热学第二章知识点总结（热学知识总结）

一．分子动理论

1.物体是由大量分子组成的。

阿伏加德罗常数：1mol的任何物质含有的微粒数，都是6.02*10的23次方个，此数值称为阿伏伽德罗常数，符号为NA。

阿伏加德罗常数是联系微观量和宏观量之间的桥梁。如已知某种物体的摩尔质量M及物质的摩尔数n，则可以求出此物质所含分子数目为N＝n×NA；每个分子的质量为m＝M/NA。

2.分子的热运动

布朗运动是指悬浮在液体中微粒的无规则运动，它间接地说明了液体分子的无规则运动。

(1)布朗运动的成因：液体分子无规则运动时，频繁、无规则地撞击悬浮在液体中的微粒，使微粒发生了无规则运动。我们直接看到的并不是分子的运动。

(2)影响布朗运动剧烈程度的因素

①微粒的大小：微粒质量越小，运动状态越容易改变，受分子撞击后做无规则运动越剧烈

②液体的温度：温度越高，分子无规则运动越剧烈，对悬浮微粒撞击的频率及强度越高，所以微粒的无规则运动越剧烈，

3.分子间的作用力

(1)分子之间同时存在着相互的引力和斥力：

(2)分子之间的作用力及其变化

分子力：分子之间同时存在的引力和斥力的合力，即所表现出的分子之间的作用力

分子间的作用力与分子间的距离有关：

当分子间的距离r＝r0时(r0的数量级为10的负10次方m)，引力和斥力相等，此二力的合力为零，即分子间呈现出没有作用力，此时分子所处的位置称为平衡位置。

当分子间的距离r＜r0时，分子之间的引力和斥力随r的减小同时增大，但斥力增大得更多一些，故斥力大于引力，此时分子之间的作用力表现为斥力作用(此时引力仍然存在)

当分子间的距离r＞r0时，分子之间的引力和斥力随r的增大同时减小，但斥力减小得更多一些，故引力大于斥力，此时分子之间的作用力表现为引力作用(此时斥力仍然存在)

可见，分子之间的引力和斥力总是同时存在的，且当分子之间的距离变化时，引力和斥力同时发生变化，只是斥力变化得更“快一些”

二、固体

1.固体的分类

2.微观结构

(1)微观结构：

组成晶体的微粒都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性，微粒间的相互作用很强。

组成非晶体的微粒则是杂乱无章的聚合在一起，微粒间的相互作用力很弱。

(2)同一物质的微粒在不同条件下能形成不同的晶体，如石墨和金刚石。

(3)物质是晶体还是非晶体并不是绝对的，如天然水晶与石英玻璃。

三、液体

1.液体的性质：液体没有一定的形状，能够流动；液体具有一定的体积，很难被压缩；

2.结构特点：分子间距比气体小很多，与非晶体的微观结构相似。

3.表面张力：

(1)成因：液体表面层里的分子要比内部稀疏一些，分子力表现为引力。

(2)效果：使液体表面具有收缩趋势，使液体表面积趋于最小。

(3)方向：和液面相切，垂直于液面上的各条分界线。

四、气体

1．气体分子运动的特点

（1）气体分子可以自由移动，从而可以充满任何容器

（2）从总体上看气体分子沿各个方向运动的机会均等

（3）大量气体分子的速率分布呈现“中间多、两头少” 的规律

2．气体温度和气体压强的微观意义

（1）温度越高，分子热运动越剧烈；理想气体的热力学温度与分子的平均动能成正比，即温度是分子平均动能的标志。

（2）气体压强，从微观角度看，是大量的气体分子频繁地碰撞器壁产生的。

在温度一定时，单位体积内气体分子数目越大，则单位时间单位面积上与器壁发生碰撞的分子数目越多，分子对器壁的冲击力越大，即气体的压强越大；同样，在气体分子数密度一定的条件下，温度越高，气体分子热运动越剧烈，分子与器壁碰撞时的相互作用力就越大，同时单位时间单位面积上与器壁发生碰撞的分子数目越多，因此分子对器壁的冲击力越大，即气体的压强就越大。由此可见，气体压强的大小分别与气体分子的平均动能和密集程度有关。

