物理竞赛热学气体动理论 固体 液体 物态变化
初中物理竞赛教程(基础篇)第15讲 物态变化
第15讲物态变化15.1 学习提要15.1.1 分子动理论1.分子动理论基本内容物体是由大量分子组成的；分子永不停息地做无规则运动；分子间存在着相互作用的引力和斥力。
2. 物体是由大量分子组成的这里的分子是指构成物质的单元，即具有各种物质化学性质的最小微粒；可以是原子、离子，也可以是分子。
在运动中它们遵从相同的规律，所以统称为分子。
3.分子的热运动（1）分子热运动，物体里大量分子做永不停息的无规则运动，随温度的升高而加剧。
扩散现象和布朗运动可以证明分子热运动的存在。
（2）布朗运动，是指悬浮在液体中的花粉颗粒永不停息的做无规则运动。
它并不是分子本身的运动。
液体分子的无规则运动是布朗运动产生的原因，布朗运动虽不是分子的运动，但其无规则性正反应了液体分子运动的无规则性。
4. 分子间的相互作用力（1）分子间同时存在着相互作用的引力和斥力，引力和斥力都随分子间距的增大而减小，随分子间距离减小而增大，但斥力的变化比引力的变化快，实际表现出来的分子力是引力和斥力的合力。
（2）分子间作用力（指斥力和引力的合力）随分子间距离而变的规律如下：①当分子间距离小于10-10m时表现为斥力；②当分子间距离大于10-10m时表现为引力；③当分子间距离大于分子直径10倍时，分子力变得十分微弱，可以忽略不计。
15.1.2 热量物体在热传递过程中放出或吸收的能量的多少叫做热量，用字母Q表示。
热量的国际单位是焦耳，简称焦。
热量是个过程量，只有在物体间发生热传递时才有意义，不能表示某物体含有多少热量。
15.1.3 熔化和凝固1.熔化物体由固态变为液态的过程叫熔化。
（1）晶体熔化时，有确定的熔化温度。
在熔化过程中，晶体吸收热量，但温度保持不变。
（2）非晶体熔化时，没有确定的熔化温度，在熔化过程中，非晶体吸收热量，温度不断上升。
（3）熔点：晶体熔化时的温度叫熔点。
不同晶体的熔点不同，非晶体没有一定的熔点。
（4）熔化热：单位质量的某种晶体，在熔点变成同温度的液体时吸收的热量，叫做这种物质的熔化热，用字母λ表示。
《全国中学生物理竞赛大纲》2020版
《全国中学生物理竞赛大纲》2020版《全国中学生物理竞赛大纲2020版》(2020年4月修订，2020年开始实行)2011年对《全国中学生物理竞赛内容提要》进行了修订，修订稿经全国中学生物理竞赛委员会第30次全体会议通过，并决定从2020年开始实行。
修订后的“内容提要”中，凡用※号标出的内容，仅限于复赛和决赛。
力学1.运动学参考系坐标系直角坐标系※平面极坐标※自然坐标系矢量和标量质点运动的位移和路程速度加速度匀速及匀变速直线运动及其图像运动的合成与分解抛体运动圆周运动圆周运动中的切向加速度和法向加速度曲率半径角速度和※角加速度相对运动伽里略速度变换2．动力学重力弹性力摩擦力惯性参考系牛顿第一、二、三运动定律胡克定律万有引力定律均匀球壳对壳内和壳外质点的引力公式(不要求导出)※非惯性参考系※平动加速参考系中的惯性力※匀速转动参考系惯性离心力、视重☆科里奥利力3．物体的平衡共点力作用下物体的平衡力矩刚体的平衡条件☆虚功原理4．动量冲量动量质点与质点组的动量定理动量守恒定律※质心※质心运动定理※质心参考系反冲运动※变质量体系的运动5．机械能功和功率动能和动能定理※质心动能定理重力势能引力势能质点及均匀球壳壳内和壳外的引力势能公式(不要求导出)弹簧的弹性势能功能原理机械能守恒定律碰撞弹性碰撞与非弹性碰撞恢复系数6．※角动量冲量矩角动量质点和质点组的角动量定理和转动定理角动量守恒定律7．有心运动在万有引力和库仑力作用下物体的运动开普勒定律行星和人造天体的圆轨道和椭圆轨道运动8．※刚体刚体的平动刚体的定轴转动绕轴的转动惯量平行轴定理正交轴定理刚体定轴转动的角动量定理刚体的平面平行运动9．流体力学静止流体中的压强浮力☆连续性方程☆伯努利方程10．振动简谐振动振幅频率和周期相位振动的图像参考圆简谐振动的速度（线性）恢复力由动力学方程确定简谐振动的频率简谐振动的能量同方向同频率简谐振动的合成阻尼振动受迫振动和共振(定性了解)11．波动横波和纵波波长频率和波速的关系波的图像※平面简谐波的表示式波的干涉※驻波波的衍射(定性)声波声音的响度、音调和音品声音的共鸣乐音和噪声（前3项均不要求定量计算）※多普勒效应热学1．分子动理论原子和分子大小的数量级分子的热运动和碰撞布朗运动※压强的统计解释☆麦克斯韦速率分布的定量计算；※分子热运动自由度※能均分定理；温度的微观意义分子热运动的动能※气体分子的平均平动动能分子力分子间的势能物体的内能2．