第一篇：熱 學(xué) 教案

熱學(xué)

一、氣體實(shí)驗(yàn)定律 教學(xué)目標(biāo)

1．使學(xué)生明確理想氣體的狀態(tài)應(yīng)由三個(gè)參量來(lái)決定，其中一個(gè)發(fā)生變化，至少還要有一個(gè)隨之變化，所以控制變量的方法是物理學(xué)研究問(wèn)題的重要方法之一．

2．要求學(xué)生通過(guò)討論、分析，總結(jié)出決定氣體壓強(qiáng)的因素，重點(diǎn)掌握壓強(qiáng)的計(jì)算方法，使學(xué)生能夠靈活運(yùn)用力學(xué)知識(shí)來(lái)解決熱學(xué)問(wèn)題，使學(xué)生的知識(shí)得到遷移，為更好的解決力熱綜合題打下良好的基礎(chǔ)．

3．了解氣體實(shí)驗(yàn)定律的實(shí)驗(yàn)條件、過(guò)程，學(xué)會(huì)研究物理問(wèn)題的重要方法——控制變量（單因素）法，明確氣體實(shí)驗(yàn)定律表達(dá)式中各個(gè)字母的含義，引導(dǎo)學(xué)生抓住三個(gè)實(shí)驗(yàn)定律的共性，使復(fù)習(xí)能夠事半功倍．

教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)分析

1．一定質(zhì)量的某種理想氣體的狀態(tài)參量p、V、T確定后，氣體的狀態(tài)便確定了，在這里主要是氣體壓強(qiáng)的分析和計(jì)算是重點(diǎn)問(wèn)題，在氣體實(shí)驗(yàn)定律及運(yùn)用氣態(tài)方程的解題過(guò)程中，多數(shù)的難點(diǎn)問(wèn)題也是壓強(qiáng)的確定．所以要求學(xué)生結(jié)合本專題的例題和同步練習(xí)，分析總結(jié)出一般性的解題方法和思路，使學(xué)生明確：壓強(qiáng)的分析和計(jì)算，其實(shí)質(zhì)仍是力學(xué)問(wèn)題，還是需要運(yùn)用隔離法，進(jìn)行受力分析，利用力學(xué)規(guī)律（如平衡）列方程求解．

2．三個(gè)氣體實(shí)驗(yàn)定律從實(shí)驗(yàn)思想、內(nèi)容到解題的方法、步驟上均有很多相似之處，復(fù)習(xí)時(shí)不要全面鋪開(kāi)，沒(méi)有重點(diǎn)．應(yīng)以玻-馬定律為重點(diǎn)內(nèi)容，通過(guò)典型例題的分析，使學(xué)生學(xué)會(huì)抓共性，掌握一般的解題思路及方法，提高他們的科學(xué)素養(yǎng)．

教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì) 教師活動(dòng)

一、氣體的狀態(tài)參量

一定質(zhì)量m的某種（摩爾質(zhì)量M一定）理想氣體可以用力學(xué)參量壓強(qiáng)（p）、幾何參量體積（V）和熱學(xué)參量溫度（T）來(lái)描述它所處的狀態(tài)，當(dāng)p、V、T一定時(shí)，氣體的狀態(tài)是確定的，當(dāng)氣體狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，至少有兩個(gè)參量要發(fā)生變化．

1．壓強(qiáng)（p）

我們學(xué)過(guò)計(jì)算固體壓強(qiáng)的公式p=F/S，計(jì)算液體由于自重產(chǎn)生的壓強(qiáng)用p=ρgh，那么（1）對(duì)密閉在容器中的一定質(zhì)量的氣體的壓強(qiáng)能否用上述公式計(jì)算呢？（2）密閉氣體的壓強(qiáng)是如何產(chǎn)生的呢？和什么因素有關(guān)？（3）密閉氣體的壓強(qiáng)如何計(jì)算呢？通過(guò)下面的幾個(gè)例題來(lái)分析總結(jié)規(guī)律．

