高中物理选修3-3知识点总结

高中物理选修3-3知识点总结

物理选修3-3知识点汇总

一、宏观量与微观量及相互关系

微观量包括分子体积V0、分子直径d和分子质量等，而

宏观量则包括物体的体积V、摩尔体积Vm、物体的质量m、

摩尔质量M和物体的密度ρ。分子直径通常在10^-10m数量级，可以通过油膜法测量，公式为d=V/S。此外，分子数N

可以通过公式N=nNA/mA计算，其中NA为阿伏伽德罗常数。分子质量和分子体积的估算方法分别为m=M/N和V=VmρN，其中ρ是液体或固体的密度。分子直径的估算方法则是将固体和液体分子看成球形或立方体，公式为d=6V^(1/3)/π或d=V。

二、分子的热运动

分子的热运动表现为无规则运动，包括扩散现象和布朗运动。扩散现象是不同物质相互接触时彼此进入对方的现象，温度越高，扩散越快。布朗运动则是悬浮在液体中的小颗粒所做

的无规则运动，其特点为永不停息、无规则运动、颗粒越小运动越剧烈、温度越高运动越剧烈、运动轨迹不确定，但肉眼无法看到。XXX运动的产生是由各个方向的液体分子对微粒碰撞的不平衡引起的。需要注意的是，布朗运动只能发生在气体和液体中，而扩散现象则在气体、液体和固体之间均可发生。

能量不会被创造或消失，只能从一种形式转化为另一种形式

2.热力学第一定律：能量守恒定律的应用，表明热量和功可以相互转化，但总能量

不变

3.热力学第二定律：不可能从单一热源中吸收热量，使之完全转化为功而不产生任

何其他效应

4.热力学第三定律：绝对零度是无法达到的，因为物质的内能不可能完全降至零

能量既不能创造也不能消失，只能在不同形式和物体之间进行转化或转移。在这个过程中，总能量量保持不变。

热力学第一定律表明，在物体与外界同时发生做功和热传递的情况下，外界对物体所做的功加上物体吸收的热量等于物

体内能的增加。符号法则非常重要：W＞表示外界对系统做功，W＜表示系统对外界做功；Q＞表示系统吸热，Q＜表示系统

放热；ΔU＞表示内能增加，ΔU＜表示内能减少。

热力学第二定律有两种表述：一是热量不能自发地从低温物体传到高温物体；二是不可能从单一热源吸收热量并完全用来做功，而不产生其他影响。这表明热现象具有方向性。

固体可以分为晶体和非晶体。晶体具有各向异性，非晶体则表现为各向同性。晶体有一定的熔点，而非晶体没有。单晶体整个物体都是一个晶体，而多晶体是由许多细小的单晶体集合而成。晶体和非晶体可以相互转化，金属是多晶体，因此是各向同性的。晶体的微观结构特点是组成晶体的物质微粒有规则地、周期性地在空间排列。

液体分子间距离比气体小，分子间作用力比固体小，液体内部分子间的距离在10^-10m左右。

液体的表面张力是指液体表面上分子间的相互作用力，使得液面具有收缩的趋势。表面张力的方向与液面相切，与液面的分界线垂直。液体的表面张力大小与温度、杂质、密度等因

素有关，温度越高表面张力越小，液体中溶有杂质时表面张力也会变小，而液体的密度越大表面张力越大。

液晶具有液体的流动性和晶体的光学各向异性，即从某个方向上看其分子排列比较整齐，而从另一方向看则是杂乱无章的。液晶的应用包括电子手表、计算器、微电脑等，利用加电压时旋光特性消失的特性实现显示功能，以及利用温度改变时颜色发生改变的性质来测温度。

饱和汽与饱和汽压是液体蒸发和凝结达到动态平衡时的状态。未达到饱和状态的蒸汽称为未饱和汽。在一定温度下，饱和汽的分子数密度是一定的，因此饱和汽的压强也是一定的，这个压强被称为这种液体的饱和汽压。饱和汽压随着温度的升高而增大，与蒸汽所占的体积无关，也与蒸汽体积中有无其他气体无关。

