2024年3月15日发(作者：稽幻桃)

高中物理热学部分（选修3—4）基础知识总结

分子动理论与热力学定律

一、基础概念和规律

1、扩散：物质分子彼此进入对方的现象扩散现象。

①固、液、气均能发生扩散现象。

②扩散现象能主要是证明分子是永不停息地在做无规则运动，同时也说明了分子间有间隙。

③扩散现象与温度有关，温度高扩散现象显著。

2、布朗运动：微粒（或颗粒）的无规则的运动，叫做布朗运动。

①布朗运动的轨迹是每隔一定时间位置记录与位置连线，不是微粒的真实轨迹，更不是分子的轨迹，

微粒某时刻可能在其连线上也可能不在其连线上。

②布朗运动是微粒的运动，微粒不是分子，布朗运动不是分子的运动，但它间接证明了液体分子是

永不停息地在做无规则运动。

③布朗运动的形成原因是微粒受液体分子撞击力的合力不平衡而引起的。

④布朗运动的显著程度与温度和微粒大小有关，温度越高、微粒越小，布朗运动越明显。

3、分子力：一个分子受相邻分子的引力与斥力的合力叫分子力。

①水和酒精混和液体积减小、气体很容易被压缩、扩散现象等，均说明分子间有间隙；物体很难被

拉伸和无限压缩，说明分子间有既存在引力又丰存在斥力。

②分子间引力和斥力都随分子间距离增大而减小，且总是斥力减

小得快。

③当分子间距离

rr

0

(平衡距离)时,斥力大于引力,分子力(即合

力)表现为斥力；当分子间距离

rr

0

(分子间距离)时，斥力等于

引力,分子力为零；当分子间距离

rr

0

时,引力大于斥力,分子力

(即合力)表现为引力。

-9

④由于分子间距离增大，斥力总是减小得快，且分子间距离为分子直径10倍（即10m时），分子力

为0，各力随距离变化图线如图示（Y轴负半轴表正值引力）

4、分子势能

①判断分子势能增减的依据是分子力（合力）做功，正功减小，负功增加。

②由分子力随分子间距离变化图象可知，当分子间距离从

rr

0

到

rr

0

的过程中，分子力（为引力）

做正功，分子势能减小，分子动能增加（势能动能相互转化，总能量不变）；当分子间距离从

rr

0

继续减小的过程中，分子力（为斥力）做负功，分子势能增加，分子动能减小；由此可知，分子间

距离从

rr

0

时分子势能最小，动能最大，其图象如图示（负轴为

负分子势能）

5、分子平均动能：所有分子动能的平均值。

①温度是平均动能的标志；即无论是否同种物质，也无论物质的量

是否相等，只要温度高则该物质的平均动能就越大，反之亦然。

1

②A、B两物质温度高的分子平均动能大.但各分子质量未知,所以不能得出平均动能大的其分子的平

均速率也大。

6、内能：物体内所有分子动能与分子势能之和叫做物体的内能。

①物体的内能与温度（决定动能）和体积（决定分子势能）有关。

②物体内能的改变（其变化量或增量为

U

）可以通过其相关因素，即做功和热传递进行，其关系

为热力学第一定律。第一类永动机不可能能制成。

③理想气体的内能只与温度有关，即温度不变内能不变。

7、热力学第零定律：若两个热力学系统均与第三个系统处于热平衡状态，此两个系统也必互相处于

热平衡。

8、热力学第一定律：

①定律内容：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定律公式：

UQW

③式中当外界对系统传热和做正功时，

Q

与

W

均取正值，反之取负值，若计算得出

U

为负,则表

示内能减少，为正表示内能增加；同理，若求得

Q

为正表示系统为吸热，负为放热，求得

W

为正,

表示外界对系统做正功，负为系统对外界做负功。

④热力学第一定律也可表述为：第一类永动机不可能制成。

9、热力学第二定律：反映宏观自然过程的方向性的定律叫热力学第二定律。

①热力学第二定律的几种表述（所有表述是等价的，即有相同内含或相似意思）

克劳修斯表述:

不可能把热量从低温物体传向高温物体而不引起其它变化。

开尔文表述:

不可能制成一种循环动作的热机，从单一热源取热，使之完全变为功而不引起其它变化。或表述为

第二类永动机不可能实现 。

扩散现象表述:

气体向真空的自由膨胀是不可逆的。

熵增加原理表述:

孤立系统的熵永不自动减少，熵在可逆过程中不变，在不可逆过程中增加。

②热力学第二定律的意义

指出了大量分子参与的宏观过程具有方向性；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；说明了第二类第二类永动机不可能制成。

0

10、、热力学第三定律：绝对零度（即—273C）不可能达到。

11、熵（可理解为无序）：表征系统内混乱（或无序）程度的物理量，是宏观态数目的对数函数。

意义：在任何自然过程中，孤立系统总熵不会减少，总是从熵小的状态向熵大的方向发展，即

熵总是增加，当系统达到热力学平衡态时，熵值最大。

12、能量耗散：指能源被应用后品质降低或最终散失到大气中不能再回收应用，。

13、固体、液体和气体性质概述

①晶体：整个物体由小晶粒组成，有固定溶点；分多晶体和单晶体，注意金属是多晶体，有些晶体

在导热、导电和传光方面有各向异性；同一元素因原子空间上周期性排列不同能形成不同晶体，如

石墨和金刚石。

②非晶体：物体宏观上表现出连续性，没有固定溶点，如玻璃、沥青和橡胶。晶体和非晶体在一定

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2024年3月15日发(作者：稽幻桃)

