3-3学生知识点

选修3-3《热学》考点68温度和内能要求：Ⅰ温度和温标1）温度：反映物体冷热程度的物理量（是一个宏观统计概念），是物体分子平均动能大小的标志。任何同温度的物体，其分子平均动能相同。（1）只有大量分子组成的物体才谈得上温度，不能说某几个氧分子的温度是多少多少。因为这几个分子运动是无规则的，某时刻它们的平均动能可能较大，另一时刻它们的平均动能也可能较小，无稳定的“冷热程度”。（2）1℃的氧气和1℃的氢气分子平均动能相同，1℃的氧气分子平均速率小于1℃的氢气分子平均速率。2）热力学温度(T)与摄氏温度(t)的关系为：T＝t+273.15（K）①两种温度数值不同，但改变1K和1℃的温度差相同②０K是低温的极限，只能无限接近，但不可能达到。③这两种温度每一单位大小相同，只是计算的起点不同。摄氏温度把1大气压下冰水混合物的温度规定为0℃，热力学温度把1大气压下冰水混合物的温度规定为273K（即把－273℃规定为0K），所以T=t+273.3）分子动理论是热现象微观理论的基础热学包括：研究宏观热现象的热力学、研究微观理论的统计物理学统计规律：单个分子的运动都是不规则的、带有偶然性的；大量分子的集体行为受到统计规律的支配内能1）内能是物体内所有分子无规则运动的动能和分子势能的总和，是状态量．改变内能的方法有做功和热传递，它们是等效的．三者的关系可由热力学第一定律得到ΔU＝W+Q．2）决定分子势能的因素从宏观上看：分子势能跟物体的体积有关。从微观上看：分子势能跟分子间距离r有关。3）固体、液体的内能与物体所含物质的多少（分子数）、物体的温度（平均动能）和物体的体积（分子势能）都有关。气体：一般情况下，气体分子间距离较大，不考虑气体分子势能的变化（即不考虑分子间的相互作用5）理想气体的内能：理想气体是一种理想化模型，理想气体分子间距很大，不存在分子势能，所以理想气体的内能只与温度有关。温度越高，内能越大。（1）理想气体与外界做功与否，看体积，体积增大，对外做了功（外界是真空则气体对外不做功），体积减小，则外界对气体做了功。（2）理想气体内能变化情况看温度。（3）理想气体吸不吸热，则由做功情况和内能变化情况共同判断。（即从热力学第一定律判断）6）理解内能概念需要注意几点：（1）内能是宏观量，只对大量分子组成的物体有意义，对个别分子无意义。（2）物体的内能由分子数量（物质的量）、温度（分子平均动能）、体积（分子间势能）决定，与物体的宏观机械运动状态无关．内能与机械能没有必然联系．7）关于分子平均动能和分子势能理解时要注意．（1）温度是分子平均动能大小的标志，温度相同时任何物体的分子平均动能相等，但平均速率一般不等（分子质量不同）．（2）分子力做正功分子势能减少，分子力做负功分子势能增加。（3）分子势能为零一共有两处，一处在无穷远处，另一处小于r0分子力为零时分子势能最小，而不是零。（4）理想气体分子间作用力为零，分子势能为零，只有分子动能。考点69晶体和非晶体晶体的微观结构要求：Ⅰ1）只能用单晶体制作晶体管和集成电路x0EPr02）具体到某种晶体，它可能只是某种物理性质各向异性较明显。例：云母片就是导热性明显，方解石则是透光性上明显，方铅矿则在导电性上明显。但笼统提晶体就说各种物理性质是各向异性。3）同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形式出现，物质是晶体还是非晶体不是绝对的，在一定条件下可以相互转化。4）通过X射线在晶体上的衍射实验，发现各种晶体内部的微粒按各自的规则排列，具有空间上的周期性。有的物质组成它们的微粒能够按照不同规则在空间分布，因此在不同条件下可以生成不同的晶体。例如：碳原子由于排列不同可以生成石墨或金刚石。5）晶体达到熔点后由固态向液态转化，分子间距离要加大。此时晶体要从外界吸收热量来破坏晶体的点阵结构，所以吸热只是为了克服分子间的引力做功，只增加了分子的势能。