高考物理热的计算方法
高中常用物理公式的热学
常考的六个热学知识点
第一，分子运动理论
1.物质是由大量分子组成的
2.分子无休止地做随机热运动。
(1)分子从未停止做无规热运动的实验事实:扩散现象和布朗运动。
(2)布朗运动
布朗运动是悬浮在液体(或气体)中的固体颗粒的不规则运动。布朗运动不是分子本身的运动，而是间接反映了液体(气体)分子的不规则运动。
(3)实验中画的虚线并不是粒子运动的真实轨迹。
因为图中每一条虚线都是每30秒观察到的粒子位置的连线，即使在这短短的30秒内，小粒子的运动也是极不规律的。
(4)布朗运动的成因
当大量液体分子(或气体)无休止地不规则运动时，对悬浮粒子的不平衡冲击就是布朗运动的原因。简而言之，液体(或气体)分子无休止的随机运动就是布朗运动的起因。
(5)影响布朗运动强度的因素
固体颗粒越小，温度越高，液体分子在固体颗粒周围的运动越不规则，颗粒碰撞越不平衡，布朗运动越剧烈。
(6)在液体(或气体)中能做布朗运动的粒子非常小，一般在10-6m的数量级，肉眼看不见，必须借助显微镜。
3.分子之间有相互作用。
(1)分子之间的引力和斥力同时存在，实际分子力是分子引力和斥力的合力。
分子间的引力和斥力只与分子间的距离(相对位置)有关，与分子的运动状态无关。
(2)分子间的引力和斥力均随分子间距离r的增大而减小，随分子间距离r的减小而增大，但斥力变化快于引力。
(3)分子力f与距离r的关系如下图所示。
4.物体的内部能量
(1)分子做热运动的动能称为分子动能。温度是物体分子热运动平均动能的标志。
(2)由分子间的相对位置决定的势能称为分子势能。分子力做正功时分子势能减小；当分子力为负时，分子势能增加。当r=r0时，即分子势能最小。无论R从r0增大还是减小，分子势能都会增大。如果分子间距离无限大时分子势能为零，分子势能随分子间距离变化的图像如上图所示。
(3)物体中所有做热运动的分子的动能和分子势能之和，称为物体的内能。物体的内能与物体的温度、体积、数量有关，而固定质量的理想气体的内能只与温度有关。
(4)内能和机械能:运动形式不同，内能对应分子的热运动，机械能对应物体的机械运动。物体的内能和机械能在一定条件下可以相互转化。
第二，坚实
1.晶体和无定形的
(1)从外观上看，晶体具有确定的几何形状，而无定形的则没有。
(2)在物理性质上，晶体是各向异性的，而非晶材料是各向同性的。
(3)晶体有一个确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点。
(4)晶态和非晶态不是绝对的，在一定条件下可以相互转化。比如结晶硫如果加热熔化(温度不超过300℃)，然后倒入冷水中，就会变成柔软的无定形硫，过一段时间就会转化为结晶硫。
2.多晶和单晶
单晶颗粒是单晶，无序组合在一起的单晶是多晶体。多晶体是各向同性的。
3.晶体的各向异性及其微观解释。
物理上，晶体是各向异性的，而非晶是各向同性的。一般来说，物理性质包括弹性、硬度、导热性、导电性、光折射性等等。晶体的各向异性是指晶体的物理性质在不同的方向上是不同的，即测试晶体在不同方向上的物理性质时，测量结果是不同的。需要注意的是，晶体是各向异性的，并不是说每个晶体都能在所有物理性质上表现出各向异性。晶体内部结构的规律性和不同方向上物质粒子的不同排列导致了晶体的各向异性。
第三，液体
1.液体的微观结构和物理性质
从宏观的角度来看
因为液体介于气体和固体之间，液体和固体一样有一定的体积，不容易压缩，气体没有形状和流动性。
(2)从微观上看，它具有以下特点。
(1)液体分子密集堆积在一起，体积不易压缩；
②分子间距接近固体分子，相互作用力大；
(3)液体分子在一个小区域内有规律地排列，这个小区域是临时形成的，边界和大小随时变化，排列无序，所以液体呈现各向同性；
(4)液体分子的热运动虽然与固体分子相似，但它们没有长期固定的平衡位置，可以在液体中运动，因此表现出流动性，传播速度比固体分子快。
2.液体的表面张力
如果在液体表面任意画一条线，线两边液体之间的力就是重力，它的作用是使液体表面紧密，所以叫做液体的表面张力。
特别提醒:
(1)的表面张力使液体自动收缩。由于表面张力，液体的表面趋于收缩到最小，表面张力的方向与液面相切。
(2)表面张力形成的原因是表面层(液体接触空气的薄层)中分子间的距离较大，分子间的相互作用表现为吸引。
(3)表面张力不仅与边界线的长度有关，还与液体的种类和温度有关。
第四，液晶
液晶的物理性质
液晶具有液体的流动性和晶体的光学各向异性。
2.液晶分子的排列特征
液晶分子的无序位置使其看起来像液体，但排列有序，使其看起来像晶体。
3.液晶的光学特性对外部条件的变化反应迅速。
液晶分子的排列是不稳定的，外界条件和轻微的变化都会引起液晶分子排列的变化，所以改变液晶的一些性质，如温度、压力、摩擦力、电磁作用、容器表面的差异等，都可以改变液晶的光学性质。