空气的湿度可以用绝对湿度和相对湿度来表示。绝对湿度是用空气中所含水蒸气的压强来表示的湿度，而相对湿度是空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比。常用的湿度计包括干湿泡湿度计、毛发湿度计和传感器湿度计。

气体分子之间作用力微弱，可以忽略不计，因此气体分子向各个方向运动的机会均等。气体分子的速率分布呈现出“中间多、两头少”的统计分布规律，温度升高，气体分子的平均速率增大，但不是每个分子的速率都增大。压强的计算可以利用平衡法或取等压面法进行，其中取等压面法可以根据液体在同一水平液面处压强相等的规律建立方程求解。

nRT，其中n为气体的摩尔数，R为气体常数．

3)微观解释：理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力，因此在状态变化时。

分子间的碰撞仍为弹性碰撞，分子本身没有体积，所以它所占据的空间可以被压缩。

从而保持压强与体积的乘积与温度的比值不变．此外，理想气体的内能只与温度有

关，所以状态方程中只涉及温度而不涉及内能．

C是与p、V、T无关的常量，表示单位质量的理想气体在绝热过程中压强、体积和温度之间的关系。理想气体是一种理想化模型，实际气体在温度不太低、压强不太大时可以看做理想气体。一定质量的理想气体的状态方程给出了两个状态间的联系，并不涉及状态变化的具体方式。

对于一定质量的气体，我们可以通过不同的图象来比较它们的状态。例如，考虑一个质量为M的汽缸，汽缸内放有一

质量为m的可在汽缸内无摩擦滑动的活塞，活塞面积为S。

现用水平恒力F向右推汽缸，最后汽缸和活塞达到相对静止

状态，求此时缸内封闭气体的压强p（已知外界大气压为p）。我们可以选与气体相接触的活塞为研究对象，进行受力分析，再利用牛顿第二定律列方程求解。

练1：一汽缸竖直倒放，汽缸内有一质量不可忽略的活塞，将一定质量的理想气体封在汽缸内，活塞与汽缸壁无摩擦，气体处于平衡状态。现保持温度不变把汽缸稍微倾斜一点，在达到平衡后与原来相比，气体的体积变大，压强变小。

在气体力学中，气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁的碰撞形成的。因此，气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力，也可以理解为大量气体分子单位时间作用在器壁上的平均冲量。

例4：已知地球半径约为6×10^6m，空气的XXX质量约

为29×10^-3kg/mol，一个标准大气压约为10^5Pa。利用以上

数据可估算出地球表面大气在标准状况下的体积为4×10^18m³。

指向液体内部

答案]A

解析：B选项错误，木炭是非晶体；C选项错误，单晶体

和多晶体都有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点；D选项错误，液体表面层内的分子所受其它分子作用力的合力总是垂直于表面。因此，正确选项为A。可以改写为：当一定质量的气体吸收热量时，其内能可能发生变化；玻璃、石墨和金刚石都是晶体，而木炭是非晶体；单晶体和多晶体都有固定的熔点，而非晶体没有固定的熔点；当液体与大气相接触时，液体表面层内的分子所受其它分子作用力的合力总是垂直于表面。

解析]根据热力学第一定律，Q＋W＝ΔU，其中Q为热量，W为功，ΔU为内能变化量．

题目中Q＝-200 J，W＝800 J，代入可得ΔU＝600 J．由

于气体被压缩，温度升高。

内能增加，故选项A正确．

答案]A

正确，B错误；根据热力学第一定律，机械能和热量都是

能量的不同形式，可以相互转化，但总能量守恒，所以C、D

选项都是正确的。改写后：根据热传递规律，热量能从高温物体传到低温物体，外界对系统做功时，也可使系统从低温物体吸取热量传到高温物体上去，致冷机是这样的装置。但热量不能自发地从低温物体传到高温物体。因此选项A正确，B错误。根据热力学第一定律，机械能和热量都是能量的不同形式，可以相互转化，但总能量守恒，所以C、D选项都是正确的。

一个运动的物体在克服摩擦阻力的过程中会做功，最终会停止。在这个过程中，机械能会全部转化为热量。当外界条件发生变化时，热量也可以全部转化为机械能。例如，在等温膨胀过程中，系统吸收的热量会全部转化为对外界做的功。因此，正确答案为B和D。