热学章末复习总结
信丰县第六中学
曾华彬
热学中的三种动能关系
一、物体内部分子力做功和分子势能的关系
1．功能关系：当物体内部分子力做正功时，分子势能减少；反之，当分子力做负功时，分子势能增加．
2．本质：这是物体内部分子间的相互作用力和分子间的相对位置所决定的功能关系． 3．实际气体需要考虑分子力和相应的功能关系，而理想气体则忽略分子力，把分子势能当做常量零来处理．
【例1】 (2008年全国卷Ⅱ)对一定量的气体，下列说法正确的是(
) A．气体的体积是所有气体分子的体积之和
B．气体分子的热运动越剧烈，气体温度就越高
C．气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的
D．当气体膨胀时，气体分子之间的势能减小，因而气体的内能减少
解析：选项D考查了两个知识点：(1)气体膨胀时分子力做负功，分子势能增加，但分子力做功不影响内能，它只是实现了分子势能和分子热运动动能间的转化．(2)改变内能有两种方式，即外界对物体做功和热传递，要综合考虑．因此，改变内能的功并不是物体内部分子力做的功，而是外界对气体做的功，在第二大问题中我们要具体区分这两种功．答案选BC.答案：BC 【例2】 如图1所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示．F>0时为斥力，F
) A．乙分子由a到b做加速运动，由b到c做减速运动 B．乙分子由a到c做加速运动，到达c时速度最大
C．乙分子由a到b的过程中，两分子间的分子势能一直减少 D.乙分子由b到d的过程中，两分子间的分子势能一直增加
解析：本题直接考查了分子力做功和分子势能的关系，它与重力做功和重力势能的关系非常类似．当考虑分子间的力时为实际气体；反之，为理想气体．答案选BC.答案：BC 综上可见，物体内部分子力做功和分子势能的关系近几年反复考查，希望引起考生关注．
二、外界对系统(气体)做功和物体内能改变的关系
1．功能关系：气体膨胀时，如果没有热传递且气体对外界做正功，则气体内能减少；反之，气体内能增加．
2．本质：这是把气体当做整体研究时气体和外界间的相互作用所决定的功能关系．
3．物体内部分子力做功和外界对系统(气体)做功的区别：物体内部分子力做功只是实现了分子势能和分子热运动动能间的转化，而这两种都属于内能，故分子力做功不影响内能的变化．外界对系统(气体)做功是改变物体内能的两种方式之一，二者的适用范畴不同． 4．气体对外做功的两个要素：力和位移． (1)气体边界线固定，有力无位移，不做功． (2)自由膨胀时，有位移无力，不做功．
5．自由膨胀和缓慢膨胀的区别：当气体向真空容器膨胀时，由于无其他气体分子阻碍，故虽有位移但却无力，气体对外不做功．同时由于常温下分子运动较快，故膨胀过程瞬间完成，我们把这种膨胀叫自由膨胀．缓慢膨胀意味着气体膨胀过程受到外界阻碍，故气体膨胀的过程中一定对外界做功．缓慢膨胀意味着对外做功这一隐含条件是近几年高考的热点，也是学生答题的难点．
6．外界：和所研究气体边界接触的外界可以是容器的器壁、活塞或其他气体． 【例3】 (2008年重庆卷)地面附近有一正在上升的空气团，它与外界的热交换忽略不计．已知大气压强随高度增加而降低，则该气团在此上升过程中(不计气团内分子间的势能)(
) A．体积减小，温度降低
B．体积减小，温度不变 C．体积增大，温度降低 D．体积增大，温度不变
解析：本题考查了三个方面的内容：(1)气体绝热时内能的变化只取决于外界是否对气体做功或气体是否对外界做功．本题气体膨胀且有压强，故气体对外界有力的作用且力的 方向上有位移，气体对外做正功，内能减少．(2)本题括号内注明不计气团内分子间的势能，即不考虑分子力做功，把气体当成理想气体，故内能减少，温度降低．(3)对两种功概念的理解也是本题的考查内容之一．本题选C.答案：C 【例4】 如图2所示，两个相通的容器P、Q间装有阀门K，P中充满气体，Q内为真空，整个系统与外界没有热交换．打开阀门K后，P中的气体进入Q中，最终达到平衡，则(
) A．气体体积膨胀，内能增加 B．气体分子势能减少，内能增加
C．气体分子势能增加，压强可能不变
D．Q中气体不可能自发地全部退回到P中
解析：考查了自由膨胀问题，由于气体对外不做功，且系统与外界无热交换，故内能不变．这种类型的题目是高考的热点，考生要重点掌握．本题选D.答案：D
三、广义的功能关系
热学部分经常考查各种功能关系的综合运用，即更普遍意义上的能的转化和守恒定律．处理该类题目的关键是抓住增加的总能量和减少的总能量相等这个规律．
【例5】 如图3所示，A、B两装置均由一支一端封闭、一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水银槽组成，除玻璃泡在管上的位置不同外，其他条件都相同．将两管抽成真空后，开口向下竖直插入水银槽中(插入过程没有空气进入管内)，水银柱上升至图示位置停止．假设这一过程水银与外界没有热交换，则下列说法正确的是(
) A．A中水银的内能增量大于B中水银的内能增量 B．B中水银的内能增量大于A中水银的内能增量 C．A和B中水银体积保持不变，故内能增量相同
D．A和B中水银温度始终相同，故内能增量相同
解析：本题中大气压力对两系统做功一样多，所做的功全部转化为A、B系统中增加的重力势能和内能．由于A中水银的重心高，重力势能增加的多，故A中水银的内能增量小于B中水银的内能增量．答案选B.本题考查了内能和重力势能的转化问题． 答案：B
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