2025年高考物理一輪復(fù)習(xí)：熱學(xué)（解析版）

熱學(xué)

濃--------

思維導(dǎo)圖

熱學(xué)

液柱模型

變質(zhì)量問題

固體

液體

功、熱和內(nèi)筋）改變

熱力學(xué)第一定律

熱力學(xué)定律

能量守恒定律

熱力學(xué)第二定律

常考考點真題舉例

應(yīng)用蓋-呂薩克定律解決實際問題2024?廣東?高考真題

判斷系統(tǒng)吸放熱、做功情況和內(nèi)能變化情況2024?貴州?高考真題

計算系統(tǒng)內(nèi)能改變、吸放熱及做功2024?重慶?高考真題

應(yīng)用波意耳定律解決實際問題2024?甘肅?高考真題

哪沏閶喘1

掌握分子模型的構(gòu)建與分子直徑的估算方法；

掌握擴(kuò)散現(xiàn)象和布朗運動，分子間作用力、分子勢能隨分子間距離變化的圖像;

掌握內(nèi)能的決定因素和計算；

掌握晶體和非晶體的特點，了解表面張力現(xiàn)象和毛細(xì)現(xiàn)象；

掌握能用氣體實驗定律解決實際問題，并會分析氣體圖像問題；

掌握氣體壓強(qiáng)的計算方法及氣體壓強(qiáng)的微觀解釋

掌握熱力學(xué)定律并會解決相關(guān)問題。

核心考點01分子動理論

一、物質(zhì)是由大量分子組成的................................................................3

二、分子熱運動.............................................................................4

三、分子間的作用力........................................................................4

四、分子運動速率分布規(guī)律..................................................................5

五、內(nèi)能...................................................................................7

核心考點02氣體、液體和固體...................................................................9

一、溫度與溫標(biāo).............................................................................9

二、熱平衡與溫度..........................................................................10

三、溫度計與溫標(biāo)..........................................................................10

四、氣體實驗定律..........................................................................10

五、理想氣體..............................................................................12

六、氣缸活塞類問題........................................................................12

七、液柱模型..............................................................................14

八、變質(zhì)量問題............................................................................15

九、固體..................................................................................16

十、液體..................................................................................17

核心考點03熱力學(xué)定律........................................................................18

一、功、熱和內(nèi)能的改變...................................................................19

二、熱力學(xué)第一定律........................................................................19

三、能量守恒定律.........................................................................21

四、熱力學(xué)第二定律,21

核心考點01分子動理論

一、物質(zhì)是由大量分子組成的

1、分子的大小

物質(zhì)是由大量分子組成的,分子直徑的數(shù)量級一般是lO-^mo

分子的質(zhì)量：數(shù)量級為10-26kg。

2、分子的模型

球模型：V0=-7ld\得直徑d=/空，常用于固體和液體，模型如下圖所示。

6V71

立方體模型：匕="3,得邊長"=折，常用于氣體，模型如下圖所示。

立方體分子模型氣體分子模型

【注意】對于氣體,利用d=祈得到的不是分子直徑,而是氣體分子間的平均距離。

3、阿伏伽德羅常數(shù)

Imol的任何物質(zhì)都含有相同的粒子數(shù)。通?？扇?=6.02x1023mol-1。

阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀物理量和微觀物理量的橋梁。

宏觀物理量：物質(zhì)的質(zhì)量體積匕密度夕，摩爾質(zhì)量必，摩爾體積以。

微觀物理量：分子質(zhì)量冽0，分子體積外,分子直徑d。

M

一個分子的質(zhì)量：m=-o

NA

M

一個分子的體積：%=---O

pNh

M

一摩爾物質(zhì)的體積：％。1=一。

P

單位質(zhì)量中所含分子數(shù)：〃=一。

M

單位體積中所含分子數(shù)：n'=—?

M

氣體分子間的距離：—o

7NA

二、分子熱運動

1、分子熱運動

分子做永不停息的無規(guī)則運動。

【注意】溫度是分子熱運動劇烈程度的標(biāo)志。

分子的“無規(guī)則運動”，是指由于分子之間的相互碰撞，每個分子的運動速度無論是方向還是大小都

在不斷地變化。

熱運動是對于大量分子的整體而言的，對個別分子無意義。

分子熱運動的劇烈程度雖然受到溫度影響，溫度高分子熱運動快，溫度低分子熱運動慢，但分子熱運

動永遠(yuǎn)不會停息。

2、擴(kuò)散

不同的物質(zhì)互相接觸時，可以彼此進(jìn)入對方的現(xiàn)象稱為擴(kuò)散現(xiàn)象。

產(chǎn)生原因：擴(kuò)散現(xiàn)象并不是外界作用引起的，也不是化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，而是由物質(zhì)分子的無規(guī)則運動

產(chǎn)生的。

意義：擴(kuò)散現(xiàn)象是物質(zhì)分子永不停息地做無規(guī)則運動的證據(jù)之一。

溫度越高，擴(kuò)散越快。擴(kuò)散現(xiàn)象發(fā)生在固體、液體、氣體任何兩種物質(zhì)之間。氣體物質(zhì)的擴(kuò)散現(xiàn)象最

顯著，常溫下物質(zhì)處于固態(tài)時擴(kuò)散現(xiàn)象不明顯。

3、布朗運動

懸浮在液體（或氣體）中微小顆粒的無規(guī)則運動。

產(chǎn)生原因：懸浮在液體中的微粒越小，在某一瞬間跟它相撞的液體分子數(shù)越少，撞擊作用的不平衡性

表現(xiàn)得越明顯，并且微粒越小，它的質(zhì)量越小，其運動狀態(tài)越容易被改變，布朗運動越明顯。

意義：液體分子永不停息地?zé)o規(guī)則運動的宏觀反映。

懸浮的微粒越小，布朗運動越明顯；溫度越高，布朗運動越激烈。

【注意】布朗運動不是分子的運動，但它反映了液體（或氣體）分子的無規(guī)則運動。

4、熱運動、擴(kuò)散和布朗運動的比較

現(xiàn)象擴(kuò)散現(xiàn)象布朗運動熱運動

活動主體分子固體微小顆粒分子

是分子的運動，發(fā)生在是比分子大得多的顆粒的運是分子的運動，不能通過

區(qū)別

任何兩種物質(zhì)之間動，只能在液體、氣體中發(fā)生光學(xué)顯微鏡直接觀察到

共同點都是無規(guī)則運動；都隨溫度的升高而更加激烈。

聯(lián)系擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運動都反映了分子做無規(guī)則的熱運動。