考点70液体的表面张力现象要求：Ⅰ说明：对浸润和不浸润现象、毛细现象的解释不做要求液体──非晶体的微观结构跟液体非常相似１）表面张力：表面层分子比较稀疏，r＞r0在液体内部分子间的距离在r0左右，分子力几乎为零。液体的表面层由于与空气接触，所以表面层里分子的分布比较稀疏、分子间呈引力作用，在这个力作用下，液体表面有收缩到最小的趋势，这个力就是表面张力。太空中的液体，形状由表面张力决定，由于使液体表面收缩至最小，故呈球状。２）浸润和不浸润现象：附着层的液体分子比液体内部毛细现象浸润密上升不浸润稀疏下降３）毛细现象：浸润液体在细管中上升的现象，以及不浸润液体在细管中下降的现象，称为毛细现象。对于一定液体和一定材质的管壁，管的内径越细，毛细现象越明显。（１）管的内径越细，液体越高（２）土壤锄松，破坏毛细管，保存地下水分；压紧土壤，毛细管变细，将水引上来（3）由于液体浸润管壁，液面边缘部分的表面张力斜向上方，这个力使管中液体向上运动，当管中液体上升到一定高度，液体所受重力与液面边缘所受向上的力平衡，液面稳定在一定高度。考点71液晶要求：Ⅰ1）液晶具有流动性、光学性质各向异性．2）不是所有物质都具有液晶态，通常棒状分子、碟状分子和平板状分子的物质容易具有液晶态。天然存在的液晶不多，多数液晶为人工合成．3）向液晶参入少量多色性染料，染料分子会和液晶分子结合而定向排列，从而表现出光学各向异性。当液晶中电场强度不同时，它对不同颜色的光的吸收强度也不一样，这样就能显示各种颜色．4）在多种人体结构中都发现了液晶结构．考点72气体实验定律理想气体三种变化：玻意耳定律：PV＝C查理定律：P/T＝C盖—吕萨克定律：V/T＝C固体多晶体如金属1、有确定几何形状2、制作晶体管、集成电路3、各向异性晶体1、无确定几何形状2、各向同性非晶体液化过程中温度会不断改变，而不同温度下物质由固态变为液态时吸收的热量是不同的，所以非晶体没有确定的熔化热有确定熔点熔解和凝固时放出的热量相等非晶体单晶体1、无确定几何形状2、无确定熔点3、各向同性等温变化图线等容变化图线等压变化图线①等温变化中的图线为双曲线的一支，等容（压）变化中的图线均为过原点的直线（之所以原点附近为虚线，表示温度太低了，规律不再满足）②图中双线表示同一气体不同状态下的图线，虚线表示判断状态关系的两种方法③对等容（压）变化，如果横轴物理量是摄氏温度t，则交点坐标为－273.154）气体压强微观解释：由大量气体分子频繁撞击器壁而产生的，与温度和体积有关。（１）气体分子的平均动能，从宏观上看由气体的温度决定（２）单位体积内的分子数(分子密集程度)，从宏观上看由气体的体积决定考点73饱和汽和饱和汽压要求：Ⅰ说明：相对湿度的计算不做要求１）汽化发生的剧烈的汽化现象在液体表面和内部同时沸腾的汽化现象在任何温度下都能发生只在液体表面进行并且蒸发沸腾只在一定温度下才会发生，液体沸腾时的温度叫做沸点，沸点与温度有关，大气压增大时沸点升高２）饱和汽与饱和汽压在密闭容器中的液面上同时进行着两种相反的过程：一方面分子从液面飞出来；另一方面由于液面上的汽分子不停地做无规则的热运动，有的汽分子撞到液面上又会回到液体中去。随着液体的不断蒸发，液面上汽的密度不断增大，回到液体中的分子数也逐渐增多。最后，当汽的密度增大到一定程度时，就会达到这样的状态：在单位时间内回到液体中的分子数等于从液面飞出去的分子数，这时汽的密度不再增大，液体也不再减少，液体和汽之间达到了平衡状态，这种平衡叫做动态平衡。我们把跟液体处于动态平衡的汽叫做饱和汽，把没有达到饱和状态的汽叫做未饱和汽。在一定温度下，饱和汽的压强一定，叫做饱和汽压。未饱和汽的压强小于饱和汽压。饱和汽压（1）饱和汽压只是指空气中这种液体蒸汽的分气压，与其他气体的压强无关。（2）饱和汽压与温度和物质种类有关。在同一温度下，不同液体的饱和气压一般不同，挥发性大的液体饱和气压大；同一种液体的饱和气压随温度的升高而迅速增大。