气体的性质温标热力学温标气体实验定律理想气体状态方程道尔顿分压定律混合理想气体状态方程理想气体状态方程的微观解释(定性)3．热力学第一定律热力学第一定律理想气体的内能热力学第一定律在理想气体等容、等压、等温、绝热过程中的应用※多方过程及应用※定容热容量和定压热容量※绝热过程方程※等温、绝热过程中的功※热机及其效率※卡诺定理4．热力学第二定律※热力学第二定律的开尔文表述和克劳修斯表述※可逆过程与不可逆过程※宏观热力学过程的不可逆性※理想气体的自由膨胀※热力学第二定律的统计意义☆热力学第二定律的数学表达式☆熵、熵增5．液体的性质液体分子运动的特点表面张力系数※球形液面两边的压强差浸润现象和毛细现象(定性)6．固体的性质晶体和非晶体空间点阵固体分子运动的特点7．物态变化熔化和凝固熔点熔化热蒸发和凝结饱和气压沸腾和沸点汽化热临界温度固体的升华空气的湿度和湿度计露点8．热传递的方式传导※导热系数对流辐射※黑体辐射的概念※斯忒番定律※维恩位移定律9．热膨胀热膨胀和膨胀系数电磁学1．静电场电荷守恒定律库仑定律电场强度电场线点电荷的场强场强叠加原理匀强电场均匀带电球壳内、外的场强公式(不要求导出)※高斯定理及其在对称带电体系中的应用电势和电势差等势面点电荷电场的电势电势叠加原理均匀带电球壳内、外的电势公式电场中的导体静电屏蔽，※静电镜像法电容平行板电容器的电容公式※球形、圆柱形电容器的电容电容器的连联接※电荷体系的静电能，※电场的能量密度，电容器充电后的电能☆电偶极矩☆电偶极子的电场和电势电介质的概念☆电介质的极化与极化电荷☆电位移矢量2．稳恒电流欧姆定律电阻率和温度的关系电功和电功率电阻的串、并联电动势闭合电路的欧姆定律一段含源电路的欧姆定律※基尔霍夫定律电流表电压表欧姆表惠斯通电桥补偿电路3．物质的导电性金属中的电流欧姆定律的微观解释※液体中的电流※法拉第电解定律※气体中的电流※被激放电和自激放电(定性)真空中的电流示波器半导体的导电特性p型半导体和n型半导体※P-N结晶体二极管的单向导电性※及其微观解释（定性）三极管的放大作用(不要求掌握机理)超导现象☆超导体的基本性质4．磁场电流的磁场※毕奥-萨伐尔定律磁场叠加原理磁感应强度磁感线匀强磁场长直导线、圆线圈、螺线管中的电流的磁场分布（定性）※安培环路定理及在对称电流体系中的应用※圆线圈中的电流在轴线上和环面上的磁场☆磁矩安培力洛伦兹力带电粒子荷质比的测定质谱仪回旋加速器霍尔效应5．电磁感应法拉第电磁感应定律楞次定律※感应电场(涡旋电场)自感和互感自感系数※通电线圈的自感磁能（不要求推导）6．交流电交流发电机原理交流电的最大值和有效值☆交流电的矢量和复数表述纯电阻、纯电感、纯电容电路感抗和容抗※电流和电压的相位差整流滤波和稳压☆谐振电路☆交流电的功率☆三相交流电及其连接法☆感应电动机原理理想变压器远距离输电7．电磁振荡和电磁波电磁振荡振荡电路及振荡频率赫兹实验电磁场和电磁波☆电磁场能量密度、能流密度电磁波的波速电磁波谱电磁波的发射和调制电磁波的接收、调谐、检波光学1.几何光学※费马原理光的传播反射折射全反射光的色散折射率与光速的关系平面镜成像球面镜成像公式及作图法※球面折射成像公式※焦距与折射率、球面半径的关系薄透镜成像公式及作图法眼睛放大镜显微镜望远镜※其它常用光学仪器2．波动光学光程※惠更斯原理（定性）光的干涉现象双缝干涉光的衍射现象※夫琅禾费衍射※光栅※布拉格公式※分辩本领(不要求导出)光谱和光谱分析（定性）※光的偏振※自然光与偏振光※马吕斯定律※布儒斯特定律近代物理1．光的本性光电效应※康普顿散射光的波粒二象性光子的能量与动量2．原子结构卢瑟福实验原子的核式结构玻尔模型用玻尔模型解释氢光谱※用玻尔模型解释类氢光谱原子的受激辐射激光的产生(定性)和特性3．原子核原子核的尺度数量级天然放射性现象原子核的衰变半衰期放射线的探测质子的发现中子的发现原子核的组成核反应方程质能关系式裂变和聚变质量亏损4．粒子“基本粒子”轻子与夸克(简单知识)四种基本相互作用实物粒子具有波粒二象性※物质波※德布罗意关系※不确定关系5．※狭义相对论爱因斯坦假设洛伦兹变换时间和长度的相对论效应多普勒效应☆速度变换相对论动量相对论能量相对论动能相对论动量和能量关系6．※太阳系，银河系，宇宙和黑洞的初步知识.单位制国际单位制与量纲分析数学基础1．中学阶段全部初等数学(包括解析几何).2．矢量的合成和分解，矢量的运算，极限、无限大和无限小的初步概念.3．※微积分初步及其应用：含一元微积分的简单规则；微分：包括多项式、三角函数、指数函数、对数函数的导数，函数乘积和商的导数，复合函数的导数。
物理奥赛热学知识点加强
