2025年高考物理一轮复习：热学（解析版）

热学

浓--------

思维导图

热学

液柱模型

变质量问题

固体

液体

功、热和内筋）改变

热力学第一定律

热力学定律

能量守恒定律

热力学第二定律

常考考点真题举例

应用盖-吕萨克定律解决实际问题2024•广东•高考真题

判断系统吸放热、做功情况和内能变化情况2024•贵州•高考真题

计算系统内能改变、吸放热及做功2024•重庆•高考真题

应用波意耳定律解决实际问题2024・甘肃・高考真题

哪沏阊喘1

掌握分子模型的构建与分子直径的估算方法；

掌握扩散现象和布朗运动，分子间作用力、分子势能随分子间距离变化的图像;

掌握内能的决定因素和计算；

掌握晶体和非晶体的特点，了解表面张力现象和毛细现象；

掌握能用气体实验定律解决实际问题，并会分析气体图像问题；

掌握气体压强的计算方法及气体压强的微观解释

掌握热力学定律并会解决相关问题。

核心考点01分子动理论

一、物质是由大量分子组成的................................................................3

二、分子热运动.............................................................................4

三、分子间的作用力........................................................................4

四、分子运动速率分布规律..................................................................5

五、内能...................................................................................7

核心考点02气体、液体和固体...................................................................9

一、温度与温标.............................................................................9

二、热平衡与温度..........................................................................10

三、温度计与温标..........................................................................10

四、气体实验定律..........................................................................10

五、理想气体..............................................................................12

六、气缸活塞类问题........................................................................12

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

八、变质量问题............................................................................15

九、固体..................................................................................16

十、液体..................................................................................17

核心考点03热力学定律........................................................................18

一、功、热和内能的改变...................................................................19

二、热力学第一定律........................................................................19