高中物理热学部分（选修3—4）基础知识总结

分子动理论与热力学定律

一、基础概念和规律

1、扩散：物质分子彼此进入对方的现象扩散现象。

①固、液、气均能发生扩散现象。

②扩散现象能主要是证明分子是永不停息地在做无规则运动，同时也说明了分子间有间隙。

③扩散现象与温度有关，温度高扩散现象显著。

2、布朗运动：微粒（或颗粒）的无规则的运动，叫做布朗运动。

①布朗运动的轨迹是每隔一定时间位置记录与位置连线，不是微粒的真实轨迹，更不是分子的轨迹，

微粒某时刻可能在其连线上也可能不在其连线上。

②布朗运动是微粒的运动，微粒不是分子，布朗运动不是分子的运动，但它间接证明了液体分子是

永不停息地在做无规则运动。

③布朗运动的形成原因是微粒受液体分子撞击力的合力不平衡而引起的。

④布朗运动的显著程度与温度和微粒大小有关，温度越高、微粒越小，布朗运动越明显。

3、分子力：一个分子受相邻分子的引力与斥力的合力叫分子力。

①水和酒精混和液体积减小、气体很容易被压缩、扩散现象等，均说明分子间有间隙；物体很难被

拉伸和无限压缩，说明分子间有既存在引力又丰存在斥力。

②分子间引力和斥力都随分子间距离增大而减小，且总是斥力减

小得快。

③当分子间距离

rr

0

(平衡距离)时,斥力大于引力,分子力(即合

力)表现为斥力；当分子间距离

rr

0

(分子间距离)时，斥力等于

引力,分子力为零；当分子间距离

rr

0

时,引力大于斥力,分子力

(即合力)表现为引力。

-9

④由于分子间距离增大，斥力总是减小得快，且分子间距离为分子直径10倍（即10m时），分子力

为0，各力随距离变化图线如图示（Y轴负半轴表正值引力）

4、分子势能

①判断分子势能增减的依据是分子力（合力）做功，正功减小，负功增加。

②由分子力随分子间距离变化图象可知，当分子间距离从

rr

0

到

rr

0

的过程中，分子力（为引力）

做正功，分子势能减小，分子动能增加（势能动能相互转化，总能量不变）；当分子间距离从

rr

0

继续减小的过程中，分子力（为斥力）做负功，分子势能增加，分子动能减小；由此可知，分子间

距离从

rr

0

时分子势能最小，动能最大，其图象如图示（负轴为

负分子势能）

5、分子平均动能：所有分子动能的平均值。

①温度是平均动能的标志；即无论是否同种物质，也无论物质的量

是否相等，只要温度高则该物质的平均动能就越大，反之亦然。

1

②A、B两物质温度高的分子平均动能大.但各分子质量未知,所以不能得出平均动能大的其分子的平

均速率也大。

6、内能：物体内所有分子动能与分子势能之和叫做物体的内能。

①物体的内能与温度（决定动能）和体积（决定分子势能）有关。

②物体内能的改变（其变化量或增量为

U

）可以通过其相关因素，即做功和热传递进行，其关系

为热力学第一定律。第一类永动机不可能能制成。

③理想气体的内能只与温度有关，即温度不变内能不变。

7、热力学第零定律：若两个热力学系统均与第三个系统处于热平衡状态，此两个系统也必互相处于

热平衡。

8、热力学第一定律：

①定律内容：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定律公式：

UQW

③式中当外界对系统传热和做正功时，

Q

与

W

均取正值，反之取负值，若计算得出

U

为负,则表

示内能减少，为正表示内能增加；同理，若求得

Q

为正表示系统为吸热，负为放热，求得

W

为正,

表示外界对系统做正功，负为系统对外界做负功。

④热力学第一定律也可表述为：第一类永动机不可能制成。

9、热力学第二定律：反映宏观自然过程的方向性的定律叫热力学第二定律。

①热力学第二定律的几种表述（所有表述是等价的，即有相同内含或相似意思）

克劳修斯表述:

不可能把热量从低温物体传向高温物体而不引起其它变化。

开尔文表述:

不可能制成一种循环动作的热机，从单一热源取热，使之完全变为功而不引起其它变化。或表述为

第二类永动机不可能实现 。

扩散现象表述:

气体向真空的自由膨胀是不可逆的。

熵增加原理表述:

孤立系统的熵永不自动减少，熵在可逆过程中不变，在不可逆过程中增加。

②热力学第二定律的意义

指出了大量分子参与的宏观过程具有方向性；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；说明了第二类第二类永动机不可能制成。

0

10、、热力学第三定律：绝对零度（即—273C）不可能达到。

11、熵（可理解为无序）：表征系统内混乱（或无序）程度的物理量，是宏观态数目的对数函数。

意义：在任何自然过程中，孤立系统总熵不会减少，总是从熵小的状态向熵大的方向发展，即

熵总是增加，当系统达到热力学平衡态时，熵值最大。

12、能量耗散：指能源被应用后品质降低或最终散失到大气中不能再回收应用，。

13、固体、液体和气体性质概述

①晶体：整个物体由小晶粒组成，有固定溶点；分多晶体和单晶体，注意金属是多晶体，有些晶体

在导热、导电和传光方面有各向异性；同一元素因原子空间上周期性排列不同能形成不同晶体，如

石墨和金刚石。

②非晶体：物体宏观上表现出连续性，没有固定溶点，如玻璃、沥青和橡胶。晶体和非晶体在一定

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