像一层绷紧的弹性薄膜。 （5）影响因素：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。 注意：常见现象：球形液滴、肥皂泡、毛细现象、浸润等。 2. 浸润和不浸润 （1）浸润：一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上的现象。原因：当固体分子吸引力大于液体内部分子力时，这时表现为液体浸润固体。 （2）不浸润：一种液体不会润湿某种固体，不会附着在这种固体的表面上的现象。原因：当固体分子吸引力小于液体内部分子力时，这时表现为液体不浸润固体。 【注意】：液体和固体接触时，附着层的液体分子除受液体内部的分子吸引外，还受到固体分子的吸引。 （3）毛细现象：毛细现象的产生与表面张力及浸润现象都有关系。如图所示，甲是浸润情况，此时管内液面呈凹形，因为液体表面张力的作用，液体会受到向上的作用力，因而管内液面要比管外高；乙是不浸润情况，此时管内液面呈凸形，因为表面张力的作用，液体会受到向下的作用力，因而管内液面比管外低。 3. 液晶 （1）定义：介于固态和液态之间的一种物质状态。 （2）特点：具有液体的流动性，在一定程度上具有晶体分子的规则排列的性质；具有晶体的光学各向异性，液晶分子的排列不稳定，微小的外界变动都会改变分子排列，从而改变液晶的某些性质。 （3）微观结构：从某个方向上看，其分子排列比较整齐，但从另一方向看，分子的排列是杂乱无章的。液晶分子的位置无序使它像液体，排列有序使它像晶体。 【跟踪训练】（2026·江苏淮安·模拟预测）两端开口的洁净细玻璃管竖直插入水银中，管中水银面如图所示，则（　　） A．该现象是一种毛细现象 B．若减小管的直径，管中液面会上升 C．水银表面层分子间作用力表现为斥力 D．水银和玻璃间的相互作用比水银分子间的相互作用强 考向三 固体 1. 晶体和非晶体的比较： 比较 晶体 非晶体 单晶体 多晶体 外形 规则 不规则 物理性质 各向异性 各向同性 熔点 固定 不固定 原子排列 有一定规则，但多晶体中每个晶粒子间的排列无规则 无规则 典型物质 石英、云母、食盐、硫酸铜 玻璃、蜂蜡、松香 联系 晶体和非晶体在一定的条件下可以相互转化 2. 对晶体和非晶体的理解： （1）单晶体的物理性质具有各向异性，但并非每种晶体都能在各种物理性质上表现出各向异性。 （2）有的物质在不同条件下能够生成不同的晶体，因为组成它们的微粒能够按照不同规则在空间分布。比如金刚石和石墨。 （3）同一种物质也可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，有些非晶体在一定条件下也可以转化为晶体。 【跟踪训练】（2026·江苏无锡·三模）有一种靶材材料为碳化硅（SiC），图为其空间点阵结构，则（     ） A．SiC是非晶体 B．SiC结构很不稳定 C．破坏SiC结构需要吸收热量 D．C原子在点阵结构中固定不动，故其分子动能为零 考向四 热平衡 1. 常见物理量和状态 （1）热力学系统：由大量分子组成的研究对象叫做热力学系统，简称系统。 （2）外界：系统之外与系统发生相互作用的其他物体统称外界。 （3）状态参量：体积V、压强p、温度T等。 （4）平衡态：在没有外界影响的情况下，系统内各部分的状态参量达到的稳定状态。 补充：对平衡态的理解 （1）热力学的平衡态是一种动态平衡，组成系统的分子仍在不停地做无规则运动，只是分子运动的平均效果不随时间变化，表现为系统的宏观性质不随时间变化，而力学中的平衡态是指物体的运动状态处于静止或匀速直线运动的状态。 （2）平衡态是一种理想情况，因为任何系统完全不受外界影响是不可能的。系统处于平衡态时，由于涨落，仍可能发生偏离平衡状态的微小变化。 2. 热平衡：两个相互接触的热力学系统，经过一段时间，各自的状态参量不再变化，说明两个系统达到了平衡，这种平衡叫做热平衡。 【注意】：两个系统达到热平衡后再把它们分开，如果分开后它们都不受外界影响，再把它们重新接触，它们的状态不会发生新的变化。因此，热平衡概念也适用于两个原来没有发生过作用的系统。因此可以说，只要两个系统在接触时它们的状态不发生变化，我们就说这两个系统原来是处于热平衡的。 3. 热平衡定律：如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡。 【注意】：热平衡定律又叫热力学第零定律，为温度的测量提供了理论依据．