1、2022 年高中物理人教版选修年高中物理人教版选修 3-3 全册重要知识点全册重要知识点 第第 13 章章 分子动理论分子动理论 第一节第一节 分子动理论分子动理论 1.分子动理论分子动理论 （1）物质是由大量分子组成的； （2）分子永不停息地做无规则运动； （3）分子间存在相互作用力。 1.1 物质是由大量分子组成地物质是由大量分子组成地 分子大小 分子大小的数量级：10-10m 分子质量的数量级：10-26kg 分子体积的数量级：10-31m3 “小”反应了分子的多 阿伏伽德罗常数 1mol 任何物质中所含有的分子数用 NA表示 直接反应了分子的“多” 通常可取 NA=6.021023mo
2、l-1 1.2 分子永不停息做无规则运动分子永不停息做无规则运动 （1）扩散现象）扩散现象 概念：不同物质相接触时，物质分子可以彼此进入对方中的现象 起因：物质分子的无规则运动 范围：固体、液体、气体都可以发生扩散现象 特点：总是自发地从浓度大处向浓度小处扩散；扩散地快慢与物质地状态、温度有关 意义：直接证明了分子在做无规则运动 （2）布朗运动）布朗运动 概念：悬浮在液体（或气体）中地微粒所做地无规则运动 起因：液体（或气体）分子对微粒撞击地不平衡 特点：永不停息地无规则运动；微粒越小，布朗运动越显著；液体（或气体）温度越高，布朗运动越显著。 意义：布朗运动虽不是分子地运动，但反应了液体（或气
3、体）分子运动的情况，是分子无规则运动的间接证明。 1.3 分子间存在着相互作用力分子间存在着相互作用力 分子力：分子间同时存在着引力和斥力，分子力是二者的合力 分子间引力与斥力都随分子间距离的减小而增大，但斥力变化快，分子力与分子间距离不是单调关系。 分子力的大小 r=r0：F引=F斥，F=0 r10r0：F引0，F斥0，F0 rr0：F引F斥，F 为斥力 rr0：F引F斥，F 为引力 2.微观量的估算方法微观量的估算方法 2.1 三种估算模型三种估算模型 模型 1：球体模型3R34V （固体、液体） 模型 2：正方体模型：V=a3（气体） 模型 3：单分子层模型：SVd （计算油酸分子直径）
4、 注意：固体和液体，可以近似地认为分子是一个挨一个紧密排列在一起地；气体只能估算一个气体分子平均占据地空间体积。 2.2 微观量求解微观量求解 NA是宏观量与微观量之间相联系的桥梁：molmolAVMVVNmM 1 个分子的质量：ANMm 1 个分子的体积：AmolNVV 1mol 物质的体积：MVmol 单位质量中所含分子数：MNnA 单位体积中所含分子数：MNVNnAmolA 3.用油膜法估测油酸分子的大小用油膜法估测油酸分子的大小 配置溶液准备浅盘将溶液滴到水面上描出轮廓求出体积根据公式算出分子直径 Step1：配置溶液：油酸在酒精中稀释，油酸与酒精的体积比为 mn 配制油酸酒精溶液。
5、（酒精挥发，油酸充分展开，获得单分子油膜） Step2：测量 1 滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积：用量筒量出 N滴溶液的体积 V。 Step3：用浅盘装入约 2cm 深的水，在水面上均匀的撒上痱子粉。将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板。 Step4：将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的方格数 x（不足半个的舍去，多于半个的算一个） ，再根据方格的边长为 a，求出油膜的面积 S。 Step5：用公式SNVnmmd求出薄膜厚度，即油酸分子的大小。 第二节第二节 物体的内能物体的内能 1.热平衡热平衡 两个系统相互接触而