[对于某种液体而言单位时间、单位面积（液面）飞出的液体分子数只与温度有关]（3）将不饱和汽变为饱和汽的方法：①降低温度②减小液面上方的体积③等待（最终此种液体的蒸气必然处于饱和状态）3）空气的湿度（1）空气的绝对湿度：用空气中所含水蒸气的压强来表示的湿度叫做空气的绝对湿度。（2）空气的相对湿度：同温度下水的饱和汽压水蒸气的实际汽压相对湿度相对湿度更能够描述空气的潮湿程度，影响蒸发快慢以及影响人们对干爽与潮湿感受。相对湿度大，人感觉潮湿；人们感到干爽是指相对湿度小。离饱和程度越远，空气相对湿度越小4）汽化热液体汽化时体积会增大很多，分子吸收的能量不只是用于挣脱其他分子的束缚，还用于体积膨胀时克服外界气压做功，所以汽化热还与外界气体的压强有关。考点75热力学第一定律能量守恒定律要求：I1）热力学第一定律：T1＜T2pVT1T2OV1＜V2pTV1V2Op1＜p2VTp1p2O（1）内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。（2）数学表达式为：ΔU＝W+Q绝热：Q＝0；等温：ΔU＝0，如果是气体向真空扩散，W＝0（3）符号法则：做功W热量Q内能的改变ΔU取正值“+”外界对系统做功系统从外界吸收热量系统的内能增加取负值“－”系统对外界做功系统向外界放出热量系统的内能减少2）能量守恒定律：（1）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另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变。这就是能量守恒定律。（2）第一类永动机：不消耗任何能量，却可以源源不断地对外做功，人们把这种不消耗能量的永动机叫第一类永动机。根据能量守恒定律，任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为另一种形式，而不能无中生有地制造能量，因此第一类永动机是不可能制成考点76热力学第二定律要求：Ⅰ1）可逆与不可逆过程（1）热传导的方向性：热传导的过程可以自发地由高温物体向低温物体进行，但相反方向却不能自发地进行，即热传导具有方向性，是一个不可逆过程。（2）说明：①“自发地”过程就是在不受外来干扰的条件下进行的自然过程。②热量可以自发地从高温物体传向低温物体，热量却不能自发地从低温物体传向高温物体。③要将热量从低温物体传向高温物体，必须有“外界的影响或帮助”，就是要由外界对其做功才能完成。电冰箱、空调就是例子。2）热力学第二定律的两种表述①克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传递到高温物体。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。3）热机①热机是把内能转化为机械能的装置。其原理是热机从热源吸收热量Q1，推动活塞做功W，然后向冷凝器释放热量Q2。②由能量守恒定律可得：Q1=W+Q2③我们把热机做的功和它从热源吸收的热量的比值叫做热机效率，用η表示，即η=W/Q1热机效率不可能达到100%4）第二类永动机①设想：只从单一热源吸收热量，使之完全变为有用的功而不引起其他变化的热机。②第二类永动机不可能制成，表示尽管机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化成机械能而不引起其他变化；机械能和内能的转化过程具有方向性。5）热力学第二定律的微观解释①熵增加原理：一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，而熵值较大代表着较为无序，所以自发的宏观过程总是向无序度更大的方向发展。因此热力学第二定律也叫做熵增加原理。②热力学第二定律的微观意义：一切自然过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行。6）热力学第三定律：不可能通过有限的过程把一个物体冷却到绝对零度。热力学第三定律不阻止人们想办法尽可能地接近绝对零度。