三、分子間的作用力

1、分子間有間隙

氣體分子的空隙：氣體很容易被壓縮，說明氣體分子之間存在著很大的空隙。

液體分子間的空隙：水和酒精混合后總體積會減小，說明液體分子間有空隙。

固體分子間的空隙：壓在一起的金片和鉛片，各自的分子能擴(kuò)散到對方的內(nèi)部，說明固體分子間也存

在著空隙。

2、分子間作用力

當(dāng)用力拉伸物體時，物體內(nèi)各部分之間要產(chǎn)生反抗拉伸的作用力，此時分子間的作用力表現(xiàn)為引力。

當(dāng)用力壓縮物體時，物體內(nèi)各部分之間會產(chǎn)生反抗壓縮的作用力，此時分子間的作用力表現(xiàn)為反力。

分子間的作用力指的是分子間相互作用引力和斥力的合力。

3、分子間的作用力與距離的關(guān)系

如下圖所示，由圖可得：①分子斥力、引力同時存在；②當(dāng)r>r0時，r增大，斥力引力都減小，斥力減

小更快，分子力變現(xiàn)為引力；③當(dāng)r<r0當(dāng)，r減小，斥力引力都增加，斥力增加更快，分子力變現(xiàn)為斥力;

④當(dāng)尸力時，斥力等于引力，分子力為零。

產(chǎn)生原因：由原子內(nèi)部的帶電粒子的相互作用引起的。

平衡位置：分子間距離r=ro時，引力與斥力大小相等，分子力為零。平衡位置即分子間距離等于功

（數(shù)量級為10T°m）的位置。

分子間的引力和斥力隨分子間距離r的變化關(guān)系：分子間的引力和斥力都隨分子間距離r的增大而減小,

但斥力減小得更快。

四、分子運動速率分布規(guī)律

1、氣體運動的特點

無序性：分子之間頻繁地發(fā)生碰撞，使每個分子的速度大小和方向頻繁地改變，分子的運動雜亂無章,

在某一時刻，向著任何一個方向運動的分子都有，而且向著各個方向運動的氣體分子數(shù)目幾乎相等。

自由性：氣體分子間的距離較大，使得分子間的相互作用力十分微弱，可認(rèn)為分子間除碰撞外不存在

相互作用力，分子在兩次碰撞之間做勻速直線運動，因而氣體會充滿它能到達(dá)的整個空間。

規(guī)律性：氣體分子的速率分布呈現(xiàn)出“中間多、兩頭少”的分布規(guī)律。當(dāng)溫度升高時，速率大的分子數(shù)增

多，速率小的分子數(shù)減少，分子的平均速率增大。反之，分子的平均速率減小。

2、分子運動速率分布圖像

氣體分子速率呈“中間多、兩頭少”的規(guī)律分布，如下圖所示。

各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比

分子的速率

當(dāng)溫度升高時，某一分子在某一時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

間多”的分子速率值增加。

溫度越高，分子熱運動越劇烈。

3、氣體壓強(qiáng)的微觀解釋

氣體的壓強(qiáng)：器壁單位面積上受到的壓力。

氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生原因：大量氣體分子不斷撞擊器壁的結(jié)果

微觀解釋：①某容器中氣體分子的平均速率越大，單位時間內(nèi)、單位面積上氣體分子與器壁的碰撞對

器壁的作用力越大；②容器中氣體分子的數(shù)密度大，在單位時間內(nèi)，與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)就多，

平均作用力也會較大。

4、決定氣體壓強(qiáng)大小的因素：

微觀因素：①與氣體分子的數(shù)密度有關(guān)：氣體分子數(shù)密度（即單位體積內(nèi)氣體分子的數(shù)目）越大，在單位

時間內(nèi)，與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)就越多，氣體壓強(qiáng)就越大；②與氣體分子的平均速率有關(guān)：氣體的

溫度越高，氣體分子的平均速率就越大，每個氣體分子與器壁碰撞時（可視為彈性碰撞）給器壁的沖力就越大；

從另一方面講，分子的平均速率越大，在單位時間內(nèi)器壁受氣體分子撞擊的次數(shù)就越多，累計沖力就越大,

氣體壓強(qiáng)就越大。

宏觀因素：①與溫度有關(guān)：體積一定時，溫度越高，氣體的壓強(qiáng)越大；②與體積有關(guān)：溫度一定時，

體積越小，氣體的壓強(qiáng)越大。

5、氣體壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)的區(qū)別與聯(lián)系

氣體壓強(qiáng)大氣壓強(qiáng)

①因密閉容器內(nèi)的氣體分子的數(shù)密度①由于空氣受到重力作用緊緊包圍地球

一般很小，由氣體自身重力產(chǎn)生的壓而對浸在它里面的物體產(chǎn)生的壓強(qiáng).如

強(qiáng)極小，可忽略不計，故氣體壓強(qiáng)由果沒有地球引力作用，地球表面就沒有

氣體分子碰撞器壁產(chǎn)生大氣，從而也不會有大氣壓強(qiáng)

區(qū)別

②大小由氣體分子的數(shù)密度和溫度決②地面大氣壓強(qiáng)的值與地球表面積的乘

定，與地球的引力無關(guān)積，近似等于地球大氣層所受的重力值

③氣體對上下左右器壁的壓強(qiáng)大小都③大氣壓強(qiáng)最終也是通過分子碰撞實現(xiàn)

是相等的對放入其中的物體產(chǎn)生壓強(qiáng)