學(xué)生活動(dòng) 回答問(wèn)題：（1）不能．（2）是由于大量的氣體分子頻繁的碰撞器壁而形成的，和單位時(shí)間內(nèi)、單位面積上的分子的碰撞次數(shù)有關(guān)，次數(shù)越多，產(chǎn)生的壓強(qiáng)越大，而碰撞次數(shù)多，需單位體積內(nèi)的分子數(shù)多，所以和單位體積內(nèi)的分子數(shù)有關(guān)；還和碰撞的強(qiáng)弱有關(guān)，氣體的溫度越高，分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，對(duì)器壁的撞擊越強(qiáng)．

[例1]在一端封閉粗細(xì)均勻的豎直放置的U形管內(nèi)，有密度為ρ的液體封閉著兩段氣柱A、B，大氣壓強(qiáng)為p0，各部分尺寸如圖2-1-1所示，求A、B氣體的壓強(qiáng)． 學(xué)生討論

例題1．讓學(xué)生在黑板上列出不同的解法，典型解法如下： 解法1：取液柱h1為研究對(duì)象．設(shè)管的橫截面積為S，h1受到向下的重力ρgSh1，A氣體向下的壓力pAS，大氣向上的壓力p0S，因?yàn)閔1靜止，所以

pAS+ρgSh1=p0S pA=p0-ρgh1 再取液柱h2為研究對(duì)象，由帕斯卡定律，h2上端受到A氣體通過(guò)液體傳遞過(guò)來(lái)的向下的壓力pAS，B氣體向上的壓力pBS，液柱自身重力ρgSh2，由于液柱靜止，則

pAS+ρgSh2=pBS pB=p0-ρgh1+ρgh2 解法2：求pB時(shí)，由連通器的知識(shí)可知，同種液體在同一水平面上的壓強(qiáng)處處相等，取同一水平面CD，則

pA=pBS-ρgh2 pB=p0-ρgh1+ρgh2 在教師的引導(dǎo)下同學(xué)們總結(jié)：（1）氣體自重產(chǎn)生的壓強(qiáng)很小，一般忽略不計(jì)；（2）對(duì)密閉氣體，帕斯卡定律仍適用；（3）當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)處于靜止或勻速運(yùn)動(dòng)中時(shí)，氣體的壓強(qiáng)可以用力的平衡的方法求解，也可以運(yùn)用連通器的原理，找等壓面的方法求解．

[例2]如圖2-1-2所示，一圓形氣缸靜置于水平地面上，氣缸質(zhì)量為M，活塞質(zhì)量為m，活塞面積為S，大氣壓強(qiáng)是p0．現(xiàn)將活塞緩慢上提，求氣缸剛離開(kāi)地面時(shí)，氣缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)（不計(jì)摩擦）．

此題涉及到活塞、氣缸、密閉氣體，以誰(shuí)為研究對(duì)象呢？活塞緩慢移動(dòng)的含義是什么？氣缸剛離開(kāi)地面是什么意思？

對(duì)例題2學(xué)生討論大致有兩種觀點(diǎn)：

1．以活塞為研究對(duì)象，活塞受向上的外力F、自身的重力mg、大氣向下的壓力p0S、封閉氣體向上的壓力pS，因?yàn)榛钊徛苿?dòng)，所以可以認(rèn)為活塞的每個(gè)態(tài)均為平衡態(tài)，則F+pS=mg+p0S（1）

F、p均是未知數(shù)，還需另立方程．

再以整體為研究對(duì)象，受向上的外力F、自身的重力（M+m）g、地面的支持力N．

系統(tǒng)是否受大氣的壓力呢？討論結(jié)果：受，但是因?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)上下左右均受到大氣的作用，所以分析受力時(shí)可不考慮．

系統(tǒng)靜止，所以F+N=（M+m）g 當(dāng)氣缸剛離開(kāi)地面時(shí)，N=0，F(xiàn)=（M+m）g

（2）將（2）代入（1）得p=p0-Mg/S 2．以氣缸為研究對(duì)象，氣缸受自身向下的重力Mg、封閉氣體向上的壓力pS、地面的支持力N、大氣對(duì)氣缸底部向上的壓力p0S．（學(xué)生對(duì)氣缸上面是否受大氣壓力產(chǎn)生疑問(wèn)．經(jīng)過(guò)討論學(xué)生認(rèn)識(shí)到氣缸上方和它作用的是封閉氣體，大氣是作用在活塞上的．）氣缸靜止，則

