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【高中物理】高中物理熱學常見模型！高畫質可列印！
給大家平時考試及高考時做題提供思路，希望對大家有所幫助。
1、單分子層模型
在用油膜法測量分子直徑時，油酸分子在液體表面形成一層油膜，由於這時的油酸分子是儘量散開的，所形成的油膜為單分子層油膜，故可用公式d＝V/S來計算油酸分子的直徑。
例1、將
的油酸溶液溶於酒精，製成200
的酒精油酸溶液。已知
溶液有50滴，現取1滴酒精油酸溶液滴到水面上，隨著酒精溶於水中，油酸在水面上形成一單分子薄層。已測出這一薄層的面積為
，由此可估算出油酸分子的直徑為多大？
解析：1滴酒精油酸溶液含有油酸的體積
單分子油膜的厚度即油酸分子的直徑
2、球體模型
由於固體和液體分子間距離很小，因此，在估算分子直徑數量級的計算中，常常把固體和液體的分子看成是緊密挨在一起的球體。
例2、用線度放大
倍的顯微鏡觀察布朗運動，估計放大後的小顆粒（碳）的體積為
，碳的密度是
，摩爾質量是M＝
，試估算該小碳粒中的分子數和碳原子的直徑。（取2位有效數字）
解析：將小顆粒視為立方體，其邊長為a，放大600倍後，則其體積為
小顆粒的實際體積
小碳粒的質量為
小碳粒所含分子數為
一個碳原子的體積
將碳原子看成球體，碳原子的直徑為
3、立方體模型
對氣體而言，在一般情況下分子間距離很大，氣體分子均勻分佈，可把每個氣體分子平均佔有空間想象成一個小立方體，任意一瞬間所有氣體分子處於各個小立方體的中心，並根據這一微觀模型來進行相關計算。值得注意的是，這種立方體模型也適用於計算離子晶體的兩個相鄰離子之間的距離。
例3、如圖，食鹽的晶體是由鈉離子和氯離子組成的，這兩種離子在空間三個互相垂直的方向上，都是等距離地交錯排列的。已知食鹽的摩爾質量是M＝58。5g/mol，食鹽的密度是ρ＝2。2g/
。阿伏加德羅常量為
。在食鹽晶體中兩個距離最近的鈉離子中心間的距離的數值最接近於下面4個數值中的哪一個？（ ）
A。
B。
C。
D。
解析：一摩爾食鹽中有
個氯離子和
個鈉離子，離子總數為
。因為摩爾體積
，所以，每個離子所佔體積
。這個
亦即圖中四個同類離子所夾的立方體的體積。該立方體邊長
。而距離最近的兩鈉離子中心間的距離為
。
聯立以上各式得
故選項C正確。
4、彈簧雙振子模型
固體、液體間的分子力可以用彈簧雙振子模型來類比。設想兩個分子由一根輕彈簧相連，分子間的作用力就相當於彈簧的彈力，分子勢能則相當於彈性勢能。
例4、兩個分子從靠近得不能再近的位置開始，使二者之間的距離逐漸增大，直到大於分子直徑的10倍以上，這一過程中關於分子間的相互作用力的下述說法中正確的是（ ）
A。分子間的引力和斥力都在減小
B。分子間的斥力在減小，引力在增大
C。分子間相互作用的合力在逐漸減小
D。分子間相互作用的合力，先減小後增大，再減小到零
解析：分子間同時存在著引力與斥力，當距離增大時，二力都在減小，只是斥力減小得比引力快。在
時，引力與斥力的合力為零，相當於彈簧處於原長；當分子間距離
時，分子間的斥力大於引力，因而表現為斥力，相當於彈簧被壓縮；當
時，分子間的斥力小於引力，因而表現為引力，相當於彈簧被拉伸；當距離大於10倍直徑時，分子間的相互作用力可視為零。所以分子力的變化是先減小後增大，再減小到零，因而選項A、D正確。
5、彈性球模型
對於常態情況的氣體特別是理想氣體，分子間距離很大
，分子力可以忽略不計，這時可以把氣體分子看成一個個無相互作用力的彈性球，它們不停地做無規則的熱運動，當與器壁頻繁發生碰撞時，便對器壁產生了壓強。
例5、在常溫下，氧分子的平均速率約為
。如果一個氧分子以這個速率垂直地打在容器壁上，並以相等的速率反彈回來，氧分子對容器壁的衝量是多少？如果常溫下某容器內氧氣的壓強為
，試估算1s內打在器壁上
面積上的氧分子個數。（假定每個氧分子都以平均速率垂直於容器壁的方向撞擊器壁）
解析：氧氣的摩爾質量為M＝32×
，則每個氧分子的質量為
根據動量定理，氧分子撞擊器壁的衝量為
設單位時間（1s）內打到
器壁上的分子個數為n，則氧氣的壓強可表示為
所以
個
6、球面模型
例6、橫截面積是
的圓筒，內裝有
的水，太陽光垂直照射
，水溫升高了
，設大氣層頂的太陽光只有45%到達地面，試估算太陽的全部輻射功率。（太陽到地球的距離
，保留兩位有效數字，水的比熱容
）
解析：0。6Kg的水水溫升高了1℃吸收的熱量為
0。6Kg的水吸收的太陽的熱量
由於太陽的全部輻射能量散佈在半徑為R的球面（面積為
）上，所以太陽的全部輻射能量
則太陽的全部輻射功率
7、柱體模型
例7、風力發電機是將風的動能轉化為電能的裝置。若每颱風力發電機葉片轉動後總共的有效迎風面積為S＝10m2，空氣密度為
，平均風速為
，設風吹動發電機葉片後動能迅速為零，風力發電機的效率（風的動能轉化為電能的百分比）為
，則每颱風力發電機的平均功率約為多少？
解析：雖然空氣流無影無形、極不規則，但如果研究某段時間
內進入電機葉片的氣流，就可以建立起空氣的柱體模型：柱體的橫截面積為S，長度為
，所以在
時間內吹向電機葉片的空氣的質量
，其動能
所以發電機的平均功率