聯(lián)系兩種壓強(qiáng)最終都是通過氣體分子碰撞器壁或碰撞放入其中的物體而產(chǎn)生的

五、內(nèi)能

1、分子動能

由于分子永不停息地做無規(guī)則運動而具有的能量。

單個分子的動能：組成物體的每個分子都在不停地做無規(guī)則運動，因此分子具有動能。

【注意】由于分子運動的無規(guī)則性，在某時刻物體內(nèi)部各個分子的動能大小不一，就是同一個分子，

在不同時刻的動能也可能是不同的，所以單個分子的動能沒有意義。

分子的平均動能：熱現(xiàn)象研究的是大量分子運動的宏觀表現(xiàn)，有意義的是物體內(nèi)所有分子熱運動的平

均動能。

溫度是分子平均動能的標(biāo)志，這是溫度的微觀意義，在相同溫度下，各種物質(zhì)分子的平均動能都相同,

由于不同物質(zhì)分子的質(zhì)量不一定相同，因此相同溫度時不同物質(zhì)分子的平均速率不一定相同。

【注意】物體溫度升高，分子熱運動加劇.分子的平均動能增大，但并不是每一個分子的動能都變大。

物體內(nèi)分子的總動能：物體內(nèi)分子運動的總動能是指所有分子熱運動的動能總和，它等于分子熱運動

的平均動能與分子數(shù)的乘積。物體內(nèi)分子的總動能與物體的溫度和所含分子總數(shù)有關(guān)。

2、分子勢能

分子間具有由它們的相對位置決定的勢能，叫做分子勢能。

分子勢能的特點：由分子間的相對位置決定，隨分子間距離的變化而變化。分子勢能是標(biāo)量，正、負(fù)

表示的是大小，具體的值與零勢能點的選取有關(guān)

影響因素：①宏觀上：分子勢能跟物體的體積有關(guān)。分子勢能隨著物體的體積變化而變化，對實際氣

體來說，體積增大，分子勢能增加；體積縮小，分子勢能減小。

②微觀上：分子勢能跟分子間距離r有關(guān)，分子勢能與「的關(guān)系不是單調(diào)變化的。分子間的作用表現(xiàn)為

引力時，分子勢能隨著分子間的距離增大而增大；分子間的作用表現(xiàn)為斥力時，分子勢能隨著分子間距離

增大而減小。

分子力和分子勢能比較如下表所示。

分子力變化分子勢能變化

穌,尸

工1

(F

--

①分子斥力、引力同時存在。

①當(dāng)仁力時，分子勢能最小。

②當(dāng)時，廠增大，斥力引力都減小，斥

②當(dāng)時，r逐漸減小，分子勢

力減小更快，分子力變現(xiàn)為引力。

能逐漸減小。

③當(dāng)當(dāng)，r減小，斥力引力都增加，斥

③當(dāng)時，r逐漸減小，分子勢

力增加更快，分子力變現(xiàn)為斥力。

能逐漸增加。

④當(dāng)時，斥力等于引力，分子力為零。

分子力做功的特點：當(dāng)時，分子間距增大時，分子力做負(fù)功；當(dāng)X%時，分子間距減小時，分子

力做負(fù)功。

分子勢能為零和分子勢能最小的含義不同，前者與選擇的零勢能點有關(guān)，而后者的位置確定在廠=%處。

【注意】由于物體分子間距離變化的宏觀表現(xiàn)為物體的體積變化，所以微觀的分子勢能變化對應(yīng)于宏

觀的物體體積變化。但不能理解為物體體積越大，分子勢能就越大，因為分子勢能除了與物體的體積有關(guān)

外，還與物態(tài)有關(guān)。同樣是物體體積增大，有時體現(xiàn)為分子勢能增大（在廠＞4范圍內(nèi)）。有時體現(xiàn)為分子勢

能減?。ㄔ趓O?。范圍內(nèi)）。例如，0℃的水結(jié)成0℃的冰后，體積變大，但分子勢能卻減小了。

3、內(nèi)能

物體的內(nèi)能：物體里所有的分子的動能和勢能的總和叫做物體的內(nèi)能。

決定因素：在微觀上，物體的內(nèi)能取決于物體所含分子的總數(shù)、分子的平均動能和分子間的距離；在

宏觀上，物體的內(nèi)能取決于物體所含物質(zhì)的多少、溫度和體積。

改變內(nèi)能的方式：通過做功或熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能。

內(nèi)能是對物體的大量分子而言的，對于單個分子的內(nèi)能沒有意義。

內(nèi)能是一種與分子熱運動及分子間相互作用相關(guān)的能量形式，與物體宏觀運動狀態(tài)無關(guān)，它取決于物

質(zhì)的量、溫度、體積及物態(tài)。

研究熱現(xiàn)象時，一般不考慮機(jī)械能，在機(jī)械運動中有摩擦?xí)r，有可能發(fā)生機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。

物體溫度升高，內(nèi)能不一定增加；溫度不變，內(nèi)能可能改變；溫度降低，內(nèi)能可能增加。

組成任何物體的分子都在做無規(guī)則的熱運動，所以任何物體都具有內(nèi)能=

4、內(nèi)能與機(jī)械能的區(qū)別和聯(lián)系

能量內(nèi)能機(jī)械能

對應(yīng)的運動形式微觀分子熱運動宏觀物體機(jī)械運動

能量常見形式分子動能、分子勢能物體動能、重力或彈性勢能

由物體內(nèi)大量分子的無規(guī)則熱由物體做機(jī)械運動和物體形變或與地

能量存在原因

運動和分子間相對位置決定球的相對位置決定

物質(zhì)的量、物體的溫度和體積物體的機(jī)械運動的速度、離地高度（或

影響因素

及物態(tài)相對于零勢能面的高度或彈性形變）

是否為零永遠(yuǎn)不能等于零一定條件下可以等于零

聯(lián)系在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化

5、幾個熱學(xué)概念

溫度：熱平衡中，表征”共同的熱學(xué)性質(zhì)”的物理量。其高低直接反映了物體內(nèi)部分子熱運動的情況,

所以在熱學(xué)中溫度是描述物體熱運動狀態(tài)的基本參量之一。

內(nèi)能：物體內(nèi)所有分子的動能和勢能的總和。內(nèi)能和機(jī)械能是截然不同的，內(nèi)能是由大量分子的熱運

動和分子之間相對位置所決定的能量，機(jī)械能是物體做機(jī)械運動和物體的相對位置及形變所決定的能量，

內(nèi)能和機(jī)械能之間可以相互轉(zhuǎn)化。

熱量：是指熱傳遞過程中內(nèi)能的改變量.熱量用來量度熱傳遞過程中內(nèi)能轉(zhuǎn)移的數(shù)量。一個物體的內(nèi)能

是無法測定的，而在某種過程中物體內(nèi)能的變化卻是可以測定的，熱量就是用來測定內(nèi)能變化的一個物理

量。

熱能：是內(nèi)能通俗的而不甚確切的說法。

核心考點02氣體、液體和固體

一、溫度與溫標(biāo)