例如计算器的显示屏，施加电压的液晶从透明状态变为混浊状态。
动词 （verb的缩写）气体
1.气体状态参数
(1)温度:温度宏观上表示一个物体的冷热程度；微观上，它是分子平均动能的标志。
热力学温度是国际单位制中的基本量之一，符号为T，单位为K(开尔文)；摄氏温度是导出单位，符号T，单位是摄氏度(摄氏)。关系为t=T-T0，其中T0=273.15K。两个温度的关系可以表示为:T = t+273.15K和？T =？t，需要注意的是，两种单位制下每一度的间隔是相同的。
0K是低温的极限，意味着所有的分子都已经停止热运动。可以无限接近，但永远达不到。
气体分子速度分布曲线；
图像显示了不同速度的气体分子在分子总数中所占的百分比。图像下的面积可以表示为分子总数。
特点:在同一温度下，分子总是呈现“中间多两端少”的分布特点，即中等速度的分子所占比例最大，速度极大和极小的分子所占比例相对较小；温度越高，高速度的分子越多；当曲线最大值对应的速度值向增加速度的方向移动时，曲线会变宽，高度降低，变平。
(2)体积:气体总是充满它所在的容器，所以气体的体积总是等于装有气体的容器的体积。
(3)压力:气体的压力是大量气体分子与壁面频繁碰撞而产生的。
(4)气体压力的微观意义:大量热运动不规则的气体分子频繁、连续地与壁面碰撞，产生气体压力。单个分子对撞机壁的冲量是短暂的，但是大量的分子与壁频繁碰撞，会对壁产生连续均匀的压力。所以从分子动力学理论的角度来看，气体的压强就是大量气体分子作用在单位面积壁面上的平均力。
(5)决定气体压力的因素:
①微观因素:气体压力由气体分子的密度和平均动能决定；
A.气体分子密度越大(即单位体积内气体分子的数量)，单位时间内单位面积内与壁面碰撞的分子越多；
B.随着气体温度的升高，气体分子的平均动能增大，各气体分子对壁面的冲击(可视为弹性冲击)更大；另一方面，气体分子的平均速度越高，单位时间内撞击壁面的次数越多，累积冲量越大。
②宏观因素:气体体积增大，分子密度减小。在这种情况下，如果温度不变，气体压力下降；如果温度降低，气体压力进一步降低；如果温度升高，气体压力可能保持不变，也可能发生变化，这取决于体积变化和温度变化这两个因素中哪一个占主导地位。
2.气体实验定律
3.气体实验定律的微观解释
(1)玻意耳定律的微观解释
在一定质量的理想气体中，分子总数是一定的。当温度不变时，分子的平均动能不变，气体的体积缩小到原来的几分之一，气体的密度增大到几倍，所以压力增大到几倍，反之亦然，所以气体的压力与体积成反比。
(2)查理定律的微观解释。
一定质量的理想气体，表明气体的总分子数n不变；当气体体积v不变时，单位体积内的分子数不变；气体温度升高，意味着分子的平均动能增加，单位时间内单位面积分子与壁面碰撞的次数增加，每次与壁面碰撞产生的平均冲量增加，所以气体压力P会增加。
(3)封面？吕萨克定律的微观解释
对于一定质量的理想气体，当温度升高时，气体分子的平均动能增加；要保持压强不变，就要减少单位体积的分子数，也就是增加气体的体积。
六、热力学定律
1.热力学第零定律(热平衡定律):如果两个系统分别与第三个系统处于热平衡，那么这两个系统一定相互处于热平衡。
(1)功和热传递都能改变物体的内能。换句话说，做功和传热相当于改变一个物体的内能。但从能量转化和守恒的角度看，又有区别:功是其他能量与内能之间的转化，功是内能转化的度量；热传递是内部能量之间的传递，热量是内部能量传递的量度。
(2)符号定律:随着体积的增大，气体对外做功，w为“一”；体积减小时，外界对气体做功，w为“+”。气体从外界吸热，q为“+”；气体向外界放热，q为“一”。随着温度的升高，内能增量DE为“+”；温度降低，内能降低，德取“一”。
(3)三种特殊情况:
l等温变化DE=0，即W+Q=0。
l绝热膨胀或压缩:Q=0，即W=DE。
l等容变差:W=0，Q=DE。
(4)从图中讨论理想气体的功、热和内能。
3.热的第二定律
(1)第二种永动机是做不出来的(满足能量守恒定律，但违反热力学第二定律)。
本质:涉及热现象(自然界中)的宏观过程是定向的、不可逆的。
(2)传热方向的表达式(克劳修斯表达式):
把热量从低温物体传递到高温物体而不引起其他变化是不可能的。(热传导是定向的)
(3)机械能和内能之间转换的表达式(开尔文表达式):
不可能从单一热源吸收热量，然后全部用来做功而不引起其他变化。(机械能和内能的转换是有方向性的)。
4.热力学第三定律:热力学零度高不可攀。
5.熵增原理:在任何自然过程中，孤立系统的总熵都不会减少。
孤立系统熵增加的过程是系统热力学概率增加的过程(即无序度增加的过程)，是系统从非平衡态到平衡态的过程，是一个不可逆的过程。熵的增加表明宇宙中的物质越来越混乱无序。