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高中物理 3-3 知识点
第七章 分子动理 论
1、物质是由大量分子组成的
（ 1）单分子油膜法测量分子直径
（ 2） 1mol 任何物质含有的微粒数相同 2 3 16 .0 2 1 0AN mol???
（ 3）对微观量的估算
① 分子的两种模型：球形和立方体（固体液体通常看成球形，空气分子占据的空间看成立方体）
Ⅰ .球体模型直径 d＝
3 6V0
π .
Ⅱ .立方体模型边长 d＝ 3 V0.
② 利用 阿伏伽德罗常数 联系宏观量与微观量
Ⅰ ．微观量： 分子体积 V0、分子直径 d、分子质量 m0.
Ⅱ ．宏观量： 物体的体积 V、摩尔体积 Vm，物体的质量 m、摩尔质量 M、物体的密度 ρ .
a.分子质量：
A
molNMm ?0 ＝
A
molNV?
b.分子体积：
A
molNVv?0 ＝
M
ρNA（气体分子除外）
c.分子数量：
A A A Am o l m o l m o l m o lM v M vn N N N NM M V V? ?? ? ? ?
特别提醒 ： 1、 固体和液体分子都可看成 是紧密堆集在一起的 。 分子的体积 V0＝ VmN
A
， 仅适用于固体和
液体，对气体不适用 ，仅估算了气体分子所占的空间。
2、 对于气体分子， d＝ 3 V0的值并非气体分子的大小，而是两个相邻的气体分子之间的平均距离 .
2、分子永不停息的做无规则的热运动（布朗运动 扩散现象）
（ 1）扩散现象：不同物质能够彼此进入对方的现象，说明了物质分子在不停地运动，同时还说明分子
间有 空 隙，温度越高扩散越快 。 可以发生在固体、液体、气体任何两种物质之间
（ 2）布朗运动：它是悬浮在液体 （或气体） 中的固体微 粒的无规则运动，是在 显微镜下观察 到的。
① 布朗运动的 三个 主要特点：永不停息地无规则运动；颗粒越小，布朗运动越明显；温度越高，
布朗运动越明显 。
② 产生布朗运动的原因：它是由于液体分子无规则运动对 固体微小颗粒 ． ． ． ． ． ． 各个方向撞击的不均匀
性造成的。
③ 布朗运动 间接 地反映了液体分子的无规则运动，布朗运动、扩散现象都有力地说明物体内大
量的分子都在永不停息地做无规则运动。
（ 3）热运动：分子的无规则运动与温度有关，简称热运动，温度越高，运 动越剧烈
3、分子间的相互作用力
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（ 1） 分子间同时存在引力和斥力，两种力的合力又叫做分子力。
（ 2） 分子之间的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 。 但总是 斥
力变化得较快。
（ 3）图像： 两条虚线 分别表示斥力和引力；
实线曲线表示引力和斥力的合力 (即分子力 )随距离变化的情况。
0r 位置叫做平衡位置 ， 0r 的数量级为 1010? m。
理解 +记忆：
(1)当 0rr? 时， 引F ＝ 斥F ， F＝ 0；
(2)当 0rr? 时， 引F 和 斥F 都随距离的减小而增大，但 引F ＜ 斥F ， F 表现为斥力；
(3)当 0rr? 时， 引F 和 斥F 都随距离的增大而减小，但 引F ＞ 斥F ， F 表现为引力；
(4)当 010rr? ( m)时， 引F 和 斥F 都已经十分微弱，可以认为分子间没有相互作用力 (F＝ 0)．
4、温度
宏观上的温度表示物体的冷热程度，微观上的温度是物体大量分子热运动平均动能的标志。热力学
温度与摄氏温度的关系： 273.15T t K??