1、狀態(tài)參量

熱力學(xué)系統(tǒng)：由大量分子組成的研究對象叫做熱力學(xué)系統(tǒng)，簡稱系統(tǒng)。

外界：系統(tǒng)之外與系統(tǒng)發(fā)生相互作用的其他物體統(tǒng)稱外界。

2、狀態(tài)參量

用來描述系統(tǒng)狀態(tài)的物理量，常用的狀態(tài)參量有體積V、壓強(qiáng)p、溫度T等。

3、平衡態(tài)

在沒有外界影響的情況下，系統(tǒng)內(nèi)各部分的狀態(tài)參量達(dá)到的穩(wěn)定狀態(tài)。

熱力學(xué)的平衡態(tài)是一種動態(tài)平衡，組成系統(tǒng)的分子仍在不停地做無規(guī)則運動，只是分子運動的平均效

果不隨時間變化，表現(xiàn)為系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)不隨時間變化，而力學(xué)中的平衡態(tài)是指物體的運動狀態(tài)處于靜止

或勻速直線運動的狀態(tài)。

平衡態(tài)是一種理想情況，因為任何系統(tǒng)完全不受外界影響是不可能的。系統(tǒng)處于平衡態(tài)時，由于漲落,

仍可能發(fā)生偏離平衡狀態(tài)的微小變化。

二、熱平衡與溫度

1、熱平衡

兩個相互接觸的熱力學(xué)系統(tǒng)，經(jīng)過一段時間，各自的狀態(tài)參量不再變化，說明兩個系統(tǒng)達(dá)到了平衡，

這種平衡叫做熱平衡。

兩個系統(tǒng)達(dá)到熱平衡后再把它們分開，如果分開后它們都不受外界影響，再把它們重新接觸，它們的

狀態(tài)不會發(fā)生新的變化。因此，熱平衡概念也適用于兩個原來沒有發(fā)生過作用的系統(tǒng)。因此可以說，只要

兩個系統(tǒng)在接觸時它們的狀態(tài)不發(fā)生變化，我們就說這兩個系統(tǒng)原來是處于熱平衡的。

2、熱平衡定律

如果兩個系統(tǒng)分別與第三個系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，那么這兩個系統(tǒng)彼此之間也必定處于熱平衡。

熱平衡定律又叫熱力學(xué)第零定律，為溫度的測量提供了理論依據(jù).因為互為熱平衡的物體具有相同的

溫度，所以比較各物體溫度時，不需要將各個物體直接接觸，只需將作為標(biāo)準(zhǔn)物體的溫度計分別與各物體

接觸，即可比較溫度的高低。

3、溫度

熱平衡中，表征“共同的熱學(xué)性質(zhì)”的物理量。宏觀上表示物體的冷熱程度；微觀上反映分子熱運動

的激烈程度。

4、熱平衡的性質(zhì)

達(dá)到熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的溫度。

溫度計測量原理：一切互為熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的溫度。溫度計與待測物體接觸，達(dá)到熱平衡，

其溫度與待測物體的溫度相同。

三、溫度計與溫標(biāo)

1.確定一個溫標(biāo)的方法

選擇某種具有測溫屬性的測溫物質(zhì)。

了解測溫物質(zhì)隨溫度變化的函數(shù)關(guān)系。

確定溫度的零點和分度的方法。

2.熱力學(xué)溫度T與攝氏溫度t

攝氏溫標(biāo)：一種常用的表示溫度的方法.規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰的熔點為0℃,水的沸點為100℃,在

0℃和100℃之間均勻分成100等份，每份算做1

熱力學(xué)溫標(biāo)：現(xiàn)代科學(xué)中常用的表示溫度的方法.熱力學(xué)溫標(biāo)表示的溫度叫熱力學(xué)溫度。用符號T表

示，單位是開爾文，符號為K。

攝氏溫度與熱力學(xué)溫度的關(guān)系為T=t+273.15Ko

四、氣體實驗定律

1、玻意耳定律

內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)〃與體積修成反比。

公式：〃-=。（常量）或0匕=°2%。

適用條件：①氣體質(zhì)量不變、溫度不變；②氣體溫度不太低、壓強(qiáng)不太大。

2、查理定律

內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變的情況下，壓強(qiáng)。與熱力學(xué)溫度7成正比。

公式：0=仃或3=?。

適用條件：氣體的質(zhì)量一定，氣體的體積不變。

3、蓋一呂薩克定律

一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，其體積，與熱力學(xué)溫度7成正比。

公式：-C7或了=了。

適用條件：氣體質(zhì)量一定；氣體壓強(qiáng)不變。

2、三個氣體實驗定律的圖像

類別圖象特點其他圖象

P

A

0憶=。7（其中。為恒量），/憶之積越

大，等溫線溫度越高，線離原點越遠(yuǎn)(JT

0V

玻意耳定律（等vA<vB

溫線）P

A

p=CT~,斜率左=CT,即斜率越大，

V

01IVUT

溫度越高PA<PB

T2>TX

P

p^-T,斜率后=￡即斜率越大，

查理定律（等容

匕VVQL；三

線）00T>TV0T

T體積越小ABPA<PB

v2<v.

V

/P2I.

蓋一呂薩克定V=—T,斜率k=一,即斜率越大，P-??-??

