:高三物理第二节热学

高三物理第二节热学

一、知识结构

(一)透彻理解分子运动理论的三要素。

(二)掌握阿伏加德罗常数NA=6。02×1023mo1-1的含义，并能应用NA将物质的宏观量和微观量联系起来。

(三)熟练掌握热力学第一定律△E=Q+W及其应用。这要求深刻理解分子动能、分子势能、物体内能等基本概念及影响它们的因素。

(四)理想气体的状态方程和克拉珀龙方程是解答气体问题的核心，必须加以熟练掌握并能灵活运用。

(五)理解理想气体三种状态图象的物理意义，并能进行三种状态图象间的等效变换。

二、例题解析

例1 质量一定的物体，在温度不变条件下体积膨胀时，物体内能的变化是  (  )

A。分子的平均势能增大，物体的内能必增大

B。分子的平均势能减小，物体的内能必减小

C。分子的平均势能不变，物体的内能不变

D。以上说法均不正确

【解析】错选A：总以为物体体积膨胀，分子间距离增大，分子引力作负功，分子势能增大，所以物体内能增大。

基于分子力随分子距离的可变特性，在物体体积膨胀时，在分子间的距离由r＜r0增大到r＞r0的过程中，分子间的势能先减小，后增大。题设物体体积膨胀时，却隐蔽了初始状态，究竟体积膨胀时分子距离r在什么范围内变化没有交代，故无法判断分子势能的变化，也无法确定物体内能的物化。

综上分析，选项D正确。

例2 如右图所示，有一圆筒形气缸静置在地上，气缸圆筒的质量为M，活塞及手柄的质量为m，活塞截面积为S。现用手握住活塞手柄缓慢地竖直向上提，求气缸刚离地时缸内封闭气体的压强。(当时的大气压强为P0，当地的重力加速度为g，活塞缸壁的摩擦不计，活塞未脱离气缸)。

【解析】此题是一道力热综合问题，对气体是等温变化过程，对活塞、气缸是力学平衡问题，并且气缸在提离地面时，地面对其支持力为零。欲求气缸刚离地时缸内封闭气体的压强P封气，把气缸隔离出来研究最方便。气缸受竖直向下的重力G缸(大小等于Mg)，封闭气体竖直向下的压力F封气(大小等于P封气S)，大气竖直向上的压力F大(大小等于P0S)。由平衡条件，有F大气-G缸-F封气=0即P0S-Mg-P封气S=0∴P封气=P0-

例3 一根内径均匀，一端封闭，另一端开口的直玻璃管，长l=100cm，用一段长h=25cm的水银柱将一部分空气封在管内，将其开口朝上竖直放置，被封住的气柱长l0=62。5cm。这时外部的大气压p0=75cmHg，环境温度t0=-23℃，见右图，现在使气柱温度缓慢地逐渐升高，外界大气压保持不变，试分析为保持管内被封气体具有稳定的气柱长，温度能升高的最大值，并求出这个温度下气柱的长。