（3）当r＝r0时，分子势能最小。
三、内能
1．定义：
物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和。
2．决定因素：
物体的内能由物质的量、温度、体积共同决定。
3．分子的平均动能
（1）温度是大量分子无规则热运动的宏观表现，具有统计意义。
温度升高，分子的平均动能增大，但不是每个分子的动能都增大，个别分子的动能可能减小，但总体上所有分子的动能之和一定是增加的。
（2）同一温度下，不同物质的分子热运动的平均动能相同，由于不同物质的分子质量一般不同，所以平均速率一般不同。
（3）分子平均动能与物体的机械运动状态无关，物体速度大，分子平均动能不一定大。
4．分子势能与分子间距离的关系
分子势能的大小与分子间的距离有关，距离发生变化时，分子力做功，分子势能发生变化。
分子势能随分子间距离的变化情况如图所示（取无穷远处Ep为0）。
（1）当分子间的距离r＞r0时，分子势能随分子间距离的增大而增大。
（2）当分子间的距离r＜r0时，分子势能随分子间距离的减小而增大。
（3）当r＝r0时，分子势能最小。
5．分子势能的变化与分子力做功的关系
（1）分子力做正功，分子势能减少；分子力做负功，分子势能增加。
（2）数量关系：
W＝－ΔEp＝Ep1－Ep2
6．对内能的理解
（1）某个物体的内能在宏观上是由物质的量、温度和体积决定的；微观上由分子数、分子平均动能和分子势能决定。
（2）物体的内能跟物体的机械运动状态无关。
第二章气体
第一节气体的等温变化
一、探究气体等温变化的规律---玻意耳定律
1．内容：
一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比。
2．公式：
pV＝C或p1V1＝p2V2。
3．条件：
气体的质量一定，温度不变。
4．气体等温变化的pV图像
气体的压强p随体积V的变化关系如图所示，图线的形状为双曲线，它描述的是温度不变时的pV关系，称为等温线。
一定质量的气体，不同温度下的等温线是不同的。
5．封闭气体压强的求解方法
（1）容器静止或匀速运动时封闭气体压强的计算：
①取等压面法
根据同种液体在同一水平液面处压强相等，在连通器内灵活选取等压面。
由两侧压强相等列方程求解压强。
例如，图中同一液面C、D处压强相等，则pA＝p0＋ph。
②力平衡法
选与封闭气体接触的液柱（或活塞、汽缸）为研究对象进行受力分析，由F合＝0列式求气体压强。
（2）容器加速运动时封闭气体压强的计算：
当容器加速运动时，通常选与气体相关联的液柱、汽缸或活塞为研究对象，并对其进行受力分析，然后由牛顿第二定律列方程，求出封闭气体的压强。
如图所示，当竖直放置的玻璃管向上加速运动时，对液柱受力分析有：
pS－p0S－mg＝ma得p＝p0＋
。
第二节气体的等压变化和等容变化
一、气体的等容变化
1．等容变化：
一定质量的某种气体，在体积不变时，压强随温度的变化。
2．查理定律
（1）内容：
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。
（2）表达式：
＝C或
＝
。
（3）适用条件：
①气体的质量不变；②气体的体积不变。
3．等容线：
一定质量的气体，在体积不变时，其pT图像是一条过原点的直线叫做等容线。
二、气体的等压变化
1．等压变化：
一定质量的某种气体，在压强不变时，体积随温度的变化。
2．盖－吕萨克定律
（1）内容：
一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，体积V与热力学温度T成正比。
（2）表达式：
V＝CT或
＝C或
＝
。
（3）适用条件：
①气体的质量不变；②气体的压强不变。
3．等压线：
一定质量的气体，在压强不变时，其VT图像是一条过原点的直线叫做等压线。
4．液柱或活塞移动类问题分析思路
（1）先假设液柱或活塞不发生移动，两部分气体均做等容变化。
（2）对两部分气体分别用查理定律的分比形式Δp＝
p，求出每部分气体压强的变化量Δp，并加以比较。
（3）如果液柱或活塞两端的横截面积不相等，则应比较液柱或活塞两端的受力变化ΔpS。
5.盖—吕萨克定律的推论：
一定质量的气体，从初状态（V、T）开始，发生等压变化，其体积变化ΔV和温度的变化ΔT间的关系为
＝
或ΔV＝
·V。
6．pT图像与VT图像的比较
不同点
图像
纵坐标
压强p
体积V
斜率意义
体积的倒数，斜率越大，体积越小，V4＜V3＜V2＜V1
压强的倒数，斜率越大，压强越小，p4＜p3＜p2＜p1
相同点
①都是一条通过原点的倾斜直线
②横坐标都是热力学温度T
③都是斜率越大，气体的另外一个状态参量越小