6、导热，它们的状态参量将改变，但经过一段时间后状态参量就不再变化了，说明两个系统对于传热来说已经达到了平衡。这种平衡叫作热平衡。 （1）系统达到热平衡的充要条件是温度相等。 （2）热平衡定律：如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统之间也必定处于热平衡。 （3） 2.温度温度 达到热平衡的系统具有共同的热学性质，我们用温度来表征这个“共同热学性质” 。 2.1 温标温标 （1）概念：温度的数值表示法； （2）摄氏温度：规定标准大气压下冰水混合物的温度为 0，沸水的温度为 100，在 0和 100之间分成 100 等份，每一等份就是 1，这种表示温度的方法就是摄氏温标，表示的温度叫摄
7、氏温度（t） 。 （3）热力学温标：规定摄氏温度的-273.1为零值，其 1K 等于摄氏温度中的 1，这种表示温度的方法就是热力学温标。表示的温度叫热力学温度（T） ，单位为开尔文（K） 。 （4）数量关系：T=t+273.15 K 2.2 温度计温度计 （1）测温原理：测温材料与待测物体达到热平衡。 （2）分类：水银温度计；金属电阻温度计；气体温度计；电偶温度计。 3.分子动能分子动能 （1）概念：分子做热运动所具有的动能 （2）特点：因分子热运动永不停息，分子动能永不为零 （3）分子平均动能：物体内所有分子动能总和的平均值。温度是分子平均动能的标志。温度越高，分子平均动能越大，但并不是每个
8、分子的动能都增大。单个分子的动能无意义。 4.分子势能分子势能 4.1 概念概念 分子间存在着相互作用力，具有由分子间相对位置所决定的能量，叫作分子势能。 4.2 与与 r 的关系的关系 当 rr0时，分子力表现为引力，随着 r 的增大，需不断克服分子引力做功，分子势能增大； 当 rr0时，分子力表现为斥力，随着 r 的减小，需不断克服分子斥力做功，分子势能增大； 当 r=r0时，分子力为零，分子势能最小。 4.3 与体积的关系与体积的关系 物体体积改变，物体的分子势能必定发生改变，大多数物质是体积越大，分子势能也越大；也有少数反常物质，体积越大，分子势能反而越小。 5.物体内能物体内能 5.
9、1 物体内能物体内能 物体内所有分子的热运动动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。 （1）从宏观角度看，物体的内能跟物体的温度和体积有关，还跟物质的质量有关； （2）物体做机械运动具有的机械能对物体的内能没有贡献。 （3）从微观角度看，物体的内能取决于分子势能、分子平均动能及分子数目。 5.2 改变物体内能的两种方式改变物体内能的两种方式 做功 热传递 本质区别 物体内能与其它形式的能量之间的转化 物体内能的转移 联系 做功和热传递都可以改变物体内能， 从改变物体内能的效果上来看， 两者是等效的。 第第 14 章章 气体气体 第一节第一节 气体实验定律气体实验定律 1.描述气体地状态参量描述气
10、体地状态参量 1.1 热力学参量热力学参量温度（温度（T） 宏观上表示物体的冷热程度，微观上是大量分子热运动的平均动能的标志。 1.2 几何参量几何参量体积（体积（V） 气体所充满容器的容积，即大量气体分子所能达到的整个空间的体积。 1.3 力学参量力学参量压强（压强（P） （1）定义：气体作用在容器壁单位面积上的压力。 （2）产生原因：大量分子对器壁的频繁碰撞，形成持续而均匀的压力。 （3）决定因素：微观上气体压强与分子的平均动能和分子数密度有关，宏观上一定质量气体的压强与气体的温度和体积有关。 （4）单位：Pa10013. 1760at1/N1Pa152mmHgm ， 2.气体实验定律气体