物理奥赛-热学部分(知识点加强)一、气体动理论1．热运动的描述1.1.状态参量为了描述物体的状态,我们常常采用一些物理量来描述物体的有关状态,例如体积、温度、压强、浓度等。
这些描述状态的变量叫做状态参量。
对于一定的气体（质量为m，摩尔质量为M），它的状态一般可用下列三个两来表征：（1）气体所占的体积V，（2）压强p，（3）温度T或t，这三个表示气体状态的量叫气体的状态参量。
1.1.1 体积压强温度和热力学第零定律（1）体积气体的体积是气体分子所能达到的空间，并非气体分子本身体积的总和；（2）压强气体有压强，它表现为气体作用在容器壁单位面积上的指向器壁的垂直作用力；（3）温度温度的概念比较复杂，它建立在热平衡基础上的。
根据热力学第零定律，对A、B、C三个物体，如果A与B彼此间处于热平衡，B与C彼此间也处于热平衡，则A与C 也一定处于热平衡。
基于这个是事实，A、B、C就具有一个共同的宏观性质，我们将这个性质称为温度。
温度的本质与物质分子运动密切有关，温度的不同反应物质内部分子运动剧烈程度的不同。
在宏观上，简单说来，我们用温度表示物体的冷热程度，并规定较热的物体有较高的温度。
温度数值上的标定方法称为温标，常用的有两种：一是热力学温标T，单位为K；另外是摄氏温标t，单位是℃。
热力学温度T和摄氏温度t的关系是：t/℃=T/K-273.15 2.平衡态准静态过程一气体系统若不受外界影响（无物质和能量交换）或只受恒定的外力场作用的条件下，气体系统的宏观特性（如温度、压强等）长时间不随时间改变的状态称为平衡态。
处于平衡态中的气体，其分子仍不停作热运动，但其总体平均效果不随时间改变，是一种动态平衡。
若经历非平衡过程后可以过渡到一个新的平衡态，此过程称为弛豫，所需时间称为弛豫时间。
若过程进行得充分缓慢，使过程中的某一状态到相邻状态的时间比弛豫时间大得多，则每一中间态都可近似地看作平衡态。
这样的过程称为准静态过程。
3.理想气体状态方程表示平衡态的三个参量P、V、T之间存在着一定的关系。
物理竞赛学什么，你清楚吗？
物理竞赛学什么，你清楚吗？上期文章我们说过，搞竞赛要找好苗子，首先他是热情的，勤奋的，其次是有抱负的，不畏艰难的；当然不能是临时抱佛脚的是学生自身的必备条件。
当然碰到好的竞赛辅导老师，有利的家庭环境和学校环境，合理的学习训练规划以及临场心态和运气也是学习竞赛不可或缺的条件。
今天我们的主题是“物理竞赛怎么学”1首先，要清楚物理竞赛的考试形式及流程物理竞赛分为预赛、复赛和决赛。
预赛由全国竞赛委员会统一命题，采取笔试的形式，所有在校的中学生都可以报名参加。
在预赛中成绩优秀的学生由地、市、县推荐，可以参加复赛。
复赛包括理论和实验两部分，理论部分由全国竞赛委员会统一命题；实验部分由各省、自治区、直辖市竞赛委员会命题；最初理论部分140分，实验部分60分，后改为理论部分160分，实验部分40分。
根据复赛中理论和实验的总成绩，由省、自治区、直辖市竞赛委员会推荐成绩优秀的学生参加决赛。
决赛由全国竞赛委员会命题和评奖。
每届决赛设一等奖15名左右，二等奖30名左右，三等奖60名左右。
此外，还设总成绩最佳奖、理论成绩最佳奖、实验成绩最佳奖和女同学成绩最佳奖等单项特别奖。
2其次，物理竞赛考什么主要涉及：力学、热学、电学、光学、近代物理、数学基础、其他方面力学a)运动学b)牛顿运动定律力学中常见的几种力c)物体的平衡d)动量e)冲量矩质点和质点组的角动量角动量守恒定律f)机械能g)流体静力学h)振动i)波和声热学a)分子动理论b)热力学第一定律c)热力学第二定律d)气体的性质e)液体的性质f)固体的性质g)物态变化h)热传递的方式i)热膨胀电学a)静电场b)稳恒电流c)物质的导电性d)磁场e)电磁感应f)交流电g)电磁震荡和电磁波光学a)几何光学b)波动光学c)光的本性近代物理a)原子结构b)原子核c)不确定关系实物粒子的波粒二象性d)狭义相对论爱因斯坦假设时间和长度的相对论效应e)太阳系银河系宇宙和黑洞的初步知识其它方面a)物理知识在各方面的应用。
全国高中物理竞赛历年试题与详解答案汇编
全国⾼中物理竞赛历年试题与详解答案汇编全国⾼中物理竞赛历年试题与详解答案汇编———⼴东省鹤⼭市纪元中学 2014年5⽉全国中学⽣物理竞赛提要编者按：按照中国物理学会全国中学⽣物理竞赛委员会第九次全体会议的建议，由中国物理学会全国中学⽣物理竞赛委员会常务委员会根据《全国中学⽣物理竞赛章程》中关于命题原则的规定，结合我国⽬前中学⽣的实际情况，制定了《全国中学⽣物理竞赛内容提要》，作为今后物理竞赛预赛和决赛命题的依据，它包括理论基础、实验基础、其他⽅⾯等部分。