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

四、热力学第二定律,21

核心考点01分子动理论

一、物质是由大量分子组成的

1、分子的大小

物质是由大量分子组成的,分子直径的数量级一般是lO-^mo

分子的质量：数量级为10-26kg。

2、分子的模型

球模型：V0=-7ld\得直径d=/空，常用于固体和液体，模型如下图所示。

6V71

立方体模型：匕="3,得边长"=折，常用于气体，模型如下图所示。

立方体分子模型气体分子模型

【注意】对于气体,利用d=祈得到的不是分子直径,而是气体分子间的平均距离。

3、阿伏伽德罗常数

Imol的任何物质都含有相同的粒子数。通常可取*=6.02x1023mol-1。

阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁。

宏观物理量：物质的质量体积匕密度夕，摩尔质量必，摩尔体积以。

微观物理量：分子质量冽0，分子体积外,分子直径d。

M

一个分子的质量：m=­o

NA

M

一个分子的体积：%=---O

pNh

M

一摩尔物质的体积：％。1=一。

P

单位质量中所含分子数：〃=一。

M

单位体积中所含分子数：n'=—„

M

气体分子间的距离：—o

7NA

二、分子热运动

1、分子热运动

分子做永不停息的无规则运动。

【注意】温度是分子热运动剧烈程度的标志。

分子的“无规则运动”，是指由于分子之间的相互碰撞，每个分子的运动速度无论是方向还是大小都

在不断地变化。

热运动是对于大量分子的整体而言的，对个别分子无意义。

分子热运动的剧烈程度虽然受到温度影响，温度高分子热运动快，温度低分子热运动慢，但分子热运

动永远不会停息。

2、扩散

不同的物质互相接触时，可以彼此进入对方的现象称为扩散现象。

产生原因：扩散现象并不是外界作用引起的，也不是化学反应的结果，而是由物质分子的无规则运动

产生的。

意义：扩散现象是物质分子永不停息地做无规则运动的证据之一。

温度越高，扩散越快。扩散现象发生在固体、液体、气体任何两种物质之间。气体物质的扩散现象最

显著，常温下物质处于固态时扩散现象不明显。

3、布朗运动

悬浮在液体（或气体）中微小颗粒的无规则运动。

产生原因：悬浮在液体中的微粒越小，在某一瞬间跟它相撞的液体分子数越少，撞击作用的不平衡性

表现得越明显，并且微粒越小，它的质量越小，其运动状态越容易被改变，布朗运动越明显。

意义：液体分子永不停息地无规则运动的宏观反映。

悬浮的微粒越小，布朗运动越明显；温度越高，布朗运动越激烈。

【注意】布朗运动不是分子的运动，但它反映了液体（或气体）分子的无规则运动。

4、热运动、扩散和布朗运动的比较

现象扩散现象布朗运动热运动

活动主体分子固体微小颗粒分子

是分子的运动，发生在是比分子大得多的颗粒的运是分子的运动，不能通过

区别

任何两种物质之间动，只能在液体、气体中发生光学显微镜直接观察到

共同点都是无规则运动；都随温度的升高而更加激烈。

联系扩散现象、布朗运动都反映了分子做无规则的热运动。

三、分子间的作用力

1、分子间有间隙

气体分子的空隙：气体很容易被压缩，说明气体分子之间存在着很大的空隙。

液体分子间的空隙：水和酒精混合后总体积会减小，说明液体分子间有空隙。

固体分子间的空隙：压在一起的金片和铅片，各自的分子能扩散到对方的内部，说明固体分子间也存

在着空隙。

2、分子间作用力

当用力拉伸物体时，物体内各部分之间要产生反抗拉伸的作用力，此时分子间的作用力表现为引力。

当用力压缩物体时，物体内各部分之间会产生反抗压缩的作用力，此时分子间的作用力表现为反力。

分子间的作用力指的是分子间相互作用引力和斥力的合力。

3、分子间的作用力与距离的关系

如下图所示，由图可得：①分子斥力、引力同时存在；②当r>r0时，r增大，斥力引力都减小，斥力减

小更快，分子力变现为引力；③当r<r0当，r减小，斥力引力都增加，斥力增加更快，分子力变现为斥力;

④当尸力时，斥力等于引力，分子力为零。

产生原因：由原子内部的带电粒子的相互作用引起的。

平衡位置：分子间距离r=ro时，引力与斥力大小相等，分子力为零。平衡位置即分子间距离等于功

（数量级为10T°m）的位置。

分子间的引力和斥力随分子间距离r的变化关系：分子间的引力和斥力都随分子间距离r的增大而减小,

但斥力减小得更快。

四、分子运动速率分布规律

1、气体运动的特点

无序性：分子之间频繁地发生碰撞，使每个分子的速度大小和方向频繁地改变，分子的运动杂乱无章,

在某一时刻，向着任何一个方向运动的分子都有，而且向着各个方向运动的气体分子数目几乎相等。

自由性：气体分子间的距离较大，使得分子间的相互作用力十分微弱，可认为分子间除碰撞外不存在

相互作用力，分子在两次碰撞之间做匀速直线运动，因而气体会充满它能到达的整个空间。

规律性：气体分子的速率分布呈现出“中间多、两头少”的分布规律。当温度升高时，速率大的分子数增

多，速率小的分子数减少，分子的平均速率增大。反之，分子的平均速率减小。

2、分子运动速率分布图像

气体分子速率呈“中间多、两头少”的规律分布，如下图所示。

各速率区间的分子数占总分子数的百分比

分子的速率

当温度升高时，某一分子在某一时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

间多”的分子速率值增加。

温度越高，分子热运动越剧烈。

3、气体压强的微观解释

气体的压强：器壁单位面积上受到的压力。

气体压强的产生原因：大量气体分子不断撞击器壁的结果

微观解释：①某容器中气体分子的平均速率越大，单位时间内、单位面积上气体分子与器壁的碰撞对

器壁的作用力越大；②容器中气体分子的数密度大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就多，

平均作用力也会较大。

4、决定气体压强大小的因素：

微观因素：①与气体分子的数密度有关：气体分子数密度（即单位体积内气体分子的数目）越大，在单位

时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就越多，气体压强就越大；②与气体分子的平均速率有关：气体的