Mg+pS=N+p0S 當(dāng)氣缸剛離開(kāi)地面時(shí)，N=0，得p=p0-Mg/S

[例3]如圖2-1-3所示，粗細(xì)均勻開(kāi)口向上的直玻璃管內(nèi)有一段長(zhǎng)為h、密度為ρ的水銀柱，封閉了一段氣體，當(dāng)整個(gè)裝置處于向下加速（加速度為a）的電梯中時(shí)，氣體的壓強(qiáng)是多少？若電梯向上加速呢？

通過(guò)上面的三個(gè)例題，請(qǐng)同學(xué)們歸納總結(jié)計(jì)算氣體壓強(qiáng)的一般思路和方法．

學(xué)生解答例題3：以水銀柱為研究對(duì)象，受重力ρgSh、大氣向下的壓力p0S、氣體向上的壓力pS，因?yàn)橄到y(tǒng)向下加速，由牛頓第二定律，ρgSh+p0S-pS=ρSha p=p0+ρ（g-a）h 討論：若a=g，即系統(tǒng)做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)（完全失重），p=p0 同理，向下加速時(shí)，p=p0+ρ（g+a）h 學(xué)生歸納一般解題思路：

1．確定研究對(duì)象：活塞、氣缸、液柱等． 2．進(jìn)行正確的受力分析．

3．根據(jù)規(guī)律列方程，例如平衡條件、牛頓定律等． 4．解方程并對(duì)結(jié)果進(jìn)行必要的討論． 2．體積（V）：氣體分子所能充滿的空間，若被裝入容器則氣體的體積=容器的容積． 3．溫度（T）：

溫標(biāo)：一般有攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)，它們的關(guān)系是什么？ T=t+273，-273℃=OK，△T=△t

二、氣體的實(shí)驗(yàn)定律 提問(wèn)：（1）氣體的三個(gè)實(shí)驗(yàn)定律成立的條件是什么？（2）主要的實(shí)驗(yàn)思想是什么？

很好，我們要會(huì)用文字、公式、圖線三種方式表述出氣體實(shí)驗(yàn)定律，更要注意定律成立的條件．（1）一定質(zhì)量的氣體，壓強(qiáng)不太大，溫度不太高時(shí)．

（2）控制變量的方法．對(duì)一定質(zhì)量的某種氣體，其狀態(tài)由p、V、T三個(gè)參量來(lái)決定，如果控制T不變，研究p-V間的關(guān)系，即得到玻-馬定律；如果控制V不變，研究p-T間的關(guān)系，即得到查理定律；如果控制p不變，研究V-T間的關(guān)系，即得到蓋·呂薩克定律．

1．等溫過(guò)程——玻-馬定律（1）內(nèi)容：

（2）表達(dá)式： p1V1=p2V2（3）圖像

玻-馬定律的內(nèi)容是：一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變時(shí)，壓強(qiáng)和體積的乘積是恒量． 討論：上面的p-V圖中，A、B表示一定質(zhì)量的某種氣體的兩條等溫線，則TA ＜），試說(shuō)明理由．

TA TB

TB（填＞、=、說(shuō)明原因的過(guò)程中，學(xué)生討論后漸趨明朗．有學(xué)生回答：從分子動(dòng)理論的角度來(lái)說(shuō)，氣體的壓強(qiáng)是大量氣體分子頻繁碰撞器壁的結(jié)果，單位體積內(nèi)的分子數(shù)越多、分子運(yùn)動(dòng)的平均速率越大，壓強(qiáng)就越大．在p-V圖像的兩條等溫線上，取體積相同的兩點(diǎn)C、D，因?yàn)槭且欢ㄙ|(zhì)量的氣體，所以單位體積內(nèi)的分子數(shù)相同；又從圖像上可知，pC＜PD，所以TD＞TC，則TB＞TA．

小結(jié)：一定質(zhì)量的某種氣體的p-V圖像上的等溫線越向右上方，溫度越高，即pV的乘積越大．

[例4]1m長(zhǎng)的粗細(xì)均勻的直玻璃管一端封閉，把它開(kāi)口向下豎直插入水中，管的一半露在水面外，大氣壓為76cmHg，求水進(jìn)入管中的高度．