因为互为热平衡的物体具有相同的温度，所以比较各物体温度时，不需要将各个物体直接接触，只需将作为标准物体的温度计分别与各物体接触，即可比较温度的高低。 4. 温度：热平衡中，表征“共同的热学性质”的物理量。宏观上表示物体的冷热程度；微观上反映分子热运动的激烈程度。 【注意】：热平衡的性质：达到热平衡的系统都具有相同的温度。 5. 温度计：测量温度的仪器。 温度计测量原理：一切互为热平衡的系统都具有相同的温度。温度计与待测物体接触，达到热平衡，其温度与待测物体的温度相同。 补充：热力学温度T与摄氏温度t 摄氏温标：一种常用的表示温度的方法．规定标准大气压下冰的熔点为0 ℃，水的沸点为100 ℃，在0 ℃和100 ℃之间均匀分成100等份，每份算做1 ℃。 热力学温标：现代科学中常用的表示温度的方法．热力学温标表示的温度叫热力学温度。用符号T表示，单位是开尔文，符号为K。 摄氏温度与热力学温度的关系为T＝t＋273.15 K。 【跟踪训练】（2026·重庆沙坪坝·三模）周末，某同学在家里用透明电热水壶烧水。当用控温功能让水温稳定在时，他观察到壶底有一个小气泡缓缓上升，并且在上升过程中体积逐渐变大。若气泡与周围水之间始终保持热平衡，且将气泡内空气视为质量不变的理想气体。则该过程中，下列关于气泡内气体说法正确的是（　　） A．吸热 B．放热 C．内能变大 D．内能减小 考向五 热力学第二定律 1. 两种表述 （1）克劳修斯表述：热量不能自发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，使之完全变成功，而不产生其他影响。阐述的是传热的方向性。 【注意】：两种表述是等价的，都揭示了自然界的基本规律：一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性，即一切与热现象有关的宏观的自然过程都是不可逆的。 【注意】：热传导的方向性：热传递的过程是有方向性的，热量会自发地从高温物体传给低温物体，而不会自发地从低温物体传给高温物体。 2. 物理意义：一切自发过程总是沿着分子热运动的无序度增大的方向进行程。 补充：对开尔文表述的理解： （1）单一热库：指温度均匀并且恒定不变的系统。若一系统各部分温度不相同或者温度不稳定，则构成机器的工作物质可以在不同温度的两部分之间工作，从而可以对外做功。 （2）不可能：热机或制冷机系统循环终了时，除了从单一热库吸收热量对外做功，以及热量从低温热库传到高温热库以外，过程所产生的其他一切影响，不论用任何曲折复杂的办法都不可能加以消除。 （3）其他影响：指除了从单一热库吸收的热量，以及所做的功以外的其他一切影响；或者除了从低温物体吸收热量、高温物体得到相同的热量外，其他一切影响和变化。不是不能从单一热库吸收热量而对外做功，而是这样做的结果，一定伴随着其他变化或影响。同样，也不是热量不能从低温物体传到高温物体，而是指不产生其他影响的自动热传递是不可能的。 （4）“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助。 （5）“不产生其他影响”的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响，如吸热、放热、做功等。在产生其他影响的条件下内能可以全部转化为机械能。 3. 一些方向性的例子： （1）高温物体能将热量自发传给低温物体，低温物体不能将热量自发传给高温物体。 （2）功能自发地完全转化为热量，热量不能自发地完全转化为功。 （3）气体体积能自发地从小体积膨胀到大体积，不能自发地从大体积收缩到小体积。 （4）不同气体能自发混合在一起，混合气体不能自发分离成不同气体。 4. 第二类永动机 （1）定义：从单一热源吸热使之完全变为有用功而不产生其它影响的热机。 （2）特点：从单一热源吸收热量，全部用来做功。 （3）不可造的原因：违背了热力学第二定律。 【跟踪训练】（2026·浙江绍兴·三模）（多选）下列说法正确的是（　　） A．粒子的质量会随着速度的增加而增大 B．能量的耗散反映出自然界中的宏观过程具有方向性 C．光的振动方向只要不与透振方向平行就无法通过偏振片 D．放射性元素的衰变是由于强相互作用使核内的中子转化为质子和电子 考向六 能量守恒定律 1. 定义：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。 能量守恒定律是没有条件的，它是一切自然现象都遵守的基本规律。 2. 