温度越高，气体分子的平均速率就越大，每个气体分子与器壁碰撞时（可视为弹性碰撞）给器壁的冲力就越大；

从另一方面讲，分子的平均速率越大，在单位时间内器壁受气体分子撞击的次数就越多，累计冲力就越大,

气体压强就越大。

宏观因素：①与温度有关：体积一定时，温度越高，气体的压强越大；②与体积有关：温度一定时，

体积越小，气体的压强越大。

5、气体压强与大气压强的区别与联系

气体压强大气压强

①因密闭容器内的气体分子的数密度①由于空气受到重力作用紧紧包围地球

一般很小，由气体自身重力产生的压而对浸在它里面的物体产生的压强.如

强极小，可忽略不计，故气体压强由果没有地球引力作用，地球表面就没有

气体分子碰撞器壁产生大气，从而也不会有大气压强

区别

②大小由气体分子的数密度和温度决②地面大气压强的值与地球表面积的乘

定，与地球的引力无关积，近似等于地球大气层所受的重力值

③气体对上下左右器壁的压强大小都③大气压强最终也是通过分子碰撞实现

是相等的对放入其中的物体产生压强

联系两种压强最终都是通过气体分子碰撞器壁或碰撞放入其中的物体而产生的

五、内能

1、分子动能

由于分子永不停息地做无规则运动而具有的能量。

单个分子的动能：组成物体的每个分子都在不停地做无规则运动，因此分子具有动能。

【注意】由于分子运动的无规则性，在某时刻物体内部各个分子的动能大小不一，就是同一个分子，

在不同时刻的动能也可能是不同的，所以单个分子的动能没有意义。

分子的平均动能：热现象研究的是大量分子运动的宏观表现，有意义的是物体内所有分子热运动的平

均动能。

温度是分子平均动能的标志，这是温度的微观意义，在相同温度下，各种物质分子的平均动能都相同,

由于不同物质分子的质量不一定相同，因此相同温度时不同物质分子的平均速率不一定相同。

【注意】物体温度升高，分子热运动加剧.分子的平均动能增大，但并不是每一个分子的动能都变大。

物体内分子的总动能：物体内分子运动的总动能是指所有分子热运动的动能总和，它等于分子热运动

的平均动能与分子数的乘积。物体内分子的总动能与物体的温度和所含分子总数有关。

2、分子势能

分子间具有由它们的相对位置决定的势能，叫做分子势能。

分子势能的特点：由分子间的相对位置决定，随分子间距离的变化而变化。分子势能是标量，正、负

表示的是大小，具体的值与零势能点的选取有关

影响因素：①宏观上：分子势能跟物体的体积有关。分子势能随着物体的体积变化而变化，对实际气

体来说，体积增大，分子势能增加；体积缩小，分子势能减小。

②微观上：分子势能跟分子间距离r有关，分子势能与「的关系不是单调变化的。分子间的作用表现为

引力时，分子势能随着分子间的距离增大而增大；分子间的作用表现为斥力时，分子势能随着分子间距离

增大而减小。

分子力和分子势能比较如下表所示。

分子力变化分子势能变化

稣,尸

工1

(F

--

①分子斥力、引力同时存在。

①当仁力时，分子势能最小。

②当时，厂增大，斥力引力都减小，斥

②当时，r逐渐减小，分子势

力减小更快，分子力变现为引力。

能逐渐减小。

③当当，r减小，斥力引力都增加，斥

③当时，r逐渐减小，分子势

力增加更快，分子力变现为斥力。

能逐渐增加。

④当时，斥力等于引力，分子力为零。

分子力做功的特点：当时，分子间距增大时，分子力做负功；当X%时，分子间距减小时，分子

力做负功。

分子势能为零和分子势能最小的含义不同，前者与选择的零势能点有关，而后者的位置确定在厂=%处。

【注意】由于物体分子间距离变化的宏观表现为物体的体积变化，所以微观的分子势能变化对应于宏

观的物体体积变化。但不能理解为物体体积越大，分子势能就越大，因为分子势能除了与物体的体积有关

外，还与物态有关。同样是物体体积增大，有时体现为分子势能增大（在厂＞4范围内）。有时体现为分子势

能减小（在rO•。范围内）。例如，0℃的水结成0℃的冰后，体积变大，但分子势能却减小了。

3、内能

物体的内能：物体里所有的分子的动能和势能的总和叫做物体的内能。

决定因素：在微观上，物体的内能取决于物体所含分子的总数、分子的平均动能和分子间的距离；在

宏观上，物体的内能取决于物体所含物质的多少、温度和体积。

改变内能的方式：通过做功或热传递可以改变物体的内能。

内能是对物体的大量分子而言的，对于单个分子的内能没有意义。

内能是一种与分子热运动及分子间相互作用相关的能量形式，与物体宏观运动状态无关，它取决于物

质的量、温度、体积及物态。

研究热现象时，一般不考虑机械能，在机械运动中有摩擦时，有可能发生机械能转化为内能。

物体温度升高，内能不一定增加；温度不变，内能可能改变；温度降低，内能可能增加。

组成任何物体的分子都在做无规则的热运动，所以任何物体都具有内能=

4、内能与机械能的区别和联系

能量内能机械能

对应的运动形式微观分子热运动宏观物体机械运动

能量常见形式分子动能、分子势能物体动能、重力或弹性势能

由物体内大量分子的无规则热由物体做机械运动和物体形变或与地

能量存在原因

运动和分子间相对位置决定球的相对位置决定