其中理论基础的绝⼤部分内容和国家教委制订的（全⽇制中学物理教学⼤纲》中的附录，即 1983年教育部发布的《⾼中物理教学纲要（草案）》的内容相同。
主要差别有两点：⼀是少数地⽅做了⼏点增补，⼆是去掉了教学纲要中的说明部分。
此外，在编排的次序上做了⼀些变动，内容表述上做了⼀些简化。
1991年2⽉20⽇经全国中学⽣物理竞赛委员会常务委员会扩⼤会议讨论通过并开始试⾏。
1991年9⽉11⽇在南宁由全国中学⽣物理竞赛委员会第10次全体会议正式通过，开始实施。
⼀、理论基础⼒学1、运动学参照系。
质点运动的位移和路程，速度，加速度。
相对速度。
⽮量和标量。
⽮量的合成和分解。
匀速及匀速直线运动及其图象。
运动的合成。
抛体运动。
圆周运动。
刚体的平动和绕定轴的转动。
2、⽜顿运动定律⼒学中常见的⼏种⼒⽜顿第⼀、⼆、三运动定律。
惯性参照系的概念。
摩擦⼒。
弹性⼒。
胡克定律。
万有引⼒定律。
均匀球壳对壳内和壳外质点的引⼒公式（不要求导出）。
开普勒定律。
⾏星和⼈造卫星的运动。
3、物体的平衡共点⼒作⽤下物体的平衡。
⼒矩。
刚体的平衡。
重⼼。
物体平衡的种类。
4、动量冲量。
动量。
动量定理。
动量守恒定律。
反冲运动及⽕箭。
5、机械能功和功率。
动能和动能定理。
重⼒势能。
引⼒势能。
质点及均匀球壳壳内和壳外的引⼒势能公式（不要求导出）。
弹簧的弹性势能。
功能原理。
机械能守恒定律。
碰撞。
6、流体静⼒学静⽌流体中的压强。
物态的变化：固体、液体、气体
物态的变化：固体、液体、气体物态的变化是物质在不同条件下呈现出的不同状态，主要包括固体、液体和气体三种状态。
这三种状态之间的转变是由于物质分子间的相互作用力的变化所导致的。
下面将分别介绍固体、液体和气体的性质以及它们之间的相互转变过程。
固体是物质的一种状态，其特点是具有一定的形状和体积，分子间的距离较小，分子排列有序。
固体的分子间作用力较大，使得分子只能做微小的振动运动，难以改变位置。
固体的熔点是指固体转变为液体的温度，通常情况下，固体的熔点比液体的沸点低。
固体的熔化过程是固体分子受热能作用，分子振动增强，逐渐脱离原来的位置，形成液体的过程。
液体是物质的另一种状态，其特点是具有一定的体积但没有固定的形状，能够流动。
液体的分子间作用力较固体小，分子之间的距离比固体大，分子排列无序。
液体的沸点是指液体转变为气体的温度，通常情况下，液体的沸点比固体的熔点高。
液体的汽化过程是液体分子受热能作用，分子动能增加，逐渐脱离液体表面形成气体的过程。
气体是物质的第三种状态，其特点是没有固定的形状和体积，能够充满容器并均匀分布。
气体的分子间作用力很小，分子之间的距离很大，分子排列无序。
气体的凝固点是指气体转变为液体的温度，通常情况下，气体的凝固点比液体的沸点低。
气体的凝固过程是气体分子失去热能，分子动能减小，逐渐聚集在一起形成液体的过程。
在物态的变化过程中，固体、液体和气体之间可以相互转变。
固体转变为液体的过程称为熔化，液体转变为气体的过程称为汽化，气体转变为液体的过程称为凝固，液体转变为固体的过程称为凝固。
这些相变过程受温度和压力的影响，不同物质的相变曲线也会有所不同。
总的来说，物态的变化是物质在不同条件下呈现出的不同状态，固体、液体和气体之间的相互转变是由分子间作用力的变化所导致的。
通过研究物态的变化，可以更好地理解物质的性质和行为，为科学研究和生产实践提供重要参考。
物理竞赛知识点总结
一、理论基础力学1、运动学参照系。
质点运动的位移和路程，速度，加速度。
相对速度。
矢量和标量。
矢量的合成和分解。
匀速及匀速直线运动及其图象。
运动的合成。
抛体运动。
圆周运动。
刚体的平动和绕定轴的转动。
2、牛顿运动定律力学中常见的几种力牛顿第一、二、三运动定律。
惯性参照系的概念。
摩擦力。
弹性力。
胡克定律。
万有引力定律。
均匀球壳对壳内和壳外质点的引力公式（不要求导出）。
开普勒定律。
行星和人造卫星的运动。
3、物体的平衡共点力作用下物体的平衡。
力矩。
刚体的平衡。
重心。
物体平衡的种类。
4、动量冲量。
动量。
动量定理。
动量守恒定律。
反冲运动及火箭。
5、机械能功和功率。
动能和动能定理。
重力势能。
引力势能。
质点及均匀球壳壳内和壳外的引力势能公式（不要求导出）。
弹簧的弹性势能。
功能原理。
机械能守恒定律。
碰撞。
6、流体静力学静止流体中的压强。
浮力。
7、振动简揩振动。
振幅。
频率和周期。
位相。
振动的图象。
参考圆。
振动的速度和加速度。
由动力学方程确定简谐振动的频率。
阻尼振动。
受迫振动和共振（定性了解）。
