高考物理热点快速突破选考部分专题热学

专题16 热学

【高考命题热点】该专题在选做题中考查，主要考查分子动理论、气体状态方程和热力学定律及能量守恒定律。 【知识清单】 考点一 分子动理论 1. 物体是由大量分子组成的

（1）分子的大小——极小：分子直径的数量级：1010-m ； 分子直径可用油膜法估测。 （2）分子的质量很小，一般物质分子质量的数量级是：2610-kg 。

（3）阿伏伽德罗常数：1 mol 的任何物质中含有相同的微粒个数，用A N 表示， 123A mol 1002.6-?=N ，是联系宏观和微观的桥梁：分m M N mol A =

， 分

V V

N mol A = 说明：mol M —摩尔质量； 分m —每个分子的质量； m ol V —气体摩尔体积；分V —每个分子的占有体积。 （4）分子的两种理想模型 球形模型：3

6

1d V π=

立方体模型：3d V =

（5）分子大小、质量与物体体积、质量的关系 ①一个分子的质量：m ＝

M mol

N A

。 ②一个分子所占的体积：V 0＝V mol

N A

(估算固体、液体分子的体积或气体分子平均占有的空间)。 ③1 mol 物质的体积：V mol ＝

M mol ρ。 ④质量为M 的物体中所含的分子数：n ＝M

M mol

N A 。 ⑤体积为V 的物体中所含的分子数：n ＝

ρV

M mol

N A 。 说明：对固体和液体，可认为分子是一个个紧密排列在一起的球体，对气体，由于分子间距离较大，可以利用立方体模型计算分子间的距离。 2. 分子永不停息地做无规则运动

扩散现象和布朗运动都说明分子做无规则运动。运动的剧烈程度与温度有关。

（1）扩散现象：相互接触的物体互相进入对方的现象。温度越高，扩散越快。 （2）布朗运动（类似花粉、碳粒的运动，是固体小颗粒的运动） 产生原因：是各个方向的液体分子对颗粒碰撞的不平衡引起的。 特点：①永不停息、无规则运动；②颗粒越小，运动越剧烈； ③温度越高，运动越剧烈；④运动轨迹不确定。

3. 分子间存在着相互作用力

（1）分子间同时存在相互作用的引力和斥力。 （2）分子力：引力和斥力的合力。

（3）0r 为分子间引力和斥力大小相等时的距离，其数量级为1010 m 。

（4）分子力F 、分子势能E p 与分子间距离r 的关系图线如图所示(取无穷远处分子势能E p ＝0)。

说明：分子间引力和斥力都随分子间距离增大而减小，随分子间距离的减小而增大。 (1)当r ＞r 0时，分子力为引力，当r 增大时，分子力做负功，分子势能增加。 (2)当r ＜r 0时，分子力为斥力，当r 减小时，分子力做负功，分子势能增加。

(3)当r ＝r 0时，引力与斥力相等，分子势能最小（但不一定为零，与零势能面的选取有关）。 4. 物体的内能 （1）分子平均动能

物体内所有分子动能的平均值叫做分子的平均动能。温度是分子平均动能大小的标志，温度越高，分子平均动能越大。

（2）分子势能：由分子间的相对位置和相互作用决定的能量。微观上，分子势能大小与分子间距离有关；宏观上，分子势能大小与物体体积有关。

（3）物体的内能：物体内所有分子势能和分子动能的总和。（p k N N E E E ?+?=内） 决定内能的因素：微观：分子动能、分子势能、分子个数；宏观：温度、体积、物质的量。 改变物体内能的两种方式：

①做功：当做功使物体的内能发生改变的时候，外界对物体做了多少功，物体内能就增加多少；物体对外界做了多少功，物体内能就减少多少。

②热传递：当热传递使物体物体的内能发生改变的时候，物体吸收了多少热量，物体内能就增加多少；物体放出了多少热量，物体内能就减少多少。 内能与热量的比较：

考点二 固体、液体与气体 1. 固体

（1）固体分为晶体和非晶体两类。石英、云母、明矾、食盐、味精、蔗糖等是晶体，玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是非晶体。

（2）单晶体具有规则的几何形状，多晶体和非晶体没有规则的几何形状；晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点。

（3）有些晶体沿不同方向的导热或导电性能不同，有些晶体沿不同方向的光学性质不同，这类现象称为各向异性；非晶体和多晶体在各个方法的物理性质都是一样的叫做各向同性。 2. 液体

（1)液体分子间距离比气体分子间距离小得多，液体分子间的作用力比固体分子间的作用力要小；液体内部分子间的距离在1010-m 左右。

（2)液体的表面张力：液体表面层分子间距离较大，因此分子间的作用力表现为引力；液体表面存在表面张力，使液体表面绷紧，浸润与不浸润也是分子力的表现。

（3)液晶：是一种特殊的物质，它具有液体的流动性，又具有晶体的各向异性，液晶在显示器方面具有广泛的应用。

3. 气体分子运动的特点

气体分子的速率分布，表现出“中间多、两头少”的统计分布规律。 4. 描述气体的状态参量 （1）温度（t T 或）

①物理意义：宏观上表示物体的冷热程度；微观上标志物体分子热运动的激烈程度，它是物体分子平均动能的标志。 ②两种温标

a.摄氏温度（t ）：单位℃。在一个标准大气压下，冰的熔点为0℃，水的沸点为100℃。

b.热力学温度（T ）：单位K 。把-273℃作为0 K 。绝对零度（0 K ）是低温的极限，只能接近不能达到。

c.两种温标的关系：就每分度表示的冷热差别来说，两种温度是相同的，只是零值的起点不同，所以二者关系为t T t T ?=?+=，K 273。 （2）体积（V ）

①意义：气体分子所占据的空间，也就是气体所充满的容器的容积。 ②单位：m L 10L 10m 1,m 6

333==。 （3）压强（p ）

①产生原因：由于大量分子无规则地运动而碰撞器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力，作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强。 ②气体压强大小的决定因素

