高中物理热学预复习重点知识汇总(附典型例题分析)

高中物理热学预复习重点知识汇总(附典型例题分析) 一. 重要概念和规律 1. 分子动理论 物质是由大量分子组成的；分子永不停息的做无规则运动；分子间存在相互作 用的引力和斥力。说明：（1）阿伏加德罗常量 。它的联系宏观 量和微观量的桥梁，有很重要的意义；（2）布朗运动是指悬浮在液体（或气体） 里的固体微粒的无规则运动，不是分子本身的运动。它是由于液体（或气体） 分子无规则运动对固体微粒碰撞的不均匀所造成的。因此它间接反映了液体（或 气体）分子的无序运动。 2. 温度 温度是物体分子热运动的平均动能的标志。它是大量分子热运动的平均效果的 反映，具有统计的意义，对个别分子而言，温度是没有意义的。任何物体，当 它们的温度相同时，物体内分子的平均动能都相同。由于不同物体的分子质量 不同，因而温度相同时不同物体分子的平均速度并不一定相同。 3. 内能 定义：物体里所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和。决定因素：物 体质量（m）、温度（T）、体积（V）。 改变方式：做功–––通过宏观机械运动实现机械能与内能的转换；热传递–––通 过微观的分子运动实现物体与物体间或同一物体各部分间内能的转移。这两种 方式对改变内能是等效的。 定量关系： （热力学第一定律）注意正负符号：外界对物体做功 W>0， 吸热 Q>0，内能增加 ；反之则小于零。 4. 能量守恒定律 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别的形式， 或者从一个物体转移到别的物体。必须注意：不消耗任何能量，不断对外做功的机器（永动机）是不可能做成的。利用热机，要把从燃料的化学能转化成的 内能，全部转化为机械能也是不可能的。 5. 热力学第二定律 从热传导的方向来描述：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起 其他变化。 从机械能与内能转化过程的方向性来描述：不可能从单一热源吸收热量并把它 全部用来做功，而不引起其他变化。 6. 气体状态参量 描述一定质量气体的状态参量为：温度，气体分子平均动能的标志。体积，气 体分子所占据的空间，许多情况下等于容器的容积。压强，大量气体分子无规 则运动碰撞器壁所产生的，其大小等于单位时间内、器壁单位面积上所受气体 分子碰撞的总冲量。内能，气体分子无规则运动的动能和分子势能的总和，理 想气体的内能仅与温度有关。 二. 重要研究方法 1. 微观统计平均 热学的研究对象是由大量分子组成的。其宏观特性都是大量分子集体行为的反 映。不可能也无必要像力学中那样根据每个物体（每个分子）的受力情况，定 出运动方程。热学中的状态参量和各种现象具有统计平均的意义。因此，当大 量分子处于无序运动状态或作无序排列时，所表现出来的宏观特性––––如气体 分子对器壁的压强、非晶体的物理属性等都显示出均匀性。当大量分子作有序 排列时，必显示出不均匀性，如晶体的各向异性等。研究热学现象时，必须充 分领会这种统计平均观点。 2. 能的转化和守恒各种不同形式的能可能相互转化，在转化过程中总量保持不变。这是自然界中 的一条重要规律。也是指导我们分析研究各种物理现象时的一种极为重要的思 想方法。 三. 典型例题分析 例 1. 利用阿伏加德罗常数，估算在标准状态下相邻气体分子间的平均距离 D。 解：在标准状态下，1mol 任何气体的体积都是 ，除以阿伏加德罗常数就 得每个气体分子平均占有的空间，该空间的大小是相邻气体分子间平均距离 D 的立方。 ，所以有 ，这个数值大约是分子直径的 10 倍。因此水汽化后的体积大约是液体体积的 1000 倍。 例 2. 下面关于分子力的说法中正确的有（ ） A. 铁丝很难被拉长，这一事实说明铁丝分子间存在引力； B. 水很难被压缩，这一事实说明水分子间存在斥力； C. 将打气管的出口端封住，向下压活塞，当空气被压缩到一定程度后很难再压 缩，这一事实说明这时空气分子间表现为斥力； D. 磁铁可以吸引铁屑，这一事实说明分子间存在引力。 解：A、B 正确。无论怎样压缩，气体分子间距离一定大于 ，所以气体分子量 一定表现为引力。空气压缩到一定程度很难再压缩不是因为分子斥力的作用， 而是气体分子频繁撞击活塞产生压强的结果，应该用压强增大解释，所以 C 不 正确。磁铁吸引铁屑是磁场力的作用，不是分子力的作用，所以 D 也不正确。 例 3. 下列说法中正确的是（ ） A. 物体自由下落时速度增大，所以物体内能也增大；B. 物体的机械能为零时内能也为零； C. 物体的体积减小温度不变时，物体内能一定减小； D. 气体体积增大时气体分子势能一定增大。 解：物体的机械能和内能是两个完全不同的概念。物体的动能由物体的宏观速 率决定，而物体内分子的动能由分子热运动的速率决定。分子动能不可能为零 （温度不可能达到绝对零度），而物体的动能可能为零，所以 A、B 不正确。物 体体积减小时，分子间距离减小，但分子势能不一定减小，例如将处于原长的 弹簧压缩，分子势能将增大，所以 C 也不正确。由于气体分子间距离一定大于 ，体积增大时分子间距离增大，分子力做负功，分子势能增大，所以 D 正确。 例 4. 下列说法中正确的是（ ） A. 物体吸热后温度一定升高； B. 物体温度升高一定是因为吸收了热量； C. 0℃的冰化为 0℃的水的过程中内能不变； D. 100℃的水变为 100℃的水蒸汽的过程中内能增大。 解：吸热后物体温度不一定升高，例如冰融化为水或水沸腾时都需要吸热，而 温度不变，这时吸热后物体内能的增加表现为分子势能的增加，所以 A 不正确。 做功也可以使物体温度升高，例如用力多次来回弯曲铁丝，弯曲点铁丝的温度 明显升高，这是做功增加了物体的内能，使温度上升，所以 B 不正确。冰化为 水时要吸热，内能中的分子动能不变，但分子势能增加，因此内能增加，所以 C 不正确。水沸腾时要吸热，内能中的分子动能不变但分子势能增加，所以内能 增大，D 正确。