5、内能
① 分子势能
分子间存在着相互作用力，因此分子间具有由它们的相对位置决定的势能，这就是分子势能。分子势
能的大小与分子间距离有关，分子 势能的大小变化可通过宏观量体积来反映。（ 0rr? 时分子势能最小）
当 0rr? 时，分子力为引力，当 r 增大时，分子力做负功，分子势能增加
当 0rr? 时，分子力为斥力，当 r 减少时，分子力做负功，分子是能增加
当 r＝ r0时，分子势能最小，但不为零，为负值，因为选两分子相距无穷
远时分子势能为零
② 物体的内能
物体中 所有分子 热运动的动能和分子势能的总和 ，叫做物体的内能。一切物体都是由不停地做无规
则热运动并且相互作用着的分子组成，因此任何物体都是有内能的。（理想气体的内能只取决于温度）
③ 改变内能的方式
做功与热传递 都 使物体 的 内能改变
特别提醒：
(1)物体的体积越大，分子势能不一定就越大，如 0 ℃的水结成 0 ℃的冰后体积变大，但分子势能
却减小了．
(2)理想气体分子间相互作用力为零，故分子势能忽略不计，一定质量的理想气体内能只与温度有关．
(3)内能都是对宏观物体而言的 ,不存在某个分子的内能的说法 . 由物体内部状态决定
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第八章 气体
6、 分子热运动速率的统计分布规律
(1)气体分子间距较大，分子力可以忽略，因此分子间除碰撞外不受其他力的作用，故气体能充满它能
达到的整个空间．
(2)分子做无规则的运动，速率有大有小，且时而变化，大量分子的速率按“中间多，两头少”的规律
分布．
(3)温度升高时，速率小的分子数减少 ,速率大的分子数增加，分子的 平均速率 ． ． ． ． 将增大（并不是每个分
子的速率都增大），但速率分布规律不变．
7、 气体实验定律
① 玻意耳定律： pV C? （ C 为常量） → 等温变化
微观解释：一定质量的理想气体，温度保持不变时，分子的平均动能是一定的，在这种情况下，体
积减少时，分子的密集程度增大，气体的压强就增大。
适用条件：压强不太大，温度不太低
图象表达： 1p V?
② 查理定律： p CT? （ C 为常量） → 等容变化
微观解释：一定质量的气体，体积保持不变时，分子的密集程 度保持不变，在这种情况下，温度升
高时，分子的平均动能增大，气体的压强就增大。
适用条件：温度不太低，压强不太大
图象表达： pV?
③ 盖吕萨克定律： V CT? （ C 为常量） → 等压变化
V1>V2
-273℃
图 2
TⅢ >TⅡ >TⅠ
T2>T1
图 1
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微观解释：一定质量的气体，温度升高时，分子的平均动能增大，只有气体的体积同时增大，使分
子的密集程度减少，才能保持压强不变
适用条件：压强 不太大，温度不太低
图象表达： VT?
8、理想气体
宏观上：严格遵守三个实验定律的气体， 实际气体 在常温常压下 （ 压强不太大、温度不太低 ） 实验
气体可以看成理想气体
微观上： 理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力 ， 分子本身没有体积，即它所占据的空间认为都
是可以被压缩的空间． 故一定质量的理想气体的内能只与温度有关，与体积无关 （即理想气体的内能
只看所用分子动能，没有分子势能）
理想气体 状态 方程： pV CT ? ，可 包含气体的三个实验定律 ：
几个重要的推论
(1)查理定律的推论： Δp＝ p1T
1
ΔT
(2)盖 — 吕萨克定律的推论： ΔV＝ V1T
1
ΔT
(3)理想气体状态 方程的推论： p0V0T
0
＝ p1V1T
1
＋ p2V2T
2
＋ ……
应用状态方程或实验定律解题的一般步骤
(1)明确研究对象，即某一定质量的理想气体；
(2)确定气体在始末状态的参量 p1、 V1、 T1 及 p2、 V2、 T2；
(3)由状态方程或实验定律列式求解；
(4)讨论结果的合理性．
9、气体压强的微观解释
大量分子频繁的撞击器壁的结果
影响气体压强的因素： ① 气体的平均分子动能（ 宏观上即： 温度） ② 分子的密集程度即单位体积内
的分子数（ 宏观上即： 体积 ）
P1>P2 P1>P2
-273℃
图 3
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第 九 章 固态 、 液态 和 物态 变化
10、晶体和非晶体
① 晶体内部的微粒排列有规则，具有空间上的周期 性，因此 不同方向上相等距离内微粒数 不同，使得物理
性质不同（各向异性），由于多晶体是由 许多杂乱无章地排列着的小晶体 （单晶体）集合而成，因此不显
示各向异性，形状也不规则。