8、波和声横波和纵波。
波长、频率和波速的关系。
波的图象。
波的干涉和衍射（定性）。
声波。
声音的响度、音调和音品。
声音的共鸣。
乐音和噪声。
热学1、分子动理论原子和分子的量级。
分子的热运动。
布朗运动。
温度的微观意义。
分子力。
分子的动能和分子间的势能。
物体的内能。
2、热力学第一定律热力学第一定律。
3、气体的性质热力学温标。
理想气体状态方程。
普适气体恒量。
理想气体状态方程的微观解释（定性）。
理想气体的内能。
理想气体的等容、等压、等温和绝热过程（不要求用微积分运算）。
4、液体的性质流体分子运动的特点。
表面张力系数。
浸润现象和毛细现象（定性）。
5、固体的性质晶体和非晶体。
空间点阵。
固体分子运动的特点。
6、物态变化熔解和凝固。
熔点。
熔解热。
蒸发和凝结。
饱和汽压。
沸腾和沸点。
汽化热。
临界温度。
固体的升华。
空气的湿度和湿度计。
露点。
7、热传递的方式传导、对流和辐射。
物理竞赛知识点总结
一、理论基础力学1、运动学参照系。
质点运动的位移和路程，速度，加速度。
相对速度。
矢量和标量。
矢量的合成和分解。
匀速及匀速直线运动及其图象。
运动的合成。
抛体运动。
圆周运动。
刚体的平动和绕定轴的转动。
2、牛顿运动定律力学中常见的几种力牛顿第一、二、三运动定律。
惯性参照系的概念。
摩擦力。
弹性力。
胡克定律。
万有引力定律。
均匀球壳对壳内和壳外质点的引力公式（不要求导出）。
开普勒定律。
行星和人造卫星的运动。
3、物体的平衡共点力作用下物体的平衡。
力矩。
刚体的平衡。
重心。
物体平衡的种类。
4、动量冲量。
动量。
动量定理。
动量守恒定律。
反冲运动及火箭。
5、机械能功和功率。
动能和动能定理。
重力势能。
引力势能。
质点及均匀球壳壳内和壳外的引力势能公式（不要求导出）。
弹簧的弹性势能。
功能原理。
机械能守恒定律。
碰撞。
6、流体静力学静止流体中的压强。
浮力。
7、振动简揩振动。
振幅。
频率和周期。
位相。
振动的图象。
参考圆。
振动的速度和加速度。
由动力学方程确定简谐振动的频率。
阻尼振动。
受迫振动和共振（定性了解）。
8、波和声横波和纵波。
波长、频率和波速的关系。
波的图象。
波的干涉和衍射（定性）。
声波。
声音的响度、音调和音品。
声音的共鸣。
乐音和噪声。
热学1、分子动理论原子和分子的量级。
分子的热运动。
布朗运动。
温度的微观意义。
分子力。
分子的动能和分子间的势能。
物体的内能。
2、热力学第一定律热力学第一定律。
3、气体的性质热力学温标。
理想气体状态方程。
普适气体恒量。
理想气体状态方程的微观解释（定性）。
理想气体的内能。
理想气体的等容、等压、等温和绝热过程（不要求用微积分运算）。
4、液体的性质流体分子运动的特点。
表面张力系数。
浸润现象和毛细现象（定性）。
5、固体的性质晶体和非晶体。
空间点阵。
固体分子运动的特点。
6、物态变化熔解和凝固。
熔点。
熔解热。
蒸发和凝结。
饱和汽压。
沸腾和沸点。
汽化热。
临界温度。
固体的升华。
空气的湿度和湿度计。
露点。
7、热传递的方式传导、对流和辐射。
高二物理竞赛课件：气体、固体和液体的基本性质
记录下来的位置变化。
5
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3. 统计论点 物体的宏观状态与性质取决于物体 内大量分子热运动和分子间相互作用的综合效果， 即集体表现。描述物体的宏观量是描述分子的相应 微观量的统计平均值
例如 容器器壁受到的压强（宏观量）是大量分 子撞击器壁而带给器壁的单位面积内的冲力的统 计平均值
4.分子力论点 分子之间存在相互作用力- 分子力
分子间距很大时，几乎无相互作用 分子间距较近时，相互吸引 分子间距很近时，相互排斥
6
分子力很复杂，常用的简化模型是假设分子具有 球对称性，近似的半经验公式表示为
(s > t)
F 斥力
斥力
斥力 引力
r
O
式中r是两个分子中心的距离，、、
r0
s 和 t 都为正数，可由实验确定。
12
例1：下图是化学测定易挥发液体分子量的装置。 将玻璃容器中的四氯化碳放在热水中加热，四氯化 碳挥发时将容器内的空气赶出。当四氯化碳全部汽 化时，立即将细颈封住，这时容器内四氯化碳蒸汽 的压强等于大气压。如果称得容器内蒸汽的质量为 1.6010-3 kg，容器的容积为30110-6 m3 ，热水的 温度为80℃，就可求得四氯化碳的分子量。
3. 理想气体物态方程 在平衡状态下，系统的V、p和T之间存在的关系，