7．三大气体实验定律
（1）玻意耳定律（等温变化）：
p1V1＝p2V2或pV＝C（常数）。
（2）查理定律（等容变化）：
＝
或
＝C（常数）。
（3）盖—吕萨克定律（等压变化）：
＝
或
＝C（常数）。
第三节理想气体的状态方程
一、理想气体
1．定义：
在任何温度、任何压强下都严格遵从气体实验定律的气体。
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时，可以把实际气体当成理想气体来处理。
二、理想气体的状态方程
1．内容：
一定质量的某种理想气体，在从一个状态变化到另一个状态时，压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变。
2．公式：
＝
或
＝C（恒量）。
3．适用条件：
一定质量的理想气体。
第四节气体热现象的微观意义
一、气体温度和气体压强的微观意义
1．气体温度的微观意义
（1）温度越高，分子的热运动越剧烈。
（2）理想气体的热力学温度T与分子的平均动能
k成正比，即：
T＝a
k（式中a是比例常数），因此可以说，温度是分子平均动能的标志。
（3）规律：
在一定温度下，气体分子速率呈“中间多两头少”的分布；
当温度升高时，“中间多两头少”的分布规律不变，气体分子的平均速率增大，分布曲线的峰值向速率大的一方移动；
当温度升高时，对某一分子在某一时刻的速率不一定增加，但大量分子的平均速率一定增加，而且“中间多”的分子速率值在增加。
2．气体压强的微观意义
（1）气体的压强是大量气体分子频繁地碰撞容器而产生的。
（2）影响气体压强的两个微观因素：
一个是气体分子的平均动能，一个是分子的密集程度。
二、对气体实验定律的微观解释
玻意耳定律
一定质量的气体，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，分子的密集程度增大，气体的压强就增大，反之，压强减小
查理定律
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，反之，压强减小
盖—吕萨克定律
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小，才能保持压强不变
1．决定气体压强大小的因素
（1）微观因素：
①气体分子的密集程度：
气体分子密集程度（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气体分子的平均动能：
气体的温度高，气体分子的平均动能就大，每个气体分子与器壁碰撞时（可视为弹性碰撞）给器壁的冲力就大；从另一方面讲，分子的平均速率大，在单位时间内器壁受气体分子撞击的次数就多，累计冲力就大，气体压强就越大。
（2）宏观因素：
①与温度有关：
温度越高，气体的压强越大。
②与体积有关：
体积越小，气体的压强越大。
第三章固体、液体和物态变化
第一、二节固体液体
1.沿各个方向的物理性质不同的现象叫各向异性，沿各个方向的物理性质都一样的，叫各向同性。
单晶体是各向异性的，多晶体、非晶体是各向同性的。
2．液体的微观结构：
分子之间距离很小，分子间作用力比固体分子间作用力小。
3．表面张力：
由于液体表面层分子间比较稀疏，分子间的作用力表现为相互吸引力，使液体表面绷紧。
4．一种液体润湿并附着在固体表面上的现象叫浸润；一种液体不会润湿某种固体，也不会附着在这种固体表面上的现象叫不浸润。
5．浸润液体在细管中上升、不浸润液体在细管中下降的现象叫毛细现象。
6．液晶既具有流动性，又具有光学性质的各向异性。
第三、四节饱和汽与饱和汽压物态变化中的能量交换
一、饱和汽与饱和汽压
1.动态平衡：
回到水中的分子数等于从水面飞出的分子数。
宏观上：
蒸发停止微观上：
动态平衡。
2.饱和汽：
与液体处于动态平衡的蒸汽。
饱和汽压：
饱和汽的压强叫饱和汽压。
3.温度越高，水的饱和汽压越大。
二、绝对湿度与相对湿度
1.绝对湿度：
空气中所含水蒸气的压强。
2.相对湿度：
相对湿度=
。
3.我们感觉到的空气的干湿程度是相对湿度。
相对湿度越小，空气越干燥。
相对湿度越大，空气越潮湿。
4.湿度计：
干湿泡湿度计。
三、熔化热与汽化热
1．熔化热
（1）定义：
某种晶体熔化过程中所需的能量与其质量之比，称做这种晶体的熔化热。
（2）一定质量的晶体，熔化时吸收的热量与凝固时放出的热量相等。
（3）不同晶体有不同的结构，要破坏不同物质的结构，所需的热量就不同，故不同晶体的熔化热也不同。
（4）非晶体没有确定的熔化热。
2．汽化热
（1）定义：
某种液体汽化成同温度的气体时所需的能量与其质量之比，叫做这种物质在这个温度下的汽化热。