引導(dǎo)學(xué)生討論：

（1）此過(guò)程可視為等溫過(guò)程，應(yīng)用玻-馬定律，那么如何確定一定質(zhì)量的氣體呢？（2）研究對(duì)象的初末態(tài)如何確定？

（3）管插入水中一半時(shí)，管內(nèi)水面的高度應(yīng)是圖2-1-5中a、b、c的哪個(gè)位置？為什么． 解答：設(shè)玻璃管的橫截面積為S．

初態(tài)：玻璃管口和水面接觸但還沒(méi)有插入之時(shí)，此后管內(nèi)氣體為一定質(zhì)量的氣體．p1=p0，V1=1S．

末態(tài)：管插入水中一半時(shí)，如圖2-1-5所示，位置c是合理的．因?yàn)楣懿迦胨?，溫度一定，氣體體積減小，壓強(qiáng)增大，只有pc＞p0，所以c位置合理．設(shè)進(jìn)入管內(nèi)的水柱的高度是x，則

p2=p0+ρg（0.5-x），V2=（1-x）S，根據(jù)玻-馬定律：p1V1=p2V2，所以 p0×1S=[p0+ρg（0.5-x）]×（1-x）S，得x=0.05m [例5]一根長(zhǎng)度為1m，一端封閉的內(nèi)徑均勻的細(xì)直玻璃管，管內(nèi)用20cm長(zhǎng)的水銀柱封住一部分空氣．當(dāng)管口向上豎直放置時(shí)，被封住的空氣柱長(zhǎng)49cm．問(wèn)緩慢將玻璃旋轉(zhuǎn)，當(dāng)管口向下倒置時(shí)，被封住的空氣柱長(zhǎng)度是多少？假設(shè)p0=76cmHg，氣體溫度不變．

對(duì)例題5大多數(shù)學(xué)生做出如下解答： p1=p0+h=76+20=96（cmHg）V1=49S p2=p0-h=76-20=56（cmHg）V2=HS p1V1=p2V2 所以H=84（cm）

解答到此，有部分同學(xué)意識(shí)到此時(shí)空氣柱加水銀柱的長(zhǎng)度H+h=84+20=104（cm）已大于玻璃管的長(zhǎng)度1m了，說(shuō)明水銀早已經(jīng)溢出！

所以，管倒置后，p2=p0-h′

V2=HS，H+h′=L 所以h=18.5（cm），H=81.5（cm）[例6]內(nèi)徑均勻的U形管中裝入水銀，兩管中水銀面與管口的距離均為l=10cm，大氣壓強(qiáng)p0=75.8cmHg時(shí)，將右管口密封，如圖2-1-6所示，然后從左側(cè)管口處將一活塞緩慢向下推入管中，直到左右兩側(cè)水銀面高度差h=6cm時(shí)為止．求活塞在管內(nèi)移動(dòng)的距離．

提問(wèn)：

（1）緩慢向下推是什么意思？

（2）本題中有左右兩部分定質(zhì)量的氣體，能分別寫(xiě)出它們初、末態(tài)的狀態(tài)參量嗎？（3）兩部分氣體間有什么聯(lián)系？畫(huà)出示意圖．

解答：緩慢壓縮的含義是整個(gè)過(guò)程中系統(tǒng)保持溫度不變，且水銀柱處于平衡態(tài)．設(shè)管的橫截面積為S，則： 左管氣體：

初態(tài)：pA0=p0，VA0=lS=10S 末態(tài)：pA=？，VA=？ 右管氣體：

初態(tài)；pB0=p0，VB0=lS=10S 末態(tài)：pB=？，VB=？

畫(huà)出變化前后的示意圖，如圖2-1-7所示：

一般認(rèn)為液體不易壓縮，U形管中，左管液面下降△l，右管液面必上升△l，則兩管液面的高度差為2△l，在本題中2△l=h．從上面的示意圖中可知：

pA=pB+h，VA=（l-x+h/2）S VB=（l-h/2）

分別對(duì)左右管內(nèi)的氣體應(yīng)用玻馬定律，代入數(shù)據(jù)，得： x=6.4cm 2．等容過(guò)程——查理定律（1）內(nèi)容：

提問(wèn)：法國(guó)科學(xué)家查理通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)的定律的表述內(nèi)容是什么？把查理定律“外推”到零壓強(qiáng)而引入熱力學(xué)溫標(biāo)后，查理定律的表述內(nèi)容又是什么？