物质的量、物体的温度和体积物体的机械运动的速度、离地高度（或

影响因素

及物态相对于零势能面的高度或弹性形变）

是否为零永远不能等于零一定条件下可以等于零

联系在一定条件下可以相互转化

5、几个热学概念

温度：热平衡中，表征”共同的热学性质”的物理量。其高低直接反映了物体内部分子热运动的情况,

所以在热学中温度是描述物体热运动状态的基本参量之一。

内能：物体内所有分子的动能和势能的总和。内能和机械能是截然不同的，内能是由大量分子的热运

动和分子之间相对位置所决定的能量，机械能是物体做机械运动和物体的相对位置及形变所决定的能量，

内能和机械能之间可以相互转化。

热量：是指热传递过程中内能的改变量.热量用来量度热传递过程中内能转移的数量。一个物体的内能

是无法测定的，而在某种过程中物体内能的变化却是可以测定的，热量就是用来测定内能变化的一个物理

量。

热能：是内能通俗的而不甚确切的说法。

核心考点02气体、液体和固体

一、温度与温标

1、状态参量

热力学系统：由大量分子组成的研究对象叫做热力学系统，简称系统。

外界：系统之外与系统发生相互作用的其他物体统称外界。

2、状态参量

用来描述系统状态的物理量，常用的状态参量有体积V、压强p、温度T等。

3、平衡态

在没有外界影响的情况下，系统内各部分的状态参量达到的稳定状态。

热力学的平衡态是一种动态平衡，组成系统的分子仍在不停地做无规则运动，只是分子运动的平均效

果不随时间变化，表现为系统的宏观性质不随时间变化，而力学中的平衡态是指物体的运动状态处于静止

或匀速直线运动的状态。

平衡态是一种理想情况，因为任何系统完全不受外界影响是不可能的。系统处于平衡态时，由于涨落,

仍可能发生偏离平衡状态的微小变化。

二、热平衡与温度

1、热平衡

两个相互接触的热力学系统，经过一段时间，各自的状态参量不再变化，说明两个系统达到了平衡，

这种平衡叫做热平衡。

两个系统达到热平衡后再把它们分开，如果分开后它们都不受外界影响，再把它们重新接触，它们的

状态不会发生新的变化。因此，热平衡概念也适用于两个原来没有发生过作用的系统。因此可以说，只要

两个系统在接触时它们的状态不发生变化，我们就说这两个系统原来是处于热平衡的。

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，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡。

热平衡定律又叫热力学第零定律，为温度的测量提供了理论依据.因为互为热平衡的物体具有相同的

温度，所以比较各物体温度时，不需要将各个物体直接接触，只需将作为标准物体的温度计分别与各物体

接触，即可比较温度的高低。

3、温度

热平衡中，表征“共同的热学性质”的物理量。宏观上表示物体的冷热程度；微观上反映分子热运动

的激烈程度。

4、热平衡的性质

达到热平衡的系统都具有相同的温度。

温度计测量原理：一切互为热平衡的系统都具有相同的温度。温度计与待测物体接触，达到热平衡，

其温度与待测物体的温度相同。

三、温度计与温标

1.确定一个温标的方法

选择某种具有测温属性的测温物质。

了解测温物质随温度变化的函数关系。

确定温度的零点和分度的方法。

2.热力学温度T与摄氏温度t

摄氏温标：一种常用的表示温度的方法.规定标准大气压下冰的熔点为0℃,水的沸点为100℃,在

0℃和100℃之间均匀分成100等份，每份算做1

热力学温标：现代科学中常用的表示温度的方法.热力学温标表示的温度叫热力学温度。用符号T表

示，单位是开尔文，符号为K。

摄氏温度与热力学温度的关系为T=t+273.15Ko

四、气体实验定律

1、玻意耳定律

内容：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强〃与体积修成反比。

公式：〃­=。（常量）或0匕=°2%。

适用条件：①气体质量不变、温度不变；②气体温度不太低、压强不太大。

2、查理定律

内容：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强。与热力学温度7成正比。

公式：0=仃或3=?。

适用条件：气体的质量一定，气体的体积不变。

3、盖一吕萨克定律

一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积，与热力学温度7成正比。

公式：-C7或了=了。

适用条件：气体质量一定；气体压强不变。

2、三个气体实验定律的图像

类别图象特点其他图象

P

A

0忆=。7（其中。为恒量），/忆之积越

大，等温线温度越高，线离原点越远(JT

0V

玻意耳定律（等vA<vB

温线）P

A

p=CT~,斜率左=CT,即斜率越大，

V

01IVUT

温度越高PA<PB

T2>TX

P

p^-T,斜率后=£即斜率越大，

查理定律（等容

匕VVQL；三

线）00T>TV0T

T体积越小ABPA<PB

v2<v.

