热现象 思维导图
中心主题：热现象
核心概念
- 温度
- 定义： 表示物体冷热程度的物理量，是物体内部分子热运动平均动能的宏观体现。
- 单位：
- 摄氏度 (°C)
- 热力学开尔文
- 测量工具： 温度计
- 原理： 利用液体的热胀冷缩（如水银、酒精温度计）或热电效应（如热电偶、红外测温仪）。
- 热量
- 定义： 在热传递过程中，物体内能转移的量度，它是一个过程量，而不是状态量。
- 单位： 焦耳
- 关键点：
- 条件：必须有温度差。
- 方向：从高温物体传向低温物体。
- 内能
- 定义： 物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和。
- 影响因素：
- 温度（主要影响分子动能）
- 物质种类
- 物态（固、液、气）
- 体积（主要影响分子势能）
- 与热量的关系： 热量是内能改变的一种方式。
热传递的三种方式
- 热传导
- 定义： 热量从物体的高温部分沿着物体传到低温部分，或从一个物体传到与之接触的另一个物体。
- 条件： 物体直接接触。
- 特点：
- 固体中最主要的传热方式。
- 介质中的分子不发生宏观移动,只通过振动和碰撞传递能量。
- 实例：
- 手握冰块,感觉冷。
- 金属勺子放入热水中,勺柄很快变热。
- 煎饼时,热量通过锅传导给饼。
- 对流
- 定义： 靠液体或气体的流动来传递热量的方式。
- 条件： 发生在液体和气体中。
- 特点：
- 流体靠密度差形成循环流动（热胀冷缩）。
- 是流体传热的主要方式。
- 实例：
- 烧水时,整壶水都变热。
- 空调制冷时,冷空气下沉，热空气上升，形成对流。
- 风的形成。
- 热辐射
- 定义： 物体以电磁波的形式向外发射能量，不需要任何介质。
- 条件： 任何温度的物体都在进行，温度越高，辐射越强。
- 特点：
- 真空中热传递的主要方式（如太阳传热到地球）。
- 传热速度快,形式是电磁波。
- 实例：
- 太阳的热量到达地球。
- 烤箱里的食物被加热。
- 人靠近火堆感到温暖。
物态变化
- 定义： 物质从一种状态（固、液、气）变为另一种状态的过程。
- 六种变化：
- 熔化： 固 → 液 (吸热)
- 特点： 吸热，温度不变（熔点）。
- 实例： 冰融化成水。
- 凝固： 液 → 固 (放热)
- 特点： 放热，温度不变（凝固点）。
- 实例： 水结成冰。
- 汽化： 液 → 气 (吸热)
- 方式：
- 蒸发： 只在液体表面进行，任何温度下都能发生。
- 沸腾： 在液体表面和内部同时进行，达到沸点时才能发生。
- 实例： 湿衣服变干，水烧开。
- 方式：
- 液化： 气 → 液 (放热)
- 方法： 降低温度、压缩体积。
- 实例： 夏天冰棒冒“白气”（小水珠），冬天人哈出“白气”。
- 升华： 固 → 气 (吸热)
- 特点： 直接跳过液态。
- 实例： 干冰（固态二氧化碳）直接变成气体，衣柜里的樟脑丸变小。
- 凝华： 气 → 固 (放热)
- 特点： 直接跳过液态。
- 实例： 霜的形成，窗户上的冰花，雪花的形成。
- 熔化： 固 → 液 (吸热)
热膨胀
- 定义： 一般物体在温度升高时，体积会膨胀；温度降低时，体积会收缩的现象。
- 特殊情况：
- 水反常膨胀： 水在 0°C ~ 4°C 之间，温度升高，体积反而减小，密度在 4°C 时最大。
- 实例： 冬天，自来水管冻裂；湖水结冰时，表面冰下水温为 4°C，保护水生生物。
- 应用与危害：
- 应用： 温度计、铁轨间留缝隙、桥梁设伸缩缝。
- 危害： 玻璃瓶盖拧不开时，用热水烫瓶盖。
热学定律与公式
- 热力学第一定律 (能量守恒)
- 物体内能的增加量等于外界对它做的功与它从外界吸收的热量之和。
- 公式：
ΔU = Q + WΔU: 内能变化量Q: 物体吸收的热量（吸热为正，放热为负）W: 外界对物体做的功（对物体做功为正，物体对外做功为负）
- 热量计算公式
- 吸热/放热公式：
- 公式：
Q = c * m * Δt - Q: 吸收或放出的热量
- c: 比热容 (单位质量的某种物质，温度升高1°C所吸收的热量)
- m: 物体的质量
- Δt: 温度的变化量 (末温 - 初温)
- 公式：
- 燃料燃烧放热公式：
- 公式：
Q = q * m - q: 热值 (单位质量的燃料完全燃烧放出的热量)
- m: 燃料的质量
- 公式：
- 吸热/放热公式：
生活应用与科技前沿
- 生活应用
- 厨房： 烧水、炒菜（利用热传递）、高压锅（提高沸点）。
- 交通： 汽车发动机（热机）、汽车散热系统（对流和热传导）。
- 建筑： 保温瓶（真空层隔断对流和热传导，镀银层反射热辐射）、双层玻璃窗。
- 取暖/制冷： 空调（制冷剂液化放热、汽化吸热）、暖气片（热对流）。
- 科技前沿
- 热机： 将内能转化为机械能的装置，如蒸汽机、内燃机。
- 制冷技术： 冰箱、空调、液氮冷冻技术。
- 新能源： 地热能（利用地球内部热能）、太阳能（利用热辐射）。
- 热电材料： 将温差直接转化为电能（塞贝克效应），或用电产生温差（帕尔贴效应）。
安全与健康
- 防烫伤： 远离高温物体，小心蒸汽。
- 防冻伤： 在低温环境下注意保暖。
- 中暑： 在高温高湿环境下，人体散热困难导致。
- 能源节约：
- 穿棉质衣物（保暖性好，因为棉絮中空气不易对流）。
- 及时关闭不用的电器,减少热量散失。