PPABAB

律（等壓線）0ITTVV<Vi

壓強(qiáng)越小A<BAB

P2Vpi

3、三個氣體實驗定律的微觀解釋

玻意耳定律：一定質(zhì)量的某種理想氣體，溫度保持不變時，分子的平均動能是一定的。在這種情況下,

體積減小時，分子的數(shù)密度增大，單位時間內(nèi)，單位面積上碰撞器壁的分子數(shù)就多，氣體的壓強(qiáng)就增大。

【注意】宏觀表現(xiàn)：一定質(zhì)量的某種理想氣體，在溫度保持不變時，體積減小，壓強(qiáng)增大；體積增大，

壓強(qiáng)減小。

查理定律：一定質(zhì)量的某種理想氣體，體積保持不變時，分子的數(shù)密度保持不變。在這種情況下，溫

度升高時，分子的平均動能增大，氣體的壓強(qiáng)就增大。

【注意】宏觀表現(xiàn)：一定質(zhì)量的某種理想氣體，在壓強(qiáng)不變時，溫度升高，體積增大，溫度降低，體

積減小。

蓋一呂薩克定律：一定質(zhì)量的某種理想氣體，溫度升高時，分子的平均動能增大；只有氣體的體積同

時增大，使分子的數(shù)密度減小，才能保持壓強(qiáng)不變。

【注意】宏觀表現(xiàn)：一定質(zhì)量的某種理想氣體，在體積保持不變時，溫度升高，壓強(qiáng)增大；溫度降低，

壓強(qiáng)減小。

五、理想氣體

1、定義

在任何溫度、任何壓強(qiáng)下都遵從氣體實驗定律的氣體。

【注意】理想氣體分子本身的大小與分子間的距離相比可忽略不計，分子不占空間，可視為質(zhì)點。它

是對實際氣體的一種科學(xué)抽象，是一種理想模型，實際并不存在。

2、理想氣體與實際氣體

在溫度不低于零下幾十?dāng)z氏度、壓強(qiáng)不超過大氣壓的幾倍的條件下，把實際氣體看成理想氣體來處理。

【注意】理想氣體分子除碰撞外，無相互作用的引力和斥力。理想氣體分子無分子勢能的變化，內(nèi)能

等于所有分子熱運動的動能之和，只和溫度有關(guān)。

3、理想氣體的狀態(tài)方程

內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種理想氣體，在從某一狀態(tài)變化到另一狀態(tài)時，盡管壓強(qiáng)。、體積人溫度T都可

能改變，但是壓強(qiáng)o跟體積「的乘積與熱力學(xué)溫度7之比保持不變。

表達(dá)式:?^=c?

T

成立條件：一定質(zhì)量的理想氣體。

單位：溫度T必須是熱力學(xué)溫度，公式兩邊中壓強(qiáng)p和體積V單位必須統(tǒng)一，但不一定是國際單位制

中的單位。

【注意】該方程表示的是氣體三個狀態(tài)參量的關(guān)系，與中間的變化過程無關(guān)；公式中常量C僅由氣體

的種類和質(zhì)量決定，與狀態(tài)參量（P、V、T）無關(guān)。

4、解題方法

選對象：根據(jù)題意，選出所研究的某一部分一定質(zhì)量的氣體。

找參量：分別找出這部分氣體狀態(tài)發(fā)生變化前后的八八T,其中壓強(qiáng)的確定是關(guān)鍵。

認(rèn)過程：認(rèn)清變化過程，正確選用物理規(guī)律。

列方程：選用理想氣體狀態(tài)方程或某一氣體實驗定律列式求解，必要時討論結(jié)果的合理性。

【注意】解題是要理清一個物理過程分為哪幾個階段，找出幾個階段之間聯(lián)系的物理量是什么，明確

每個階段應(yīng)遵循什么實驗定律。

六、氣缸活塞類問題

1、問題

汽缸活塞類問題是熱學(xué)部分典型的物理綜合題，它需要考慮氣體、汽缸或活塞等多個研究對象，涉及

熱學(xué)、力學(xué)等物理知識，需要靈活、綜合地應(yīng)用知識來解決問題。

2、解題思路

確定研究對象，一般地說，研究對象分兩類：一類是熱學(xué)研究對象（一定質(zhì)量的理想氣體）；另一類是力

學(xué)研究對象（汽缸、活塞或某系統(tǒng)）。

分析物理過程，對熱學(xué)研究對象分析清楚初、末狀態(tài)及狀態(tài)變化過程，依據(jù)氣體實驗定律列出方程；

對力學(xué)研究對象要正確地進(jìn)行受力分析，依據(jù)力學(xué)規(guī)律列出方程。

挖掘題目的隱含條件，如幾何關(guān)系等，列出輔助方程。

多個方程聯(lián)立求解，對求解的結(jié)果進(jìn)行分析和檢驗。

3、類型

氣體系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，需綜合應(yīng)用氣體實驗定律和物體的平衡條件解題。

