选修内容3-3综合

热学是物理学的一部分，它研究热现象的规律。用来描述热现象的一个基本概念是温度，温度变化的时候，物体的许多性质都发生变化。凡是跟温度有关的现象都叫做热现象。热学知识在实际中有重要的应用。各种热机和致冷设备的研制，化工、冶金、气象的研究，都离不开热学知识。

研究热现象有两种不同的方法：一种是从宏观上总结热现象的规律，引入内能的概念，并把内能跟其他形式的能联系起来；另一种是从物质的微观结构出发，建立分子动理论，说明热现象是大量分子无规则运动的表现。这两种方法相辅相成，使人们对热现象的研究越来越深入。 把宏观和微观结合起来，是热学的特点。学习中要注意统计思想在日常生活和解释自然想象中的普遍意义。

（一）高中热学的基础理论

高中热学的基础理论包括两部分：一是分子动理论，分子动理论提供了从微观角度研究热学问题的理论基础；二是能量转化和守恒定律．具体应用到热学问题的是包括物体内能的热力学第一定律，提供了从宏观角度研究热学问题的理论基础．它表明，从分子动理论出发可以得到对应于分子运动存在着一种新形式的能，即物体的内能．物体的内能改变，可以通过做功和热传递来实现，并遵守热力学第一定律．它们分别提供了从微观角度和宏观角度认识热现象的理论根据．但是，它们仍然是以实验和观察为基础的．以实验为基础，建立物理模型进行推理认识微观结构的方法，是物理的重要方法．

对物质微观结构的认识，往往是通过宏观的物理实验，提出科学假说和模型，进行分析推理得出的．一个典型的事例就是布朗运动的分析和解释．

（二）力热综合问题

在力热综合问题中，研究对象主要选封闭气体及封闭气体的活塞或液柱。对于封闭气体，可以根据过程特征选用气体定律建立方程；对于活塞或液柱，可根据运动状态由平衡条件或牛顿第二定律建立方程。这两个方程的联系在于气体的压强与活塞受力，气体压强是联系力学规律和热学规律之间的桥梁．

（三）固体、液体和气体

1、固体

固体可分为晶体和非晶体两大类，晶体分子或离子按一定的空间点阵排列。晶体可分为单晶体和多晶体，通常说的晶体及性质是指单晶体，多晶体的性质与非晶体类似。晶体的空间点阵说明其物理性质的各向异性。晶体与非晶体的区别主要表现在：

（1）晶体具有天然的规则的几何形状，而非晶体无此特点。

（2）晶体在不同方向上物理性质不同，而非体各方向上物理性质相同。

2、液体

（1）液体与气体接触的表面有收缩的趋势，液面内相邻两部分之间的彼此相互吸引力叫表面张力。

（2）液体与固体接触的表面存在着附着层，由于附着层有收缩和扩展两种趋势，形成液体对固体有浸润和不浸润现象。

（3）毛细现象是液体对固体浸润和不浸润现象在细管中的体现。毛细现象在日常生活中经常出现。

3、气体分子运动的特点

气体分子间的距离较大，分子间的相互作用力很微弱； 分子间的碰撞十分频繁；分子沿各个方向运动的机会均等；分子的速率按一定规律分布（"中间多，两头少"）。

理想气体的分子间作用力为零，分子势能为零，所以理想气体的内能等于分子动能．那么