意义： （1）突破了人们关于物质运动的机械观念的范围，从本质上表明了各种运动形式之间相互转化的可能性。 （2）具有重大实践意义，终结了第一类永动机的想法。 （3）找到了各种自然现象的公共量度——能量，从而把各种自然现象用定量规律联系起来。 3. 第一类永动机 （1）定义：某物质循环一周回复到初始状态，不吸热而向外放热或作功。 （2）特点：这种机器不消耗任何能量，却可以源源不断的对外做功。 （3）不可造的原因：违背了能量守恒定律。如果没有外界热源供给热量，则有U2－U1＝W，就是说，如果系统内能减少，即U2＜U1，则W＜0，系统对外做功是要以内能减少为代价的，若想源源不断地做功，就必须使系统不断回到初始状态，在无外界能量供给的情况下，是不可能的。 补充：第一类永动机和第二类永动机的对比 第一类永动机 第二类永动机 定义 某物质循环一周回复到初始状态，不吸热而向外放热或作功。 从单一热源吸热使之完全变为有用功而不产生其它影响的热机。 特点 这种机器不消耗任何能量，却可以源源不断的对外做功。 从单一热源吸收热量，全部用来做功。 不可造的原因 违背了能量守恒定律。 违背了热力学第二定律。 【跟踪训练】（2026·浙江嘉兴·二模）如图为甘肃敦煌熔盐塔式发电站，主要由一个中心吸热塔和周边1.2万面角度可调的定日镜组成。借助定日镜可保证把阳光反射至吸热塔顶部，并通过能量转化系统将太阳能转化为熔盐内能储存后再发电，其发电功率，年发电时间为3900h，每生产1kWh电能排放，则（　　） A．该发电站的年发电量为 B．与火电站（每生产1kWh电能排放）相比，每年可减排约35万吨 C．远距离输电时需采用高压交流输电以降低因线路的感抗、容抗引起的电能损失 D．为把阳光射向吸热塔顶部，离塔相同距离的所有定日镜镜面与地面夹角应相同 核心考点 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。 【注意】： ①做功和热传递在改变系统内能上是等效的； ②热传递过程是系统与外界之间内能的转移； ③做功过程是系统与外界之间的其他形式能量与内能的相互转化。 2. 表达式：ΔU＝Q＋W。 热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种改变内能过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系。此定律是标量式，应用时热量的单位应统一为国际单位制中的焦耳。 符号的规定如下表所示。 符号 W Q ΔU ＋ 外界对物体做功 物体吸收热量 内能增加 － 物体对外界做功 物体放出热量 内能减少 【注意】应用热力学第一定律时要明确研究的对象是哪个物体或者是哪个热力学系统。进行计算时，要依照符号法则代入数据，对结果的正、负也同样依照规则来解释其意义。 补充：热力学第一定律的特殊情况： (1)若过程是绝热的，则Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做的功等于物体内能的增加。 (2)若过程中不做功，则W＝0，Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加。 (3)若过程的始、末状态物体的内能不变，则W＋Q＝0，即物体吸收的热量全部用来对外做功，或外界对物体做的功等于物体放出的热量。 补充：热力学第一、第二定律的比较： 热力学第一定律 热力学第二定律 定律揭示的问题 从能量守恒的角度揭示了功、热量和内能改变量三者的定量关系 自然界中出现的宏观过程是有方向性的 机械能和内能的转化 当摩擦力做功时，机械能可以全部转化为内能 内能不可能在不引起其他变化的情况下完全变成机械能 热量的传递 热量可以从高温物体自发传向低温物体 说明热量不能自发地从低温物体传向高温物体 两定律的关系 在热力学中，两者既相互独立，又互为补充，共同构成了热力学知识的理论基础 【跟踪训练】（2026·江苏泰州·三模）（多选）一个绝热汽缸，汽缸内理想气体压缩活塞前缸内气体压强为p，体积为V。用力将活塞推进，使缸内气体体积减小到原来的一半，则此时理想气体压强为（　　） A．大于2p B．等于2p C．等于p D．大于p 素养进阶·答题技法突破 攻坚指南・重难突破——解题思路 【重难突破01】活塞气缸模型 模型分类： （1）气体系统处于平衡状态，需综合应用气体实验定律和物体的平衡条件解题。 （2）气体系统处于力学非平衡状态，需要综合应用气体实验定律和牛顿运动定律解题。 （3）封闭气体的容器（气缸、活塞等）与气体发生相互作用的过程中，如果满足守恒定律的适用条件，可根据相应的守恒定律解题。 （4）两个或多个汽缸封闭着几部分气体，并且汽缸之间相互关联的问题，解答时应分别研究各部分气体，找出它们各自遵循的规律，并写出相应的方程，还要写出各部分气体之间压强或体积的关系式，最后联立求解。 解决汽缸类问题的思路： （1）弄清题意，确定研究对象。一般研究对象分两类：一类是热学研究对象(一定质量的理想气体)；另一类是力学研究对象(汽缸、活塞或某系统)。 （2）分析清楚题目所述的物理过程，对热学研究对象分析清楚初、末状态及状态变化过程，依据气体实验定律或理想气体状态方程列出方程；对力学研究对象要正确地进行受力分析，依据力学规律列出方程。 （3）注意挖掘题目中的隐含条件，如几何关系、体积关系等，列出辅助方程。 （4）多个方程联立求解。对求解的结果注意分析它们的合理性。 【跟踪训练】（2026·重庆江北·三模）汽车的空气悬架可简化为如图所示的导热汽缸，汽缸内封闭着一定质量的理想气体。初始时刻活塞静止在距离缸底的高度为h处，活塞的横截面积为S，不计活塞与汽缸间的阻力。现固定汽缸并对活塞施加外力，使活塞以加速度a匀加速下降时，气体的压强为p。之后撤去外力，活塞缓慢回到原来位置，整个过程温度不变，外界大气压为。求： (1)撤去外力时活塞的速度大小。 (2)活塞的质量。 【重难突破02】液柱模型 模型：密封气体非纯液柱，而是有液柱和被液柱密封的气体组成的模型。 思路：应用查理定律求解：先假设液柱或活塞不发生移动，两部分气体均做等容变化；对两部分气体分别应用查理定律的分比式ΔP＝P，求出每部分气体压强的变化量ΔP，并加以比较，从而判断液柱的移动方向。 封闭气体压强的求解方法： 力平衡法：选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析，得到液柱(或活塞)的受力平衡方程，求得气体的压强。 等压面法：在连通器中，同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等。液体内深h处的总压强p＝p0＋ρgh，p0为液面上方的压强。 液片法：选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程，消去面积，得到液片两侧压强相等方程，求得气体的压强。 补充：液柱模型问题的关键和注意： 关键是液柱封闭气体压强的计算，求液柱封闭的气体压强时，一般以液柱为研究对象分析受力、列平衡方程，要注意： 1.液体因重力产生的压强大小为p＝ρgh(其中h为至液面的竖直高度)； 2.不要漏掉大气压强，同时又要尽可能平衡掉某些大气的压力； 3.有时可直接应用连通器原理——连通器内静止的液体，同种液体在同一水平面上各处压强相等； 4.当液体为水银时，可灵活应用压强单位“cmHg”等，使计算过程简捷。 【跟踪训练】（2026·广西南宁·模拟预测）如图所示，一根粗细均匀、导热性能良好的玻璃管，用长度h=25cm的水银柱封闭了一定质量的理想气体，固定静置在倾角为37°、足够长的光滑平板上。大气压强p0=76cmHg，环境温度不变，不计水银与管壁摩擦。下列说法正确的是（     ） A．被封气体的压强为101cmHg B．被封气体的压强为61cmHg C．若解除固定，水银柱再次相对玻璃管静止时，被封气体的压强为76cmHg D．若解除固定，水银柱再次相对玻璃管静止时，被封气体的压强为91cmHg 易错剖析・避坑攻略——易错归纳 【易混易错01】功、热和内能的改变 做功和热传递在改变物体内能上的区别与联系： 比较项目 做功 热传递 内能变化 外界对物体做功，物体的内能增加；物体对外界做功，物体的内能减少 物体吸收热量，内能增加；物体放出热量，内能减少 物理实质 其他形式的能与内能之间的转化 不同物体间或同一物体的不同部分之间内能的转移 相互联系 做一定量的功或传递一定量的热量在改变内能的效果上是相同的 理想气体相关三量ΔU、W、Q的分析思路 （1）内能变化量ΔU ①由气体温度变化分析ΔU。温度升高，内能增加，ΔU>0；温度降低，内能减少，ΔU<0。 ②由公式ΔU＝W＋Q分析内能变化。 （2）做功情况W 由体积变化分析气体做功情况。体积膨胀，气体对外界做功，W<0；体积被压缩，外界对气体做功，W>0。 注：气体在真空中自由膨胀时，W＝0。 （3）气体吸、放热Q 一般由公式Q＝ΔU－W分析气体的吸、放热情况，Q>0，吸热；Q<0，放热。 