V

/P2I.

盖一吕萨克定V=—T,斜率k=一,即斜率越大，P-••-•・

PPABAB

律（等压线）0ITTVV<Vi

压强越小A<BAB

P2Vpi

3、三个气体实验定律的微观解释

玻意耳定律：一定质量的某种理想气体，温度保持不变时，分子的平均动能是一定的。在这种情况下,

体积减小时，分子的数密度增大，单位时间内，单位面积上碰撞器壁的分子数就多，气体的压强就增大。

【注意】宏观表现：一定质量的某种理想气体，在温度保持不变时，体积减小，压强增大；体积增大，

压强减小。

查理定律：一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的数密度保持不变。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。

【注意】宏观表现：一定质量的某种理想气体，在压强不变时，温度升高，体积增大，温度降低，体

积减小。

盖一吕萨克定律：一定质量的某种理想气体，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，使分子的数密度减小，才能保持压强不变。

【注意】宏观表现：一定质量的某种理想气体，在体积保持不变时，温度升高，压强增大；温度降低，

压强减小。

五、理想气体

1、定义

在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体。

【注意】理想气体分子本身的大小与分子间的距离相比可忽略不计，分子不占空间，可视为质点。它

是对实际气体的一种科学抽象，是一种理想模型，实际并不存在。

2、理想气体与实际气体

在温度不低于零下几十摄氏度、压强不超过大气压的几倍的条件下，把实际气体看成理想气体来处理。

【注意】理想气体分子除碰撞外，无相互作用的引力和斥力。理想气体分子无分子势能的变化，内能

等于所有分子热运动的动能之和，只和温度有关。

3、理想气体的状态方程

内容：一定质量的某种理想气体，在从某一状态变化到另一状态时，尽管压强。、体积人温度T都可

能改变，但是压强o跟体积「的乘积与热力学温度7之比保持不变。

表达式:®^=c»