氣體系統(tǒng)處于力學(xué)非平衡狀態(tài)，需要綜合應(yīng)用氣體實驗定律和牛頓運動定律解題。

封閉氣體的容器（氣缸、活塞等）與氣體發(fā)生相互作用的過程中，如果滿足守恒定律的適用條件，可

根據(jù)相應(yīng)的守恒定律解題。

兩個或多個汽缸封閉著幾部分氣體，并且汽缸之間相互關(guān)聯(lián)的問題，解答時應(yīng)分別研究各部分氣體，

找出它們各自遵循的規(guī)律，并寫出相應(yīng)的方程，還要寫出各部分氣體之間壓強(qiáng)或體積的關(guān)系式，最后聯(lián)立

求解。

如圖所示，兩內(nèi)壁光滑、橫截面積不同的豎直圓柱形汽缸內(nèi)，分別用質(zhì)量和厚度均不計的活塞A、B封

閉了兩部分理想氣體，氣體由活塞B隔為I、II兩個氣室，上方汽缸內(nèi)壁的橫截面積為下方汽缸的2

倍，兩汽缸連接處固定一細(xì)卡環(huán)。初始時汽缸靜置于空氣中，兩活塞離各自缸底的距離均為/=20cm,

氣室n中封閉氣體的壓強(qiáng)為L5po。已知A=1.0xl()5pa,水的密度PnLOxlO^kg/n?,取重力加速度

g=10m/s2?，F(xiàn)用系于汽缸外壁的細(xì)線將該裝置豎直緩慢放入深水中，忽略缸內(nèi)兩部分氣體溫度的變化,

外界大氣壓強(qiáng)保持A不變，裝置氣密性良好，求：

(1)當(dāng)活塞A離水面5m時，卡環(huán)到A的距離入(結(jié)果可用分?jǐn)?shù)表示)；

(2)當(dāng)活塞A恰好接觸卡環(huán)時，A離水面的深度”。

A

I

【答案】(1)ycm；(2)25m

I【詳解】(1)當(dāng)活塞A離水面5m時，氣室I內(nèi)氣體的壓強(qiáng)口=4+加4=1.5義1(^2=1.5”)故活塞8

40

|恰好沒有移動，由玻意耳定律得A/S=PJS解得L=§cm

(2)當(dāng)活塞A恰好接觸卡環(huán)時，此時氣室H內(nèi)活塞B分割的上、下兩部分氣體的壓強(qiáng)相等，設(shè)均為p

：對氣室I內(nèi)氣體，由玻意耳定律得“)/s=Mi-gs對氣室n內(nèi)空氣，由玻意耳定律得

jL5A/.；S=p/2，gs

|又由4+，2=/；。=。0+夕8〃解得〃=25111

七、液柱模型

1、模型

密封氣體非純液柱，而是有液柱和被液柱密封的氣體組成的模型。

2、移動方向的判斷方法

用液柱或活塞隔開的兩部分氣體，當(dāng)氣體溫度變化時，往往氣體的狀態(tài)參量P、V、T都要發(fā)生變化,

直接判斷液柱或活塞的移動方向比較困難。

應(yīng)用查理定律求解：先假設(shè)液柱或活塞不發(fā)生移動，兩部分氣體均做等容變化；對兩部分氣體分別應(yīng)

AT

用查理定律的分比式A々亍戶，求出每部分氣體壓強(qiáng)的變化量A戶，并加以比較，從而判斷液柱的移動方

向。

圖像法：先假設(shè)液柱或活塞不發(fā)生移動，做出兩個等容變化圖線；判斷相同量（溫度或壓強(qiáng)），比較

另一量，確定兩部分氣體各自所對應(yīng)的圖線；結(jié)合斜率比較壓強(qiáng)變化量大小，判斷液柱的移動方向。

3、封閉氣體壓強(qiáng)的求解方法

力平衡法：選取與氣體接觸的液柱（或活塞）為研究對象進(jìn)行受力分析，得到液柱（或活塞）的受力平衡

方程，求得氣體的壓強(qiáng)。

等壓面法：在連通器中，同一種液體（中間不間斷）同一深度處壓強(qiáng)相等。液體內(nèi)深〃處的總壓強(qiáng)p支。

+pgh,為為液面上方的壓強(qiáng)。

液片法：選取假想的液體薄片（自身重力不計）為研究對象，分析液片兩側(cè)受力情況，建立平衡方程，消

去面積，得到液片兩側(cè)壓強(qiáng)相等方程，求得氣體的壓強(qiáng)。

||而贏展??

\-------------------------

!如圖所示，u形管左端封口右端開口與大氣連通，左端橫截面積為武，右端為S2,內(nèi)封有一段水銀柱，i

tI

I初態(tài)時，左端水銀柱上的氣柱長為/,水銀柱兩端高度差為已知大氣壓強(qiáng)為4,環(huán)境溫度為北，水；

\I

I銀密度為重力加速度為g。

(1)求初態(tài)時，左端氣體壓強(qiáng)?

(2)現(xiàn)在加熱左端氣體，當(dāng)水銀柱兩端高度相等時停止加熱，求此時左端氣體溫度7。

Tp0[(S1+S2)/+S2/7]

【答案】(1)P=P0~Pgh；

(p0-pgh)(Sl+S2)l

【詳解】(1)左端氣體壓強(qiáng)。=4-0g九

(2)水銀兩端高度相等時，設(shè)左側(cè)氣體長度增加3則右側(cè)水銀液面高度上升4=善則有4+4=〃

則4=三由理想氣體狀態(tài)方程得。=叫G解得

3]+O2-LQ1

1+2h

PQ$]+$2T:PoKE+$2)/+邑川T

0

po-pghI°3-Pg〃)(S1+S2)/

八、變質(zhì)量問題

1、問題

分析變質(zhì)量氣體問題時，要通過巧妙地選擇研究對象，使變質(zhì)量氣體問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量氣體問題，用

氣體實驗定律求解。

2、類型

充氣問題：在充氣時，將充進(jìn)容器內(nèi)的氣體和容器內(nèi)的原有氣體為研究對象時，這些氣體的質(zhì)量是不

變的。這樣，可將“變質(zhì)量”的問題轉(zhuǎn)化成“定質(zhì)量”問題。

抽氣問題：在對容器抽氣的過程中，對每一次抽氣而言，氣體質(zhì)量發(fā)生變化，解決該類變質(zhì)量問題的

方法與充氣問題類似：假設(shè)把每次抽出的氣體包含在氣體變化的始末狀態(tài)中，即用等效法把“變質(zhì)量”問

題轉(zhuǎn)化為“定質(zhì)量”的問題。

灌氣問題：將一個大容器里的氣體分裝到多個小容器中的問題也是變質(zhì)量問題，分析這類問題時，可

以把大容器中的氣體和多個小容器中的氣體作為一個整體來進(jìn)行研究，即可將“變質(zhì)量”問題轉(zhuǎn)化為“定

質(zhì)量”問題。

漏氣問題：容器漏氣過程中氣體的質(zhì)量不斷發(fā)生變化，屬于變質(zhì)量問題，如果選容器內(nèi)剩余氣體和漏

掉的氣體為研究對象，便可使“變質(zhì)量”轉(zhuǎn)化成“定質(zhì)量”問題。

&尊就減*

汽車剎車助力裝置能有效為駕駛員踩剎車省力.如圖，剎車助力裝置可簡化為助力氣室和抽氣氣室等部

分構(gòu)成，連桿48與助力活塞固定為一體，駕駛員踩剎車時，在連桿28上施加水平力推動液壓泵實現(xiàn)