称为系统的物态方程。 理想气体的物态方程可以表示为
式中M、 和 分别是系统中气体的质量、摩尔质量
和物质的量，R是普适气体常量， R= 8.314510 Jmol1K1 。
理想气体方程大致反映了真实气体的共同特征
南昌二中高中物理竞赛热学教程第四讲物态变化.doc
l = (u - u ) + p (V - V )L(u - u ) 称为内潜热，p (V - V ) 称为外水 潜热。
三相图：将同一种物质的汽化曲线 OK 、458mmHgL时 临界点 ，可以存在沸腾现象 S c第四讲 物态变化 §4.1 相与相变相:指的是热学系统中物理性质均匀的部分，一个相与其他部分之间有一定的分界面隔离 开来。
例如冰和水的混合物中，因为冰和水的物理性质不同，故为不同的相，但它们的化学 成份相同。
一种化学成分称为“一元”，因此冰水混合物称为单元二相系，而水和酒精的混合 物就是二元单相系。
相变：不同相之间的相互转变称为相变。
相变特点：伴随物态的变化；要吸收或放出的热量。
相变潜热：相变时吸收或放出的热量统称相变潜热。
2 1 2 1218atmK2121冰1at m汽熔解曲线(熔点随外界压强的变化关系)OL 、升S华曲线(固体上饱和气压随温度的变化关系)OS 同时画在 P-T 图上，我们就能标出固、 0 0.01 100 374 t o c液、气三态存在的区域，这称为三相图。
每条曲线对应着两态平衡共存的情况。
三条曲线的交点 O ，对应三态平衡共存的状态，称为三相点。
如下图为水的三相图。
水的水相点 O 是水、冰、水蒸气平衡共存的状态，其饱和水汽压P = 4.58mmHgS、温度 T=273.16 开 0.01℃，这是国际温标规定的基本固定点。
因为水的三相点是唯一的，不像冰点和汽点那样会随外界压强的变化而变化。
例 如图 4-1-1 所示的 P-T 图线中，表示了一定质量某种物质的不同物相所存在的区域。
下面有关这种物质的几个说明P L中，哪些是正确的？()A.当 T > T三相点 ，可以存在升华现象固液 K临界点B.在凝固过程中体积增大 T > TC.当时三相点气D.当 p < p 三相点 时，它是一种稳定的液体E.以上说法都不对O 汽 T t o分析:将液体和固体上方的饱和汽压随温度变化的曲线 SK ， 图 4-1-1 升华曲线 SO ，以及熔点随温度变化的熔化曲线 SL ，同时画在P-T 图上(图 2-1-1)，我们就能标出固、液、汽三态存在的区域；每条曲线对应着两态平衡共存 的情况，三根曲线的交点 S ，对应着三态平衡共存的惟一状态，称为三相点，图线叫三相图。
物理竞赛热学气体动理论 固体 液体 物态变化
积分可以求出速率范围在v1－v2内分子数占总 分子数的比率为
N v2 f v dv v1 N
归一化条件
f ( v ) dv 1
0
平均值
v vf ( v)dv
0
v v f ( v)dv
2 2 0
二、麦克斯韦速率分布 早在1859年，英国物 理学家麦克斯韦利用平衡 态理想气体分子在三个方 向上作独立运动的假设导 出了麦克斯韦速率分布， 其表达式如下：
因而分子的每一个平动自由度的平均动能都为
1 1 1 1 1 2 1 2 2 2 mv x mv y mv z ( mv ) kT 2 2 2 3 2 2
按照统计力学的基本原理，可将上述结论推广 到分子的转动和振动，因为无论是平动、转动还是 振动，都没有哪一个自由度是特别优越的，或者说 跟任何一个自由度相对应的运动出现的机会都是均 等的。可由此推出一个普遍的定理——能量按自由 度均分定理:在温度为T的平衡态下，气体分子的每 一个自由度都具有相同的平均动能，其大小都等于
W E S S
例：在一大水杯的水中，有一半径为R的大油滴，现 将此大油滴打散成多个半径均为r的小油滴，问此过 程要做多少功？已知油和水的表面张力系数为σ
解：设最后大油滴被打散成N个半径均为r的小油滴
3
4 4 3 3 R N r 3 3
油滴表面积增加
2 2
R N r
df (v) dv
v v p
0
可得
2kT 2 RT RT vp 1.41 m M M
2．平均速率
8kT 8RT v vf ( v)dv m M 0
3．方均根速率
高中物理竞赛热学讲义——物态变化
物态变化一、物态变化1、物态变化的特征自然界中的许多物质都是以固、液、气三种状态存在着的，它们在一定的条件（温度、压强）下既可以互相转变，也可以平衡共存。
不同物态之间的相互变化又称为相变。
物质固、液、气三态之间的转化有以下两个特征：（1）物态变化时体积变化；（2）物态变化时总伴随吸放一定的热量。