T

成立条件：一定质量的理想气体。

单位：温度T必须是热力学温度，公式两边中压强p和体积V单位必须统一，但不一定是国际单位制

中的单位。

【注意】该方程表示的是气体三个状态参量的关系，与中间的变化过程无关；公式中常量C仅由气体

的种类和质量决定，与状态参量（P、V、T）无关。

4、解题方法

选对象：根据题意，选出所研究的某一部分一定质量的气体。

找参量：分别找出这部分气体状态发生变化前后的八八T,其中压强的确定是关键。

认过程：认清变化过程，正确选用物理规律。

列方程：选用理想气体状态方程或某一气体实验定律列式求解，必要时讨论结果的合理性。

【注意】解题是要理清一个物理过程分为哪几个阶段，找出几个阶段之间联系的物理量是什么，明确

每个阶段应遵循什么实验定律。

六、气缸活塞类问题

1、问题

汽缸活塞类问题是热学部分典型的物理综合题，它需要考虑气体、汽缸或活塞等多个研究对象，涉及

热学、力学等物理知识，需要灵活、综合地应用知识来解决问题。

2、解题思路

确定研究对象，一般地说，研究对象分两类：一类是热学研究对象（一定质量的理想气体）；另一类是力

学研究对象（汽缸、活塞或某系统）。

分析物理过程，对热学研究对象分析清楚初、末状态及状态变化过程，依据气体实验定律列出方程；

对力学研究对象要正确地进行受力分析，依据力学规律列出方程。

挖掘题目的隐含条件，如几何关系等，列出辅助方程。

多个方程联立求解，对求解的结果进行分析和检验。

3、类型

气体系统处于平衡状态，需综合应用气体实验定律和物体的平衡条件解题。

气体系统处于力学非平衡状态，需要综合应用气体实验定律和牛顿运动定律解题。

封闭气体的容器（气缸、活塞等）与气体发生相互作用的过程中，如果满足守恒定律的适用条件，可

根据相应的守恒定律解题。

两个或多个汽缸封闭着几部分气体，并且汽缸之间相互关联的问题，解答时应分别研究各部分气体，

找出它们各自遵循的规律，并写出相应的方程，还要写出各部分气体之间压强或体积的关系式，最后联立

求解。

如图所示，两内壁光滑、横截面积不同的竖直圆柱形汽缸内，分别用质量和厚度均不计的活塞A、B封

闭了两部分理想气体，气体由活塞B隔为I、II两个气室，上方汽缸内壁的横截面积为下方汽缸的2

倍，两汽缸连接处固定一细卡环。初始时汽缸静置于空气中，两活塞离各自缸底的距离均为/=20cm,

气室n中封闭气体的压强为L5po。已知A=1.0xl()5pa,水的密度PnLOxlO^kg/n?,取重力加速度

g=10m/s2。现用系于汽缸外壁的细线将该装置竖直缓慢放入深水中，忽略缸内两部分气体温度的变化,

外界大气压强保持A不变，装置气密性良好，求：

(1)当活塞A离水面5m时，卡环到A的距离入(结果可用分数表示)；

(2)当活塞A恰好接触卡环时，A离水面的深度”。

A

I

【答案】(1)ycm；(2)25m

I【详解】(1)当活塞A离水面5m时，气室I内气体的压强口=4+加4=1.5义1(^2=1.5”)故活塞8

40

|恰好没有移动，由玻意耳定律得A/S=PJS解得L=§cm

(2)当活塞A恰好接触卡环时，此时气室H内活塞B分割的上、下两部分气体的压强相等，设均为p

：对气室I内气体，由玻意耳定律得“)/s=Mi-gs对气室n内空气，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

密封气体非纯液柱，而是有液柱和被液柱密封的气体组成的模型。

2、移动方向的判断方法

用液柱或活塞隔开的两部分气体，当气体温度变化时，往往气体的状态参量P、V、T都要发生变化,

直接判断液柱或活塞的移动方向比较困难。

应用查理定律求解：先假设液柱或活塞不发生移动，两部分气体均做等容变化；对两部分气体分别应

AT

用查理定律的分比式A々亍户，求出每部分气体压强的变化量A户，并加以比较，从而判断液柱的移动方

向。

图像法：先假设液柱或活塞不发生移动，做出两个等容变化图线；判断相同量（温度或压强），比较

另一量，确定两部分气体各自所对应的图线；结合斜率比较压强变化量大小，判断液柱的移动方向。

3、封闭气体压强的求解方法

力平衡法：选取与气体接触的液柱（或活塞）为研究对象进行受力分析，得到液柱（或活塞）的受力平衡

方程，求得气体的压强。

等压面法：在连通器中，同一种液体（中间不间断）同一深度处压强相等。液体内深〃处的总压强p支。

+pgh,为为液面上方的压强。

液片法：选取假想的液体薄片（自身重力不计）为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程，消

去面积，得到液片两侧压强相等方程，求得气体的压强。

||而赢展।।

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

!如图所示，u形管左端封口右端开口与大气连通，左端横截面积为武，右端为S2,内封有一段水银柱，i

tI

I初态时，左端水银柱上的气柱长为/,水银柱两端高度差为已知大气压强为4,环境温度为北，水；

\I

I银密度为重力加速度为g。

(1)求初态时，左端气体压强?