3．热力学温度

以热力学温标表示的温度叫做热力学温度。它是国际单位制的基本物理量之一，符号T，单位是开尔文（K）。它与摄氏温度（t）的换算关系为T= t 273.15K。

4．气体实验定律

（1）玻意耳定律（等温变化）：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强P与体积V成反比。写成公式就是PV＝C ，式中C是常量；或者P1V1 ＝ P2V2

（2）查理定律（等容变化）：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强 P与热力学温度T成正比。写成等式的形式就是P＝CT或 P /T＝C，其中C是比例常数，也可以表示为P1 /T1＝P2 /T2 或 P1 /P2＝T1 /T2

（3）盖—吕萨克定律（等压变化）：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积V与热力学温度T成正比，即V＝CT或V/T＝C，其中C是比例常数，也可以表示为V1/ T1＝V2/T2或 V1/ V2 ＝T1/ T2

（4）理想气体

　为了研究方便，可以设想一种气体，在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律，我们把这样的气体叫做理想气体。在温度不是很低、压强不是很大的情况下，把实际气体当成理想气体来处理，误差很小。

理想气体的状态方程：一定质量的某种理想气体，从状态1变化到状态2时，尽管其P、V、T 都可能改变，但是压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变。也就是说P1V1/T1＝ P2V2/T2 或 PV/T＝C ，式中C是与p、V、T 无关的常量。这就是一定质量的某种理想气体的状态方程

五、内能

1．分子动能：做热运动的分子所具有的动能，这就是分子动能。

物体中分子热运动的速率大小不一，所以各个分子的动能也有大有小。

温度越高，分子热运动越剧烈，所以物质的温度是分子热运动的平均动能的标志。

2．分子势能：分子间存在着分子力，因此由分子组成的系统也具有分子势能，分子势能的大小是由分子间的相互作用力和相对位置决定的。

物体的体积变化时，分子间的距离将发生变化，分子势能随之发生改变。可见，分子势能与物体的体积有关。

3．内能：物体中所有分子热运动的动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。组成任何物体的分子都在做着无规则的热运动，所以任何物体都具有内能。

由于分子热运动的平均动能与温度有关，分子势能与物体的体积有关，所以，内能与物体的温度和体积相关。

组成物体的分子在做无规则的热运动，具有热运动的动能，它是内能的一部分；同时物体还可能做整体的运动，因此还会具有机械能。后者是由物体的机械运动决定的，它对物体的内能没有贡献。

六．热力学第一定律

(1)改变内能的两种方法：热传递的过程是高温物体向低温物体放热，此过程的实质是内能在高低温物体间的转移，此过程中内能的转移量即为所传递的热量。而做功改变物体的内能，是通常消耗其他形式的能量来实现的。

(2)两种方法的做功和热传递都可以改变物体的内能，从它们改变内能的最终结果看，两者是等效的

(3) 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功的和，这个关系叫做热力学第一定律，即△U ＝Q ＋W

七、热力学第二定律

（1）它是反映宏观自然过程的方向性的定律。揭示了大量分子参与的宏观过程的方向性，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．

（2）它有两种表述，即克劳修斯表述和开尔文表述。前者（热量不能自发地从低温物体传到高温物体）按照传热过程的方向性表述，而后者（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）则是按照机械能与内能转化过程的方向性表述。两种表述是等效的。

（3）它的微观意义是一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。系统的热力学过程就是大量分子无序运动状态的变化。从微观看，在功转化为热的过程中，自然过程是大量分子从有序运动状态向无序运动状态转化的过程，但其逆过程却不能自发地进行。

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