高中物理选修3-3（热学部分）知识点分享

Question

如题所述

Answer 1

分子动理论是物理学中的基石，它揭示了物质的基本组成和其热运动的规律。根据该理论，分子的大小数量级为m，而阿伏伽德罗常数约为6.02×m。
分子的热运动主要通过扩散现象得以体现，它证明了物质分子永不停息地做无规则运动。在半导体器件生产中，通过高温条件下的分子扩散，可以实现纯净半导体中加入其他元素的精准过程。布朗运动则是微小颗粒无规则运动的直观表现，它间接反映了液体（气体）分子的无规则运动。热运动的特点包括永不停息、运动无规则，且温度越高，分子热运动越剧烈。重要的是，热运动是对大量分子的统计规律，对于单个分子而言，它并无意义。
分子动理论指出，物体是由大量分子组成的，分子在永不停息地做无规则运动，同时分子之间存在引力和斥力。这一理论解释了固、液、气三态的不同特性。在固态中，分子间距小，作用力明显，分子只能在平衡位置附近作无规则运动，表现为体积固定和形状固定。液态中，分子间距小，作用力明显，平衡位置不固定，分子可以较大范围做无规则运动，表现为有一定体积但无固定形状。气态中，分子间距较大，分子力极为微小，可以忽略，分子可以自由运动，表现为无固定形状和无固定体积，充满整个容器。
温度与温标是热力学系统的重要概念。热力学系统是由大量分子组成的研究对象，外界则是系统外与系统内发生相互作用的其他物体。状态参量用于描述系统状态，包括体积V、压强P、温度T等。平衡态是指在无外界影响下，系统状态参量均不随时间变化而稳定的形态。热平衡则意味着两个相互接触的热力学系统在最后状态参量不再变化时，具有共同性质。热平衡定律表明，如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡。温度定义为热平衡中具有“共同热力性质”的物理量，是温度计测量温度的基本原理。热平衡性质表明，一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。
内能是物体中所有分子的热运动动能与分子势能之和。分子动能由于分子永不停息地做无规则运动而存在，分子平均动能由温度决定，温度是分子热运动平均动能大小的唯一标志。分子势能由分子间的相互位置决定，其大小与物体的体积有关（宏观）和与分子间的距离有关（微观）。内能由物质的量、温度、体积共同决定，同时受物态变化的影响。
在讨论分子与物质的属性时，涉及到阿伏伽德罗常数、摩尔和物质的量的概念。通过计算一分子的质量、体积、分子数和直径，可以更深入地理解物质的微观结构。此外，物质的状态（如固体、液体、气体）和其性质（如表面张力、浸润与不浸润现象）也是分子动理论的一部分。
热力学定律包括热力学第一定律和热力学第二定律。热力学第一定律描述了系统内能的增加量，而热力学第二定律则揭示了能量转换过程中有序向无序的转换趋势。在绝热过程中，系统从状态1到状态2的内能变化量可以用公式表示。