(2)现在加热左端气体，当水银柱两端高度相等时停止加热，求此时左端气体温度7。

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

【答案】(1)P=P0~Pgh；

(p0-pgh)(Sl+S2)l

【详解】(1)左端气体压强。=4-0g九

(2)水银两端高度相等时，设左侧气体长度增加3则右侧水银液面高度上升4=善则有4+4=〃

则4=三由理想气体状态方程得。=叫G解得

3]+O2-LQ1

1+2h

PQ$]+$2T:PoKE+$2)/+邑川T

0

po-pghI°3-Pg〃)(S1+S2)/

八、变质量问题

1、问题

分析变质量气体问题时，要通过巧妙地选择研究对象，使变质量气体问题转化为定质量气体问题，用

气体实验定律求解。

2、类型

充气问题：在充气时，将充进容器内的气体和容器内的原有气体为研究对象时，这些气体的质量是不

变的。这样，可将“变质量”的问题转化成“定质量”问题。

抽气问题：在对容器抽气的过程中，对每一次抽气而言，气体质量发生变化，解决该类变质量问题的

方法与充气问题类似：假设把每次抽出的气体包含在气体变化的始末状态中，即用等效法把“变质量”问

题转化为“定质量”的问题。

灌气问题：将一个大容器里的气体分装到多个小容器中的问题也是变质量问题，分析这类问题时，可

以把大容器中的气体和多个小容器中的气体作为一个整体来进行研究，即可将“变质量”问题转化为“定

质量”问题。

漏气问题：容器漏气过程中气体的质量不断发生变化，属于变质量问题，如果选容器内剩余气体和漏

掉的气体为研究对象，便可使“变质量”转化成“定质量”问题。

&尊就减*

汽车刹车助力装置能有效为驾驶员踩刹车省力.如图，刹车助力装置可简化为助力气室和抽气气室等部

分构成，连杆48与助力活塞固定为一体，驾驶员踩刹车时，在连杆28上施加水平力推动液压泵实现

刹车.助力气室与抽气气室用细管连接，通过抽气降低助力气室压强，利用大气压与助力气室的压强差

实现刹车助力.每次抽气时，M打开，（闭合，抽气活塞在外力作用下从抽气气室最下端向上运动，

助力气室中的气体充满抽气气室，达到两气室压强相等；然后，&闭合，&打开，抽气活塞向下运动,

抽气气室中的全部气体从（排出，完成一次抽气过程.已知助力气室容积为匕，初始压强等于外部大

气压强4,助力活塞横截面积为S,抽气气室的容积为匕。假设抽气过程中，助力活塞保持不动，气

体可视为理想气体，温度保持不变。

（1）求第1次抽气之后助力气室内的压强

（2）第"次抽气后，求该刹车助力装置为驾驶员省力的大小AF。

【详解】（1）以助力气室内的气体为研究对象，则初态压强加，体积％,第一次抽气后，气体体积

/匕

P化

根据玻意耳定律A%=。吠解得B=

%+匕

%P。以此类推

（2）同理第二次抽气。区=必厂解得-

则当〃次抽气后助力气室内的气体压强2=p0

z\n

则刹车助力系统为驾驶员省力大小为.=（4-4）5=口-产7]45。

Jo+

九、固体

1、分类

固体可以分为晶体和非晶体两类，晶体又可以分为单晶体与多晶体，如下表所示。

晶体

分类

非晶体

比单晶体多晶体

外形规则不规则不规则

熔点确定确定不确定

有确定的熔点，导电、有确定的熔点，导电、没有确定的熔化温度，导

物理性质导热、光学等某些物理导热、光学等某些物理电、导热、光学等物理性质

性质表现为各向异性性质表现为各向同性表现为各向同性各向同性

多晶体的每个晶体间排

原子排列规则不规则

列不规则

典型物质石英、云母、食盐、硫酸铜玻璃、蜂蜡、松香

2、晶体的微观结构

在各种晶体中，原子（或分子、离子）都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性。

下图为在一个平面上单晶体物质微粒的排列情况，在沿不同方向所画的等长线段AB、AC、AD上物质微

粒的数目不同，线段AB上物质微粒较多，线段AD上较少，线段AC上更少。在不同方向上物质微粒的排列

情况不同导致单晶体在不同方向上物理性质的不同。

一些单晶体各向异性的例子：①云母晶体在导热性能上表现出显著的各向异性（沿不同方向传热的快

慢不同）；②方解石晶体在光的折射上表现出各向异性（沿不同方向的折射率不同）；③立方体形的铜晶体在

弹性上表现出显著的各向异性（沿不同方向的弹性不同）；④方铅矿石晶体在导电性能上表现出显著的各向

异性（沿不同方向电阻率不同）。

同一种物质也可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，有些非晶体在一定条件下也可以转化为晶体。