剎車.助力氣室與抽氣氣室用細(xì)管連接，通過抽氣降低助力氣室壓強(qiáng)，利用大氣壓與助力氣室的壓強(qiáng)差

實現(xiàn)剎車助力.每次抽氣時，M打開，（閉合，抽氣活塞在外力作用下從抽氣氣室最下端向上運動，

助力氣室中的氣體充滿抽氣氣室，達(dá)到兩氣室壓強(qiáng)相等；然后，&閉合，&打開，抽氣活塞向下運動,

抽氣氣室中的全部氣體從（排出，完成一次抽氣過程.已知助力氣室容積為匕，初始壓強(qiáng)等于外部大

氣壓強(qiáng)4,助力活塞橫截面積為S,抽氣氣室的容積為匕。假設(shè)抽氣過程中，助力活塞保持不動，氣

體可視為理想氣體，溫度保持不變。

（1）求第1次抽氣之后助力氣室內(nèi)的壓強(qiáng)

（2）第"次抽氣后，求該剎車助力裝置為駕駛員省力的大小AF。

【詳解】（1）以助力氣室內(nèi)的氣體為研究對象，則初態(tài)壓強(qiáng)加，體積％,第一次抽氣后，氣體體積

/匕

P化

根據(jù)玻意耳定律A%=。吠解得B=

%+匕

%P。以此類推

（2）同理第二次抽氣。區(qū)=必廠解得-

則當(dāng)〃次抽氣后助力氣室內(nèi)的氣體壓強(qiáng)2=p0

z\n

則剎車助力系統(tǒng)為駕駛員省力大小為.=（4-4）5=口-產(chǎn)7]45。

Jo+

九、固體

1、分類

固體可以分為晶體和非晶體兩類，晶體又可以分為單晶體與多晶體，如下表所示。

晶體

分類

非晶體

比單晶體多晶體

外形規(guī)則不規(guī)則不規(guī)則

熔點確定確定不確定

有確定的熔點，導(dǎo)電、有確定的熔點，導(dǎo)電、沒有確定的熔化溫度，導(dǎo)

物理性質(zhì)導(dǎo)熱、光學(xué)等某些物理導(dǎo)熱、光學(xué)等某些物理電、導(dǎo)熱、光學(xué)等物理性質(zhì)

性質(zhì)表現(xiàn)為各向異性性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性表現(xiàn)為各向同性各向同性

多晶體的每個晶體間排

原子排列規(guī)則不規(guī)則

列不規(guī)則

典型物質(zhì)石英、云母、食鹽、硫酸銅玻璃、蜂蠟、松香

2、晶體的微觀結(jié)構(gòu)

在各種晶體中，原子（或分子、離子）都是按照一定的規(guī)則排列的，具有空間上的周期性。

下圖為在一個平面上單晶體物質(zhì)微粒的排列情況，在沿不同方向所畫的等長線段AB、AC、AD上物質(zhì)微

粒的數(shù)目不同，線段AB上物質(zhì)微粒較多，線段AD上較少，線段AC上更少。在不同方向上物質(zhì)微粒的排列

情況不同導(dǎo)致單晶體在不同方向上物理性質(zhì)的不同。

一些單晶體各向異性的例子：①云母晶體在導(dǎo)熱性能上表現(xiàn)出顯著的各向異性（沿不同方向傳熱的快

慢不同）；②方解石晶體在光的折射上表現(xiàn)出各向異性（沿不同方向的折射率不同）；③立方體形的銅晶體在

彈性上表現(xiàn)出顯著的各向異性（沿不同方向的彈性不同）；④方鉛礦石晶體在導(dǎo)電性能上表現(xiàn)出顯著的各向

異性（沿不同方向電阻率不同）。

同一種物質(zhì)也可能以晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)出現(xiàn)，有些非晶體在一定條件下也可以轉(zhuǎn)化為晶體。

有的物質(zhì)在不同條件下能夠生成不同的晶體，因為組成它們的微粒能夠按照不同規(guī)則在空間分布。

晶體具有確定熔點的原因：晶體加熱到一定溫度時，一部分微粒有足夠的動能克服微粒間的作用力，

離開平衡位置，使規(guī)則的排列被破壞，晶體開始熔化，熔化時晶體吸收的熱量全部用來破壞規(guī)則的排列，

溫度不發(fā)生變化。

十、液體

1、表面張力

表面層：液體表面跟氣體接觸的薄層。

定義：在表面層，分子比較稀疏，分子間的作用力表現(xiàn)為引力，這種力使液體表面繃緊，叫做液體的

表面張力。

作用效果：液體的表面張力使液面具有收縮的趨勢，使液體表面積趨于最小，而在體積相同的條件下,

球形表面積最小。

方向：總是跟液體相切，且與分界面垂直，如下圖所示。

形成原因：表面層中分子間距離比液體內(nèi)部分子間距離大，分子間作用力表現(xiàn)為引力。

表面特性：表面層分子間的引力使液面產(chǎn)生了表面張力，使液體表面好像一層繃緊的彈性薄膜。

影響因素：邊界線長度、液體的種類、溫度。

例子：球形液滴、肥皂泡、毛細(xì)現(xiàn)象、浸潤等。

2、浸潤和不浸潤

附著層分子受力：液體和固體接觸時，附著層的液體分子除受液體內(nèi)部的分子吸引外，還受到固體分

子的吸引。

浸潤：一種液體會潤濕某種固體并附著在固體的表面上的現(xiàn)象。原因：當(dāng)固體分子吸引力大于液體內(nèi)