11、实验定律 概念 等温变化 等容变化 等压变化 规律名称 玻意耳定律 查理定律 盖-吕萨克定律 数学表达式 2211VPVP （常数）CPV 2211TPTP（常数）CTP 2211TVTV （常数）CTV 图像 条件 质量一定，压强不太大，温度不太低 质量一定，压强不太大，温度不太低 质量一定，压强不太大，温度不太低 第二节第二节 理想气体状态方程理想气体状态方程 1.理想气体理想气体 1.1 定义定义 在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体。 理想气体是一种经科学的抽象而建立的理想化模型，实际上不存在； 实际气体特别是那些不易液化的气体在压强不太大，温度不太低时都可当做理想气体来处理
12、。 1.2 微观特征微观特征 理想气体分子本身大小与分子间的距离相比可以忽略不计，分子间不存在相互作用引力和斥力。 1.3 内能内能 从微观角度：由于分子力为零，故理想气体的分子势能为零，理想气体的内能等于所有分子的总动能。 从宏观角度：一定质量的理想气体，其内能只与温度有关，与体积无关。 2.理想气体分子运动规律理想气体分子运动规律 2.1 分子运动特点分子运动特点 （1）分子可以在空间自由移动而充满它所能到达的空间，故气体的体积就是容器的体积。 （2）气体分子间频繁地发生碰撞。 （3）每个时刻气体分子沿各个方向运动地概率均相等 2.2 分子运动速率分布分子运动速率分布 （1）气体分子运动的
13、速率按一定的规律分布，速率太大或速率太小的分子数目都很小 （2）温度升高，分子运动的平均速率增大，且速率大的分子数木增多，速率小的分子数目减少。 第第15章章 固体、液体和物体变化固体、液体和物体变化 第一节第一节 固体和液体固体和液体 1.晶体和非晶体晶体和非晶体 固体可分为晶体和非晶体，晶体又可分为单晶体和多晶体 晶体 非晶体 单晶体 多晶体 典例 单晶硅 味精、明矾、金属 沥青、玻璃、松香 外形 规则的几何外形 无规则的几何外形 无规则的几何外形 组成 原子按一定的规则排列，具有空间上的周期性 由许多单晶体杂乱无章地组合而成 原子无规则排列，无空间上的周期性 物理性质 某一方面各相异性
14、各相同性 各相同性 熔点 有确定熔点 有确定熔点 无确定熔点 联系 多晶体由单晶体组成，同一物质可构成物理性质不同地晶体，如石墨和金刚石 晶体和非晶体在一定条件下可相互转化 2.液体液体 具有一定的体积、不易被压缩、没有固定的形状、具有流动性、各相同性、扩散较快等特点。 2.1 表面张力表面张力 如果在液体表面任意画一条线，线两侧的液体之间的作用力是引力，它的作用是使液体表面绷紧，所以叫作液体的表面张力。 表面张力的方向沿液面的切线方向且垂直于液面的分界线。 成因：表面层分子分布比较稀疏，分子间距大，分子力表现为引力。 效果：使液体的表面绷紧。 2.2 浸润和不浸润浸润和不浸润 （1）浸润：一
15、种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上，这种现象叫做浸润。 （2）不浸润：一种液体不会润湿某种固体，也就不会附着在这种固体的表面，这种现象叫做不浸润。 成因：浸润和不浸润是分子力作用的表现。 2.3 毛细现象毛细现象 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。 3.液晶液晶 3.1 定义定义 有些化合物像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，人们把这些化合物叫液晶。 3.2 物理性质物理性质 （1）具有液体的流动性； （2）具有晶体的光学各相异性； （3）在某个方向上看其分子排列比较整齐，但从另一个方向看，分子的排列是杂乱无章的。 第
16、二节第二节 饱和汽与物态变化中的能量饱和汽与物态变化中的能量 1.汽化汽化 物质由液态变成气态的过程叫汽化，有两种方式： 1.1 蒸发蒸发 （1）概念：只发生在液体的表面，液体分子由表面散失的汽化过程，且在任何温度下都能发生。 （2）影响因素 表面积：表面积越大，蒸发越快 温度：温度越高，蒸发越快 空气流速：液面上方空气流速越大，蒸发越快 1.2 沸腾沸腾 （1）概念 在一定大气压下，加热液体到某一温度时，在液体表面和内部同时发生的剧烈的汽化现象，相应的温度叫沸点。 （3）沸点与外界大气压的关系 外界大气压越高时，液体发生沸腾需要达到的温度越高，即沸点越高。 2.饱和汽与饱和气压饱和汽与饱和气