②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。分子平均动能不变，温度不变。
11、液晶：介于固体和液体之间的特殊物态
物理性质 ① 具有晶体的光学各向异性 —— 在某个方向上看其分子排列比较整齐
②具有液体的流动性 —— 从另一方向看，分子的排列是 杂乱无章的．
12、液体的表面张力现象和毛细现象
（１） 表面张力 ──表面层 （与气体接触的液体薄层） 分子比较稀疏， r＞ r0， 分子力表现为引力，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。 表面张力方向跟液面相切，跟这部分液
面的分界线垂直．
（２）浸润和不浸润现象：
附着层的液体分子比液体内部 分子力表现 附着层趋势 毛细现象
浸润 密 排斥力 扩张 上升
不浸润 稀疏 吸引力 收缩 下降
（３）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
第十 章 热力学 定律
13、改变系统内能的两种方式：做功和热传递
① 热传递有三种不同的方式：热传导、热对流和热辐射
② 这两种方式改变系统的内能是等效的
③ 区别：做功是系统内能和其他形式能之间发生转化；热传递是不同物体（或物体的不同部分）
之间内能的转移
14、热力学第一定律
① 表达式 u W Q? ? ?
②
几种特殊情况
(1)若过程是绝热的 ,则 Q＝ 0， W＝Δ U,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＝Δ U，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Δ U＝ 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．
15、 热力学第二定律
（ 1）常见的两种表述
①克劳修斯表述 (按热传递的方向性来表述 )：热量不能自发地从 __低温 __物体传到 _高温 _物体．
符号 W Q u?
+ 外界对系统做功 系统从外界吸热 系统内能增加
- 系统对外界做功 系统向外界放热 系统内能减少
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②开尔文表述 (按机械能与内能转化过程的方向性来表述 )：不可能从 __单一热源 __吸收热量，使之
完全变成功，而不产生其他影响．
a、“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助．
b、 “ 不产生其他影响 ” 的涵义 是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成 ,对周围环境不产生热力
学方面的影响．如吸热、放热、做功等．
（ 2） 热力学第二定律的实质
热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性 ,进而使人们认识到自然
界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性．
（ 3） 热力学过程方向性实例
(1)高温物体 热量 Q能自发传给热量 Q不能自发传给 低温物体
(2)功 能自发地完全转化为不能自发地且不能完全转化为 热
(3)气体体积 V1 能自发膨胀到不能自发收缩到 气体体积 V2(较大 )
(4)不同气体 A 和 B 能自发混合成不能自发分离成 混合气体 AB
特别提醒： 热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，但在有外界影响的条件下，热量可以从低温
物体传到高温物体，如电冰箱；在引起其他变化的条件下内能可以全部转化为机械能，如气体的等温膨胀
过程 .
16、 能量守恒定律
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
移到另一物体，在转化和转移的过程中其总量不变
第一类永动机不可制成是因为其违背了热力学第一定律
第二类永动机 ： 违背宏观热现象方向性的机器被称为第二类永动机． 这类永动机不违背 能量守恒定
律 ， 不可制成是因为其违背了热力学第二定律（一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方
向进行）
熵是分子热运动无序程度的定量量度，在绝热过程或孤立系统中，熵是增加的。
17、能量耗散 ： 系统的内能流散到周围的环境中，没有办法把这些内能收集起来加以利用。
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