🔬 故事：布朗和他的花粉
1827 年植物学家布朗用显微镜观察悬浮在水中的花粉颗粒，发现它们不停地做无规则抖动——起初以为是"花粉有生命"，但换成无机微粒依然抖。这现象困扰学界近 80 年，直到 1905 年爱因斯坦用分子碰撞的统计理论算出布朗运动的规律（1908 年佩兰实验证实），原子分子的存在才被普遍接受。有趣的是，同一年爱因斯坦还发表了光电效应和狭义相对论——1905 被称为他的"奇迹年"。
第一~三章 · 选择性必修第三册
热学
一杯水里有 10²⁵ 个水分子，永不停歇地碰撞、奔跑。温度是它们平均动能的量度，压强是亿万次撞击的合计。热学把宏观现象（温度、压强、体积）与微观世界（分子）连成一体。
1 分子动理论
概念分子很小、很多、很忙
三个基本事实：① 物质由大量分子组成（阿伏加德罗常数 N_A = 6.02×10²³ /mol，分子直径 ~10⁻¹⁰ m）；② 分子永不停息地做无规则热运动（布朗运动是悬浮微粒的运动，间接反映液体分子热运动）；③ 分子间存在引力和斥力（同时存在，r 增大均减小，斥力减得更快；r₀ ≈ 10⁻¹⁰ m 处合力为零）。
分子动能与温度：温度是分子平均动能的标志（不是每个分子动能都相同）。分子势能与体积有关。内能 = 所有分子动能 + 势能。
分子动能与温度：温度是分子平均动能的标志（不是每个分子动能都相同）。分子势能与体积有关。内能 = 所有分子动能 + 势能。
2 气体实验定律与理想气体
定律三大实验定律
玻意耳定律（等温）：pV = 常数（T 不变）；
查理定律（等容）：p/T = 常数（V 不变）；
盖-吕萨克定律（等压）：V/T = 常数（p 不变）；
综合：理想气体状态方程 pV/T = 常数（T 用热力学温度 K！T = t + 273.15）。理想气体：分子不计大小、除碰撞外无相互作用——真实气体常温常压下近似良好。
查理定律（等容）：p/T = 常数（V 不变）；
盖-吕萨克定律（等压）：V/T = 常数（p 不变）；
综合：理想气体状态方程 pV/T = 常数（T 用热力学温度 K！T = t + 273.15）。理想气体：分子不计大小、除碰撞外无相互作用——真实气体常温常压下近似良好。
3 分子撞壁与压强微观解释
4 热力学定律
定律ΔU = Q + W 与方向性
热力学第一定律（能量守恒）：ΔU = Q + W（Q 吸热为正、外界对气体做功 W 为正）。绝热压缩 W>0 ⇒ 升温；放热膨胀降温。
热力学第二定律（方向性）两种表述：热量不能自发从低温传到高温（克劳修斯）；不能从单一热源吸热全部做功（开尔文）。
熵增原理：孤立系统熵不减——能量有品位高低，耗散不可逆。热机效率上限（卡诺）：η ≤ 1 − T_低/T_高。
能量守恒 ≠ 能量"好用"不变：能量总量守恒但品位不断降低（耗散）。
热力学第二定律（方向性）两种表述：热量不能自发从低温传到高温（克劳修斯）；不能从单一热源吸热全部做功（开尔文）。
熵增原理：孤立系统熵不减——能量有品位高低，耗散不可逆。热机效率上限（卡诺）：η ≤ 1 − T_低/T_高。
能量守恒 ≠ 能量"好用"不变：能量总量守恒但品位不断降低（耗散）。
⚠ 热学实验安全操作准则（酒精灯 · 水银温度计）
- 酒精灯：用火柴点燃、灯帽盖灭（严禁嘴吹、严禁对点）；酒精量不超过 2/3；洒出的酒精立即燃烧时用湿布覆盖，切忌浇水。
- 加热试管：管口不对人；先均匀预热；刚加热过的容器放石棉网冷却，不可直接置于冷桌面或冷水（炸裂）。
- 水银温度计破损：立即开窗通风、撤离人员；用硫磺粉覆盖汞珠（生成硫化汞）后戴手套收集密封，严禁用手接触或用吸尘器；皮肤沾汞用清水冲洗。学校已逐步用酒精温度计替代。
- 做气体压强/活塞实验时排气缓慢，防止活塞弹出伤人；高压气瓶不得加热、敲击。
- 蒸汽烫伤往往比开水更重（凝结放热），打开容器先泄压、侧向开启。