17、压 2.1 饱和汽饱和汽 在密闭容器中的水不断地蒸发，液面上地蒸汽也不断地回到水中，当这两个同时存在的过程达到动态平衡，宏观的蒸发也就停止了，这种与液体处于动态平衡的蒸汽叫作饱和汽，没有达到饱和状态的蒸汽叫作未饱和汽 2.2 饱和气压饱和气压 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，这个压强叫作这种液体的饱和气压。 （1）饱和汽压随温度的升高而增大。温度升高时，分子平均动能增大，单位时间内从液体飞出的分子数增多，打破原来的平衡而继续蒸发，蒸汽压强增大，直到达到新的动态平衡。 （2）饱和汽压与蒸汽所占的体积无关，也和这体积中有无其他气体无关。 3.空气湿度空气湿度
18、3.1 绝对湿度绝对湿度 空气中所含水蒸气的压强叫作空气的绝对湿度 3.2 相对湿度相对湿度 （1）定义： 在某一温度下， 空气中水蒸气的实际压强与同温度下水的饱和汽压的比， 称为空气的相对湿度。 （2）公式：同温度水的饱和汽压水蒸气的实际压强相对湿度 （3）影响因素：温度越高，相对湿度越小，人感觉越干燥；温度越低，相对湿度越大，人感觉越湿。 （4）干湿泡湿度计 温度计(甲)的玻璃泡暴露在空气中，温度计(乙)的玻璃泡外包着纱布，纱布的下端浸在水中 当甲的示数一定，乙的示数减小，则说明纱布上水分蒸发加快，吸热增多，即：环境越干燥，相对湿度减小。 第第 16 章章 热力学定律热力学定律 第一节第一
19、节 热力学第一定律热力学第一定律 能量守恒定律能量守恒定律 1.热力学第一定律热力学第一定律 （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之和 （2）表达式：QWU 外界对系统做功，W0；系统对外界做功，W0； 若气体向真空中自由膨胀时，则 W=0。 系统从外界吸收热量，Q0；系统向外界放出热量，Q0； 系统内能增加，U0；系统内能减少，U0。 2.能量守恒定律能量守恒定律 2.1 内容内容 能量即不会凭空产生，也不会凭空消失，她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另一个物体，在转移或转化过程中，能量的总量保持不变。 2.2 第一类永动机第一类永
20、动机 不消耗任何能量却能源源不断地对外做功地机器。 能量守恒定律是 19 世纪自然科学中三大发现之一，也宣告了第一类永动机幻想的彻底破灭。 第二节第二节 热力学第二定律热力学第二定律 热力学第三定律热力学第三定律 1.热力学第二定律热力学第二定律 1.1 两种表述两种表述 （1）按传热的方向性：热量不能自发地从低温物体传到高温物体； （2）按机械能与内能转化地方向性表述：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。 1.2 实质实质 这两种表述是等价地，都揭示了自然界地基本规律：一切与热现象有关地宏观过程都具有方向性，即一切与热现象有关地宏观地自然过程都是不可逆地。 1.3 第二类永动机第二类永动机 从单一热库吸收热量全部用来对外做功，即效率为 100%地热机，永远不可能实现，因为它违背了热力学第二定律。 2.热力学第三定律热力学第三定律 不可能通过有限地过程把一个物体冷却到绝对零度，这个规律称作热力学第三定律。 3.熵增加原理熵增加原理 1.1 熵熵 物理学中用字母表示一个宏观状态所对应地微观状态地数目，用字母 S 表示熵，有lnSk，k 叫作玻尔兹曼常量。 1.2 熵增加原理熵增加原理 在任何自然过程中，一个孤立系统地总熵不会减小。如果过程可逆，则熵不变；如果过程不可逆，则熵增加。