2、熔解与凝固物质由固态转变为液态的过程叫熔解，由液态转变为固态的过程叫凝固。
对于晶体来说，熔解是在一定的温度下进行的，该温度叫做这种晶体的熔点。
晶体在熔解的过程中要吸收热量，但温度保持在其熔点不变，直至全部熔解为止。
非晶体无一定的熔点。
非晶体在熔解或凝固过程中，温度不停地上升或下降。
对于大多数晶体，熔解时体积增大，但也有少数的晶体，如冰、锑、铋、灰铸铁在熔解时体积反而缩小。
晶体的熔点与晶体的种类有关。
晶体中掺杂质(指和这种晶体不同的别种元素)后，熔点一般要降低。
对于同一种晶体，其熔点与压强有关。
熔解时体积增大的物质，其熔点随压强的增加而增大；熔解时体积减小的物质，其熔点随压强的增大而减小。
晶体在熔解时，要吸收热量。
单位质量的某种物质，由固态熔解为液态时，所吸收的热量叫做该物质的熔解热。
单位是J／kg，用λ表示。
3、汽化和液化物质由液态转变为气态的过程叫汽化；由气态转变为液态的过程叫液化。
液体的汽化有蒸发和沸腾两种。
蒸发是发生在液体表面的汽化过程，它在任何温度下都可以进行。
沸腾是在整个液体内部发生的汽化过程，它只有在沸点下才能进行。
从微观上看，蒸发就是液体分子从液面跑出来的过程。
分子从液面跑出时，需要克服液体表面层中分子的引力做功，所以只有那些热运动动能较大的分子可以跑出来。
如果不吸收热量，就会使液体中剩余分子的平均动能减小，温度降低。
即蒸发时液体温度降低，从周围物体吸收热量，因而蒸发有致冷作用。
另一方面蒸气分子还会不断地返回液体中去，凝结成液体。
因此液体分子蒸发的数量，是液体分子跑出液面的数量，减去蒸气分子进入液面的数量。
大学物理竞赛辅导0061(热学部分)大学物理竞赛辅导0061(热学部分)
（四）能量按自由度均分定理 气体处于温度为T的平衡态时，分子任何一个自由
度的平均动能都相等，均为 1 kT
2
理想气体的内能：
所有分子动能与分子内原子间势能的总和
气体的内能：
所有分子相对质心参照系的动能与分子间相互作用 势能的总和
分子的平均 分子的平 分子平 平动动能 均动能 均能量
理想气体 的内能
M kT
3、如果理想气体的温度保持不变，当压强降为原来 的一半时，分子的碰撞频率为原值的（ ），分子的平 均自由程程为原值的（ ）。
z
2d 2vn
p T
1/2
kT
2
2d 2 p
8、有一个边长为10cm的立方容器，内盛有标准状态下 的He气，则单位时间内原子碰撞一个器壁面的次数的 数量级为（ ）
例：
一个系统经历的过程是不可逆的，就是说，该系统不可能 再回到原来的状态。
（二）准静态过程
无限缓慢进行的过程，有一系列依次接替的平衡态组成 的过程，可以系统状态图上一条曲线表示---过程曲线
四个等值过程：
V C; p C T
P C;V C T
T C; PV C 绝热；PV C,TV 1 C, P 1T C
kT
2d 2 p
pnkT
1 V
2d 2n
12、在下列四种情况中，何种将一定能使理想气体分子 的平均碰撞频率增大？（ ）
A增大压强,提高温度； B增大压强,降低温度；C降低压 强,提高温度；D降低压强，保持温度不变
z 2d 2vn
v 1.60
RT M
,p
nkT
2d 21.60 RT p
v2 v vp
O
v vp v2
物理竞赛课程规划方案模板
一、前言为了培养学生在物理领域的兴趣和创新能力，提高学生的物理素养和竞赛能力，特制定本物理竞赛课程规划方案。
本方案旨在为学生提供系统、全面的物理竞赛学习路径，确保学生在竞赛中取得优异成绩。
二、课程目标1. 提高学生对物理学科的兴趣和热爱，激发学生探索物理奥秘的热情。
2. 培养学生的物理思维能力和创新能力，提高学生解决实际问题的能力。
3. 帮助学生掌握物理竞赛所需的学科知识，提高学生在竞赛中的竞争力。
4. 培养学生的团队合作精神和沟通能力，提高学生在竞赛中的团队协作水平。
三、课程内容1. 高中物理基础知识（1）力学：运动描述、力、牛顿定律、物体平衡、抛体运动、圆周运动、万有引力、机械能、机械振动、机械波、动量等。
（2）电磁学：电场、直流电路、磁场、电磁感应、交流电、传感器等。
（3）热学：分子动理论、固体、液体、气体、热力学定律等。
（4）光学：电磁波、光的折射、光的波动等。
（5）近代物理学：原子结构、原子核、波粒二象性等。
2. 物理竞赛拓展知识（1）物理竞赛常见题型及解题技巧。
（2）物理竞赛解题思路与方法。
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（4）物理竞赛训练题库。
3. 国际物理竞赛知识（1）四大国际物理竞赛（物理碗、BPHO、CAP、SIN）简介及特点。