有的物质在不同条件下能够生成不同的晶体，因为组成它们的微粒能够按照不同规则在空间分布。

晶体具有确定熔点的原因：晶体加热到一定温度时，一部分微粒有足够的动能克服微粒间的作用力，

离开平衡位置，使规则的排列被破坏，晶体开始熔化，熔化时晶体吸收的热量全部用来破坏规则的排列，

温度不发生变化。

十、液体

1、表面张力

表面层：液体表面跟气体接触的薄层。

定义：在表面层，分子比较稀疏，分子间的作用力表现为引力，这种力使液体表面绷紧，叫做液体的

表面张力。

作用效果：液体的表面张力使液面具有收缩的趋势，使液体表面积趋于最小，而在体积相同的条件下,

球形表面积最小。

方向：总是跟液体相切，且与分界面垂直，如下图所示。

形成原因：表面层中分子间距离比液体内部分子间距离大，分子间作用力表现为引力。

表面特性：表面层分子间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面好像一层绷紧的弹性薄膜。

影响因素：边界线长度、液体的种类、温度。

例子：球形液滴、肥皂泡、毛细现象、浸润等。

2、浸润和不浸润

附着层分子受力：液体和固体接触时，附着层的液体分子除受液体内部的分子吸引外，还受到固体分

子的吸引。

浸润：一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上的现象。原因：当固体分子吸引力大于液体内

部分子力时，这时表现为液体浸润固体。

不浸润：一种液体不会润湿某种固体，不会附着在这种固体的表面上的现象。原因：当固体分子吸引

力小于液体内部分子力时，这时表现为液体不浸润固体。

3、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。

原因：如下图所示，甲是浸润情况，此时管内液面呈凹形，因为液体的表面张力的作用，液体会受到

向上的作用力，因而管内液面要比管外高；乙是不浸润情况，管内液面呈凸形，表面张力的作用使液体受

到向下的力，因而管内液面比管外低。

4、液晶

介于固态和液态之间的一种物质状态。

特点：具有液体的流动性，在一定程度上具有晶体分子的规则排列的性质；具有晶体的光学各向异性,

液晶分子的排列不稳定，微小的外界变动都会改变分子排列，从而改变液晶的某些性质。

微观结构：从某个方向上看，其分子排列比较整齐，但从另一方向看，分子的排列是杂乱无章的。

液晶分子的位置无序使它像液体，排列有序使它像晶体。

核心考点03热力学定律

一、功、热和内能的改变

1、绝热过程

系统不从外界吸热，也不向外界放热的过程。

2、功和内能的关系

功与内能的改变：在热力学系统的绝热过程中，当系统从状态1经过绝热过程达到状态2时，内能的

变化量/U=U2-U„等于外界对系统所做的功W,即/U=W./U=W的适用条件是绝热过程。

在绝热过程中：外界对系统做功，系统的内能增加；系统对外做功，系统的内能减少。

做功改变物体内能的过程是其他形式的能（如机械能）与内能相互转化的过程。

两者区别：①功是过程量，内能是状态量；②物体的内能大，并不意味着做功多。在绝热过程中，只

有内能变化越大时，对应着做功越多；③在绝热过程中，做功一定能引起内能的变化。

3、热和内能的关系

热从高温物体传到了低温物体。

热传递的三种方式：热传导、热对流和热辐射。

热传递的条件：存在温度差。

热与内能的改变：当系统从状态1经过单纯的传热达到状态2时，内能的变化量必等于外

界向系统传递的热量0,即

热传递改变物体的内能的实质：内能从一个物体转移到另一个物体或者从一个物体的高温部分转移到

低温部分，在这个过程中，吸收热量的物体内能增加；放出热量的物体内能减少，内能转移的多少由热量

来量度，即AU=。。

4、做功和传热在改变物体内能上的区别与联系

比较项目做功传热

外界对物体做功，物体的内能增加;物体吸收热量，内能增加；物

内能变化

物体对外界做功，物体的内能减少体放出热量，内能减少

不同物体间或同一物体的不

物理实质其他形式的能与内能之间的转化

同部分之间内能的转移

相互联系做一定量的功或传递一定量的热量在改变内能的效果上是相同的

二、热力学第一定律

1、内容

一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。

理解：①做功和热传递在改变系统内能上是等效的；②热传递过程是系统与外界之间内能的转移；③

做功过程是系统与外界之间的其他形式能量与内能的相互转化。

2、表达式

AU=Q+W.

热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种改变内能过程是等效的，而且给出了内能的变化量和

做功与热传递之间的定量关系。此定律是标量式，应用时热量的单位应统一为国际单位制中的焦耳。

符号的规定如下表所示。

符号WQ\u

+外界对物体做功物体吸收热量内能增加

—物体对外界做功物体放出热量内能减少

3、应用

若过程是绝热的，则0=0,W=AU,外界对物体做的功等于物体内能的增加。

若过程的始末状态物体的内能不变，即△"=(),则少+。=0或少=一0,外界对物体做的功等于物体

放出的热量

若过程中不做功，即少=0,则。=△",物体吸收的热量等于物体内能的增加。

【注意】应用热力学第一定律时要明确研究的对象是哪个物体或者是哪个热力学系统。进行计算时，

要依照符号法则代入数据，对结果的正、负也同样依照规则来解释其意义。

4、热力学第一定律与图像的综合应用

气体的状态变化可由图像直接判断或结合理想气体状态方程叱=C分析。

T

气体的做功情况、内能变化及吸放热关系可由热力学第一定律分析：①由体积变化分析气体做功的情

况：体积膨胀，气体对外做功；气体被压缩，外界对气体做功；②由温度变化判断气体内能变化：温度升

高，气体内能增大；温度降低，气体内能减小；③由热力学第一定律/少判断气体是吸热还是放热;

④在P—『图像中，图像与横轴所围面积表示对外或外界对气体整个过程中所做的功。

5、热力学第一定律与气体实验定律综合问题的解题思路

明确研究对象：①气体②气缸、活塞、液柱等。

两类分析：①气体实验定律：状态量，初末态之间发生的变化；②热力学定律：做功情况，吸、放热

情况，内能变化情况。

选择规律