（2）温度越高，汽化热越小；压强越高，汽化热越大。
第四章热力学定律
第一、二节功和内能热和内能
1.绝热过程：
系统只由于外界对它做功而与外界交换能量，它不从外界吸热，也不向外界放热的过程。
2．绝热过程中系统内能的增加量等于外界对系统所做的功，即ΔU＝W。
3．热传递：
热量从物体的高温部分传递到低温部分，或从高温物体传递给低温物体的过程。
4．系统在单纯的传热过程中，内能的增量ΔU等于外界向系统传递的热量Q，即ΔU＝Q。
5．做功和热传递是改变内能的两种方式且具有等效性，但二者实质不同。
第三节热力学第一定律
1.热力学第一定律：
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的功的和。
2．热力学第一定律的表达式ΔU＝Q＋W，要熟悉其符号法则。
符号
W
Q
ΔU
＋
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．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别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。
4．第一类永动机不可能制成，因为它违背了能量守恒定律。
5.几种特殊情况
（1）若过程是绝热的，即Q＝0，则ΔU＝W，物体内能的增加量等于外界对物体做的功。
（2）若过程中不做功，即W＝0，则ΔU＝Q，物体内能的增加量等于物体从外界吸收的热量。
（3）若过程的始末状态物体的内能不变，即ΔU＝0，则W＝－Q（或Q＝－W），外界对物体做的功等于物体放出的热量（或物体吸收的热量等于物体对外界做的功）。
6．判断是否做功的方法
一般情况下外界对物体做功与否，需看物体的体积是否变化。
（1）若物体体积增大，表明物体对外界做功，W<0。
（2）若物体体积减小，表明外界对物体做功，W>0。
7．应用热力学第一定律解题的思路
（1）首先应明确研究对象是哪个物体或者是哪个热力学系统。
（2）分别找出题目中研究对象吸收或放出的热量；外界对研究对象所做的功或研究对象对外界所做的功；研究对象内能的增加量或减少量。
（3）根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W列出方程进行求解。
（4）特别注意物理量的正负号及其物理意义。
第四节热力学第二定律
一．自然过程的方向性
1．热传导具有方向性：
热量会自发地从高温物体传给低温物体。
2．气体的扩散现象具有方向性。
3．机械能和内能的转化过程具有方向性：
物体在水平面上运动，因摩擦而逐渐停止下来，但绝不可能出现物体吸收原来传递出去的热量后，在地面上重新运动起来。
4．气体向真空膨胀具有方向性：
气体可自发地向真空容器膨胀，但绝不可能出现气体自发地从容器中流出，容器变为真空。
5．一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。
6．热力学第二定律：
反映宏观自然过程的方向性的定律。
二、热力学第二定律的两种表述
1．克劳修斯表述：
热量不能自发地从低温物体传到高温物体，这就是热力学第二定律的克劳修斯表述，阐述的是热传递的方向性。
2．开尔文表述：
不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。
（即机械能与内能转化具有方向性）。
热机的效率：
热机输出的机械功W与燃料产生的热量Q的比值，即η＝
，W3．对热力学第二定律的理解
热力学第二定律的两种表述是等价的，也可以表述为：
气体向真空的自由膨胀是不可逆的。
4．第二类永动机
（1）定义：
只从单一热库吸收热量，使之完全变为功而不引起其他变化的热机。
（2）第二类永动机不可能制成的原因：
虽然第二类永动机不违反能量守恒定律，但大量的事实证明，在任何情况下，热机都不可能只有一个热库，热机要不断地把吸取的热量变为有用的功，就不可避免地将一部分热量传给低温热库。
第五、六节热力学第二定律的微观解释
1.热力学第二定律的微观意义：
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。
2．热力学第二定律可叫做熵增加原理：
在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小。
3．能量耗散虽然不会导致能量总量的减少，却会导致能量品质的降低，实际上是将能量从高度有用的高品质形式降低为不大可用的低品质形式。
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