（2）国际物理竞赛备考策略。
（3）国际物理竞赛备考资料推荐。
四、课程安排1. 课程时间：每周2次，每次2课时。
2. 课程进度：（1）第一阶段（1-4周）：系统复习高中物理基础知识。
（2）第二阶段（5-8周）：学习物理竞赛拓展知识，掌握解题技巧。
（3）第三阶段（9-12周）：模拟国际物理竞赛题目，提高解题速度和准确率。
（4）第四阶段（13-16周）：进行综合训练，模拟竞赛环境，提高应试能力。
五、教学评估1. 定期进行课堂测验，检验学生对知识点的掌握程度。
2. 每学期末组织模拟竞赛，评估学生的综合能力。
3. 鼓励学生参加各类物理竞赛，检验学习成果。
六、课程保障1. 资深物理教师授课，保证教学质量。
初中物理竞赛讲座3物态变化
把一标准大气压下沸水的温度规定为100度，在0度和100度之间分
成100等分，每一等分为1℃。
3.常见的温度计有：
(1)实验室用温度计;(2)体温计;(3)寒暑表。
体温计：测量范围是35℃至42℃，分度值是0.1℃。
4. 温度计使用：
(1)使用前应观察它的量程和最小刻度值;
(2)使用时温度计玻璃泡要全部浸入被测液体中，不要碰到容器
底或容器壁;
(3)待温度计示数稳定后再读数;
(4)读数时玻璃泡要继续留在被测液体中，视线与温度计中液柱
的上表面相平。
5.固体、液体、气体是物质存在的三种状态。 6. 熔化：物质从固态变成液态的过程叫熔化，要吸热。 7. 凝固：物质从液态变成固态的过程叫凝固，要放热。 8. 熔点和凝固点：晶体熔化时保持不变的温度叫熔点;。晶体凝固 时保持不变的温度叫凝固点。晶体的熔点和凝固点相同。 9. 晶体和非晶体的重要区别：晶体都有一定的熔化温度(即熔点)， 而非晶体没有熔点。 11.(晶体熔化和凝固曲线图)
17. 液化： 物质从气态变成液态的过程叫液化，液化要放热。使气体液化的
方法有：降低温度和压缩体积。(液化现象如：“白气”、雾、等) 18. 升华和凝华：
物质从固态直接变成气态叫升华，要吸热。 升华的现象：冬天晾衣服，没有风风，低温状态下，衣服上的冰 升华，衣服被晾干了;用久了的白炽灯灯丝变细;用久的樟脑丸变小;用干冰 实施人工降雨等都属于升华现象。 而物质从气态直接变成固态叫凝华，要放热。 凝华的实际现象有：冬夜，室内的水蒸气常在窗玻璃上凝华成冰 晶，集聚成冰花;使已有碘蒸气的烧瓶降温散热，碘蒸气将直接凝华成固 态碘;用久的电灯玻璃泡会显得黑，是因为钨丝受热升华形成的钨蒸气又 在灯光泡壁上凝华成极薄的一层固态钨等都属于凝华现象。
物态的变化：固体、液体、气体
物态的变化：固体、液体、气体物态是指物质在不同条件下所表现出的形态和状态。
物质在自然界中通常以三种主要形式存在：固体、液体和气体。
这三种物态之间可以相互转化，这种转化被称为物态变化。
物态变化不仅是物理学的重要研究内容，也是我们日常生活中常见的现象。
本文将详细探讨固体、液体和气体的特征以及它们之间的变化过程。
固体的特征固体是物质的一种基本形态，其特征主要包括：有固定的形状和体积，分子之间的距离较近并紧密排列，分子间的相互作用力较强。
这使得固体在外力作用下变形程度有限。
固体可以分为晶体和非晶体两大类。
晶体与非晶体晶体是指其内部原子的排列具有一定规则和长程有序的材料，如冰、盐等。
而非晶体则没有这种严格的排列，分子或原子之间的排列较为无序，例如玻璃和塑料等。
由于结构不同，这两种固体具有不同的物理性质，如熔点、硬度等。
液体的特征液体是另一种常见的物质状态，其主要特征是具有固定的体积，但没有固定的形状。
当液体被放入容器中时，它会根据容器的形状来改变自身的形状，但是始终占据同样的空间。
液体中的分子相对自由移动，相互之间存在一定的吸引力，使得液体能够流动，但又不会像气体那样完全分散。
液体的表面张力液体还有一个独特的特性，即表面张力。
这是由于液体表面分子间相互作用力造成的一种现象，能够使得液滴呈现为球形。
此外，随着温度的变化，液体的粘度和密度也会发生改变，这也是生活中的一种普遍现象。
例如，热水相比冷水更容易流动。
气体的特征气体是一种没有固定形状和定量取向的物质状态，其分子距离较远，相互之间几乎没有吸引力。
因此，气体能够填充整个容器，并且可以自由流动。
在气态下，分子运动速度比较快，这使得气体能够在很大程度上保持均匀分布。
理想气体与真实气体在理论上，理想气体是指分子间不发生相互作用及占据空间极小的气体。
然而，在现实中，大多数气体都属于真实气体，其行为会受到温度与压力等因素影响。
在高压和低温条件下，真实气体往往展现出偏离理想情况的一些特性，如压缩性和黏性等。