a.宏观上：决定于气体的温度和体积。

b.微观上：决定于分子平均动能和分子的数密度（单位体积内的分子数）。

c.常用单位及换算关系：帕斯卡（Pa ）：1Pa=1N/m 2

1atm=1.013×105Pa (一个标准大气压)

（4）气体的状态及变化

于一定质量的气体，如果温度、体积、压强这三个量都不变，我们就说气体处于一定的状

态。

②一定质量的气体，有关、与V T p 。三个量中不可能只有一个参量发生变化，至少有两个或三个同时改变。

5. 饱和汽与饱和汽压

（1）动态平衡：在相同时间内回到水中的分子数等于从水面飞出去的分子数。这时，水蒸气

的密度不再增大，液体水也不再减少，液体与气体之间达到了平衡状态，蒸发停止。这种平衡是一种动态平衡。 （2）饱和汽与饱和汽压 ①饱和汽和未饱和汽

与液体处于动态平衡的蒸汽叫做饱和汽，而没有达到饱和状态的蒸汽叫做未饱和汽。 ②饱和汽压

在一定温度下，饱和汽的分子数密度是一定的，因而饱和汽的压强也是一定的，这个压强叫做液体的饱和汽压。未饱和汽的压强小于饱和汽压。

（3）饱和汽压与温度的关系：温度升高，饱和汽的密度随着增大，饱和汽压也增大。 注：水的饱和汽压指的只是空气中水蒸气的气压，与其他气体的压强无关。 6. 空气的湿度

空气的湿度可通俗的理解为空气的潮湿程度，它有相对湿度和绝对湿度之分。 （1）绝对湿度：空气中水蒸气的压强1p 叫做空气的绝对湿度。

（2）相对湿度：某温度时空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比叫做空气的相对湿度。相对湿度反映了空气的潮湿程度。 7. 气体实验定律、理想气体状态方程（重中之重） （1）理想气体

忽略分子间作用力，不考虑分子势能变化，在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体叫做理想气体。实际气体在温度不太低、压强不太大时可当做理想气体处理。 （2）三大气体实验定律

①玻意耳定律(等温变化)：p 1V 1＝p 2V 2或pV ＝C (常数)。 ②查理定律(等容变化)：p 1T 1＝p 2T 2或p T

＝C (常数)。 ③盖—吕萨克定律(等压变化)：V 1T 1＝V 2T 2或V T

＝C (常数)。 一定质量的气体不同图像的比较：

等温过程

p -V

pV ＝CT (其中C 为恒量)，即pV 之积越大的等温

线温度越高，线离原点越远

p -1

V

p ＝CT 1

V

，斜率k ＝CT ，即斜率越大，温度越高

等容过程 p -T

p ＝C V T ，斜率k ＝C

V

，即斜率越大，体积越小

等压过程 V -T

V ＝C p T ，斜率k ＝C

p

，即斜率越大，压强越小

（3）理想气体状态方程

内容：一定质量的理想气体，从状态1变到状态2时，尽管T V p 、、都可能改变，但压强跟体积的乘积与热力学温度的比值不变。 公式：

2

22111T V

p T V p C T pV ==或 （4）几种常见情况的压强计算方法 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 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 ＝p 0＋ρgh ，p 0为液面上方的压强

“牛二法”

选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象，进行受力分析，利用牛顿第二定律列方程求解。

（5）利用气体实验定律解决问题的基本思路

考点三 热力学定律与能量守恒 1. 热力学定律 （1）热力学第一定律

①内容：外界对物体做的功W 与物体从外界吸收的热量Q 之和等于物体内能的增量U ?。 ②表达式：Q W U +=? ③符号规定

符号 做功W 吸放Q 内能变化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

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，即W ＝0，则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，即ΔU ＝0，则W ＋Q ＝0或W ＝－Q ，外界对物体做的功等于物体放出的热量。

运用热力学第一定律分析问题时，一般要注意以下几个重点词：

①理想气体：表示不考虑分子间作用力，不考虑分子势能的变化。温度升高，气体内能增大，温度降低，气体内能减小，即温度变化决定气体内能的变化。

②体积的膨胀与压缩：体积膨胀表示气体对外做功；体积压缩表示外界对气体做功。 ③绝热：表示没有热传递，即0=Q 。 ④导热性能良好：表示容器内外温度相等。

⑤缓慢变化：表示一种动态的平衡，非绝热时，也可以理解为容器内外温度相等。 做这类题一般是利用热力学第一定律Q W U +=?与理想气体状态方程C T

pV

=相结合解答。