《初中物理热学思维导图》

一、分子动理论

1. 物质的组成

• 概念： 一切物质由分子组成
• 基本观点：
  • 物质由大量分子组成
  • 分子很小，且不断运动（扩散现象）
  • 分子间存在间隙
• 证据：
  • 扩散现象：不同物质相互混合的现象（温度越高，扩散越快）
  • 布朗运动：悬浮在液体或气体中的微小固体颗粒的无规则运动，反映了液体或气体分子永不停息的无规则运动。（温度越高，颗粒越小，布朗运动越明显）
• 模型： 可以用微小球体模型模拟分子

2. 分子间的相互作用力

• 存在形式： 引力和斥力同时存在
• 大小关系：
  • 分子距离很远时，引力忽略不计，斥力也忽略不计
  • 分子距离稍远时，引力大于斥力，表现为引力
  • 分子距离很近时，斥力大于引力，表现为斥力
• 宏观表现：
  • 固体和液体很难被压缩（斥力）
  • 固体可以保持一定的形状和体积，液体可以保持一定的体积但形状易变（引力和斥力的平衡）
  • 物体具有内聚力（引力）

3. 内能

• 定义： 物体内部所有分子动能和分子势能的总和
• 影响因素：
  • 温度：温度越高，分子运动越剧烈，分子动能越大，内能越大
  • 物体的质量：质量越大，分子数量越多，内能越大
  • 物体的状态：相同的物质，状态不同，内能不同（例如：相同温度下，气态的内能大于液态，液态大于固态）
• 改变内能的方式：
  • 做功：对物体做功，内能增加；物体对外做功，内能减少（做功的实质是能量的转化）
  • 热传递：热量从高温物体传递到低温物体，高温物体内能减少，低温物体内能增加（热传递的实质是能量的转移）
• 区分： 内能和机械能的区别

二、温度

1. 温度的定义

• 定义： 表示物体冷热程度的物理量
• 微观意义： 物体分子运动剧烈程度的标志（温度越高，分子运动越剧烈）

2. 温度计

• 原理： 利用液体热胀冷缩的性质制成
• 常用液体： 水银、酒精、煤油
• 摄氏温度： 规定在标准大气压下，冰水混合物的温度为0℃，沸水的温度为100℃
• 读数： 注意零刻度线，注意分度值，视线与液面相平

3. 温度的测量

• 使用方法：
  • 在使用前，观察温度计的量程和分度值
  • 温度计的玻璃泡要与被测物体充分接触
  • 待温度计的示数稳定后再读数
  • 读数时，温度计的玻璃泡要仍然留在被测物体中，视线与温度计中液柱的上表面相平

三、热量

1. 热量的概念

• 定义： 在热传递过程中，传递能量的多少
• 符号： Q
• 单位： 焦耳（J）

2. 比热容

• 定义： 单位质量的某种物质，温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量
• 符号： c
• 单位： 焦耳每千克摄氏度（J/(kg·℃)）
• 物理意义： 表示物质吸热或放热能力的强弱（比热容越大，吸热或放热能力越强）
• 水的比热容的特点： 水的比热容较大，相同质量的水和其他物质，升高或降低相同的温度，水吸收或放出的热量较多；吸收或放出相同的热量，水升高或降低的温度较少。
• 应用： 海陆风、内陆气候、暖气片、散热器等

3. 热量的计算

• 吸收热量： Q_吸 = cmΔt （Δt = t_末 - t_初，t_末 > t_初）
• 放出热量： Q_放 = cmΔt （Δt = t_初 - t_末，t_初 > t_末）
• 热平衡方程： Q_吸 = Q_放 （忽略热量损失的理想情况下）

四、物态变化

1. 熔化与凝固

• 定义：
  • 熔化：物质从固态变为液态的过程
  • 凝固：物质从液态变为固态的过程
• 晶体与非晶体：
  • 晶体：有固定的熔化温度和凝固温度（熔点和凝固点）
  • 非晶体：没有固定的熔化温度和凝固温度
• 熔化吸热，凝固放热
• 熔化过程： 晶体在熔化过程中，吸收热量，温度不变，处于固液共存状态
• 凝固过程： 晶体在凝固过程中，放出热量，温度不变，处于固液共存状态
• 熔点和凝固点： 同一种晶体的熔点和凝固点相同

2. 汽化与液化

• 定义：
  • 汽化：物质从液态变为气态的过程
  • 液化：物质从气态变为液态的过程
• 汽化吸热，液化放热
• 两种汽化方式：
  • 蒸发：在任何温度下都能发生的，只发生在液体表面的汽化现象（影响因素：液体温度、液体表面积、液体上方空气的流动速度）
  • 沸腾：在一定温度下（沸点）发生的，在液体内部和表面同时进行的剧烈汽化现象
• 沸点： 液体沸腾时的温度（沸点与气压有关，气压越高，沸点越高）
• 液化的方法：
  • 降低温度（所有气体都能通过降低温度液化）
  • 压缩体积（适用于某些气体）

3. 升华与凝华

• 定义：
  • 升华：物质从固态直接变为气态的过程
  • 凝华：物质从气态直接变为固态的过程
• 升华吸热，凝华放热
• 实例：
  • 升华：碘、干冰、卫生球
  • 凝华：霜、雪

4. 水的三态变化

• 水的三种状态： 固态（冰）、液态（水）、气态（水蒸气）
• 状态变化： 理解各个状态变化过程的吸热或放热情况

五、热机

1. 热机的概念

• 定义： 利用燃料燃烧时产生的内能转化为机械能的机器
• 常见的热机： 蒸汽机、内燃机、燃气轮机、喷气发动机等

2. 内燃机

• 分类： 汽油机和柴油机
• 工作循环： 吸气、压缩、做功、排气（四个冲程）
• 能量转化： 燃料燃烧将化学能转化为内能，内能推动活塞做功，将内能转化为机械能
• 效率： 热机效率是衡量热机性能的重要指标，主要受摩擦、散热、排气等因素的影响。

3. 热机的利用与环境保护

• 热机的利用： 广泛应用于交通运输、工业生产等领域
• 环境保护： 热机在使用过程中会产生废气，对环境造成污染。需要采取措施，减少污染物的排放，例如使用清洁能源、安装尾气净化装置等。

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