部分子力時，這時表現(xiàn)為液體浸潤固體。

不浸潤：一種液體不會潤濕某種固體，不會附著在這種固體的表面上的現(xiàn)象。原因：當(dāng)固體分子吸引

力小于液體內(nèi)部分子力時，這時表現(xiàn)為液體不浸潤固體。

3、毛細(xì)現(xiàn)象

浸潤液體在細(xì)管中上升的現(xiàn)象，以及不浸潤液體在細(xì)管中下降的現(xiàn)象。

原因：如下圖所示，甲是浸潤情況，此時管內(nèi)液面呈凹形，因為液體的表面張力的作用，液體會受到

向上的作用力，因而管內(nèi)液面要比管外高；乙是不浸潤情況，管內(nèi)液面呈凸形，表面張力的作用使液體受

到向下的力，因而管內(nèi)液面比管外低。

4、液晶

介于固態(tài)和液態(tài)之間的一種物質(zhì)狀態(tài)。

特點：具有液體的流動性，在一定程度上具有晶體分子的規(guī)則排列的性質(zhì)；具有晶體的光學(xué)各向異性,

液晶分子的排列不穩(wěn)定，微小的外界變動都會改變分子排列，從而改變液晶的某些性質(zhì)。

微觀結(jié)構(gòu)：從某個方向上看，其分子排列比較整齊，但從另一方向看，分子的排列是雜亂無章的。

液晶分子的位置無序使它像液體，排列有序使它像晶體。

核心考點03熱力學(xué)定律

一、功、熱和內(nèi)能的改變

1、絕熱過程

系統(tǒng)不從外界吸熱，也不向外界放熱的過程。

2、功和內(nèi)能的關(guān)系

功與內(nèi)能的改變：在熱力學(xué)系統(tǒng)的絕熱過程中，當(dāng)系統(tǒng)從狀態(tài)1經(jīng)過絕熱過程達(dá)到狀態(tài)2時，內(nèi)能的

變化量/U=U2-U?等于外界對系統(tǒng)所做的功W,即/U=W./U=W的適用條件是絕熱過程。

在絕熱過程中：外界對系統(tǒng)做功，系統(tǒng)的內(nèi)能增加；系統(tǒng)對外做功，系統(tǒng)的內(nèi)能減少。

做功改變物體內(nèi)能的過程是其他形式的能（如機(jī)械能）與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化的過程。

兩者區(qū)別：①功是過程量，內(nèi)能是狀態(tài)量；②物體的內(nèi)能大，并不意味著做功多。在絕熱過程中，只

有內(nèi)能變化越大時，對應(yīng)著做功越多；③在絕熱過程中，做功一定能引起內(nèi)能的變化。

3、熱和內(nèi)能的關(guān)系

熱從高溫物體傳到了低溫物體。

熱傳遞的三種方式：熱傳導(dǎo)、熱對流和熱輻射。

熱傳遞的條件：存在溫度差。

熱與內(nèi)能的改變：當(dāng)系統(tǒng)從狀態(tài)1經(jīng)過單純的傳熱達(dá)到狀態(tài)2時，內(nèi)能的變化量必等于外

界向系統(tǒng)傳遞的熱量0,即

熱傳遞改變物體的內(nèi)能的實質(zhì)：內(nèi)能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體或者從一個物體的高溫部分轉(zhuǎn)移到

低溫部分，在這個過程中，吸收熱量的物體內(nèi)能增加；放出熱量的物體內(nèi)能減少，內(nèi)能轉(zhuǎn)移的多少由熱量

來量度，即AU=。。

4、做功和傳熱在改變物體內(nèi)能上的區(qū)別與聯(lián)系

比較項目做功傳熱

外界對物體做功，物體的內(nèi)能增加;物體吸收熱量，內(nèi)能增加；物

內(nèi)能變化

物體對外界做功，物體的內(nèi)能減少體放出熱量，內(nèi)能減少

不同物體間或同一物體的不

物理實質(zhì)其他形式的能與內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化

同部分之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移

相互聯(lián)系做一定量的功或傳遞一定量的熱量在改變內(nèi)能的效果上是相同的

二、熱力學(xué)第一定律

1、內(nèi)容

一個熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能變化量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所做的功的和。

理解：①做功和熱傳遞在改變系統(tǒng)內(nèi)能上是等效的；②熱傳遞過程是系統(tǒng)與外界之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移；③

做功過程是系統(tǒng)與外界之間的其他形式能量與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化。

2、表達(dá)式

AU=Q+W.

熱力學(xué)第一定律不僅反映了做功和熱傳遞這兩種改變內(nèi)能過程是等效的，而且給出了內(nèi)能的變化量和

做功與熱傳遞之間的定量關(guān)系。此定律是標(biāo)量式，應(yīng)用時熱量的單位應(yīng)統(tǒng)一為國際單位制中的焦耳。

符號的規(guī)定如下表所示。

符號WQ\u

+外界對物體做功物體吸收熱量內(nèi)能增加

—物體對外界做功物體放出熱量內(nèi)能減少

3、應(yīng)用

若過程是絕熱的，則0=0,W=AU,外界對物體做的功等于物體內(nèi)能的增加。

若過程的始末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，即△"=(),則少+。=0或少=一0,外界對物體做的功等于物體

放出的熱量

若過程中不做功，即少=0,則。=△",物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加。

【注意】應(yīng)用熱力學(xué)第一定律時要明確研究的對象是哪個物體或者是哪個熱力學(xué)系統(tǒng)。進(jìn)行計算時，

要依照符號法則代入數(shù)據(jù)，對結(jié)果的正、負(fù)也同樣依照規(guī)則來解釋其意義。

4、熱力學(xué)第一定律與圖像的綜合應(yīng)用

氣體的狀態(tài)變化可由圖像直接判斷或結(jié)合理想氣體狀態(tài)方程叱=C分析。

T

氣體的做功情況、內(nèi)能變化及吸放熱關(guān)系可由熱力學(xué)第一定律分析：①由體積變化分析氣體做功的情

況：體積膨脹，氣體對外做功；氣體被壓縮，外界對氣體做功；②由溫度變化判斷氣體內(nèi)能變化：溫度升

高，氣體內(nèi)能增大；溫度降低，氣體內(nèi)能減小；③由熱力學(xué)第一定律/少判斷氣體是吸熱還是放熱;

④在P—『圖像中，圖像與橫軸所圍面積表示對外或外界對氣體整個過程中所做的功。

5、熱力學(xué)第一定律與氣體實驗定律綜合問題的解題思路

明確研究對象：①氣體②氣缸、活塞、液柱等。

兩類分析：①氣體實驗定律：狀態(tài)量，初末態(tài)之間發(fā)生的變化；②熱力學(xué)定律：做功情況，吸、放熱

情況，內(nèi)能變化情況。

選擇規(guī)律