【跟踪训练】（2026·云南昆明·模拟预测）某救生手环主要由高压气瓶与折叠气囊构成，高压气瓶内充有液态，人落水时，打开开关，高压气瓶迅速向气囊充气，鼓起的气囊产生足够浮力带动人体上浮。充气后气囊内气体可视为理想气体。密闭气囊与人一起上浮的过程中，若气囊内气体温度不变，体积继续增大，则（     ） A．气囊内气体从外界吸热 B．气囊内气体压强增大 C．气囊内气体内能增大 D．外界对气囊内气体做正功 【易混易错02】热力学图像问题 一定质量的气体不同图像的比较 类别 特点(其中C为常量) 举例 p­V pV＝CT，即pV之积越大的等温线 温度越高，线离原点越远 p­ p＝CT，斜率k＝CT， 即斜率越大，温度越高 p­T p＝T，斜率k＝， 即斜率越大，体积越小 V­T V＝T，斜率k＝， 即斜率越大，压强越小 【注意】：上表中各个常量“C”意义有所不同。可以根据pV＝nRT确定各个常量“C”的意义。 【跟踪训练】（2026·云南保山·模拟预测）一定质量理想气体体积V随摄氏温度t变化的V—t图像如图所示，过程A→B→C→D→A，B→C图线与D→A图线均与纵轴平行，则下列判断正确的是（    ） A．从A到B过程，气体压强减小 B．从B到C过程，气体放出热量等于外界对气体做功 C．从C到D过程，所有气体分子的动能增大 D．从D到A过程，气体分子数密度增大 技法提炼・审题点拨——技巧总结 【技法点拨01】气体实验定律 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p与体积V成反比。 一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T成正比。 一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积V与热力学温度T成正比。 公式 pV＝C(常量)或p1V1＝p2V2。 p＝CT或＝。 V＝CT或＝。 适用条件 ①气体质量不变、温度不变；②气体温度不太低、压强不太大。 气体的质量一定，气体的体积不变。 气体质量一定；气体压强不变。 补充：理想气体状态方程与气体实验定律的关系： 【跟踪训练】（25-26高二下·山东济南·期末）一定质量的理想气体由状态a经ab、bc两个过程到达状态c，该过程中气体的压强p与热力学温度T的关系如图所示，图中ab延长线过原点，bc平行于T轴。下列说法正确的是（　　） A．a→b过程中气体向外界放出热量 B．b→c过程中气体向外界放出热量 C．a→b过程中气体与外界传递的热量大于气体内能变化的大小 D．b→c过程中气体与外界传递的热量大于气体内能变化的大小 【技法点拨02】变质量问题的处理思想——等效 1. 在充气、抽气、灌气时，将充进（放出）的气体和容器内的原有气体为研究对象时，这些气体的质量是不变的。这样，可将“变质量”的问题转化成“定质量”问题。 2. 变质量气体问题的解题思路 对于充气、漏气等变质量气体问题，解题的关键是将容器内原有气体和即将充入的气体的整体（或将抽出的气体和剩余气体的整体）作为研究对象，就可转化为总质量不变的气体的状态变化问题，然后应用气体实验定律或理想气体状态方程等规律求解。可利用＝＋＋…求解。 补充：对充气和抽气、灌气、漏气问题的处理 （1）充气和抽气问题：在对容器抽气的过程中，对每一次抽气而言，气体质量发生变化，解决该类变质量问题的方法与充气问题类似：假设把每次抽出的气体包含在气体变化的始末状态中，即用等效法把“变质量”问题转化为“定质量”的问题。 （2）灌气问题：将一个大容器里的气体分装到多个小容器中的问题也是变质量问题，分析这类问题时，可以把大容器中的气体和多个小容器中的气体作为一个整体来进行研究，即可将“变质量”问题转化为“定质量”问题。 （3）漏气问题：容器漏气过程中气体的质量不断发生变化，属于变质量问题，如果选容器内剩余气体和漏掉的气体为研究对象，便可使“变质量”转化成“定质量”问题。 【跟踪训练】（2026·湖南长沙·三模）如图为压气式喷壶，该壶容积为，壶嘴处安装压强传感器（图中未画出），可显示壶内气体压强，按压按柄时阀门才打开。在壶内装 的水，拧紧壶盖，按压压杆使壶内气体压强达到；按下按柄，阀门打开，水从喷嘴处喷出，当压强传感器示数为时松开按柄。此后缓慢下压压杆，每次可向壶内储气室充入压强为的空气，经次下压后，压强传感器示数为。已知壶内气体温度始终与外部空气温度相等且保持不变，可视为理想气体。求： (1)从壶内喷出的水的体积； (2)充气过程向下压压杆的次数。 $