內(nèi)容：一定質(zhì)量的氣體，在體積不變的情況下，溫度每升高（或降低）1℃，增加（或減少）的壓強(qiáng)等于它0℃時(shí)壓強(qiáng)的1/273．一定質(zhì)量的氣體，在體積不變的情況下，它的壓強(qiáng)和熱力學(xué)溫標(biāo)成正比．

3．等壓變化——蓋·呂薩克定律（1）內(nèi)容：（2）表達(dá)式：

內(nèi)容：一定質(zhì)量的氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，它的體積和熱力學(xué)溫標(biāo)成正比．

[例7]一個(gè)質(zhì)量不計(jì)的活塞將一定量的理想氣體封閉在上端開(kāi)口的直立筒形氣缸內(nèi)，活塞上堆放著鐵砂，如圖2-1-8所示．最初活塞擱置在氣缸內(nèi)壁的卡環(huán)上，氣柱的高度H0，壓強(qiáng)等于大氣壓強(qiáng)p0．現(xiàn)對(duì)氣體緩慢加熱，當(dāng)氣體溫度升高了△T=60K時(shí)，活塞（及鐵砂）開(kāi)始離開(kāi)卡環(huán)而上升．繼續(xù)加熱，直到氣柱高度H1=1.5H0．此后在維持溫度不變的條件下逐漸取走鐵砂，直到鐵砂被全部取走時(shí)，氣柱高度變?yōu)镠2=1.8H0．求此時(shí)氣體的溫度（不計(jì)氣缸和活塞間的摩擦）．

分析：以封閉在氣缸內(nèi)的一定質(zhì)量的理想氣體為研究對(duì)象，（1）從最初活塞擱置在氣缸內(nèi)壁的卡環(huán)上，到當(dāng)氣體溫度升高了△T=60K時(shí)，活塞（及鐵砂）開(kāi)始離開(kāi)卡環(huán)這一過(guò)程氣體的哪個(gè)狀態(tài)參量沒(méi)有發(fā)生變化？（2）從當(dāng)氣體溫度升高了△T=60K時(shí)，活塞（及鐵砂）開(kāi)始離開(kāi)卡環(huán)而上升，直到氣柱高度H1=1.5H0．這一過(guò)程氣體的哪個(gè)狀態(tài)參量沒(méi)有發(fā)生變化？（3）此后的過(guò)程氣體的哪個(gè)狀態(tài)參量沒(méi)有發(fā)生變化？回答完上面的三個(gè)問(wèn)題后，相信同學(xué)們能夠自己解答出此題了．

學(xué)生回答提問(wèn)：

（1）體積不變，所以此過(guò)程為等容變化．（2）壓強(qiáng)不變，所以此過(guò)程為等壓變化．

（3）溫度不變，所以此過(guò)程為等溫變化．學(xué)生的兩種解法：

解法一：以封閉在氣缸內(nèi)的一定質(zhì)量的理想氣體為研究對(duì)象，設(shè)最初活塞擱置在氣缸內(nèi)壁的卡環(huán)上時(shí)，氣體的溫度為T(mén)0，氣體的壓強(qiáng)為p0，體積為V0=H0S，則活塞（及鐵砂）開(kāi)始離開(kāi)卡環(huán)時(shí)的溫度T1=T0+△T，氣體的壓強(qiáng)為p1，體積為V1，因?yàn)榈热葑兓琕1=V0，根據(jù)查理定律，設(shè)氣柱高度為H1時(shí)，氣體溫度為T(mén)2，體積為V2=H1S，壓強(qiáng)為p2，因?yàn)槭堑葔鹤兓?，p2=p1，根據(jù)蓋·呂薩克定律，設(shè)氣柱高度為H2時(shí)，氣體溫度為T(mén)3，體積為V3=H2S，壓強(qiáng)為p3，因?yàn)殍F砂全部取走時(shí)p3=p0，又因?yàn)槭堑葴刈兓?，T3=T2，根據(jù)玻-馬定律，p3V3=p2V2，p0H0=p1H（3）由（1）、（3）兩式解得：

由（2）、（4）兩式解得：

由（5）、（6）兩式解得：

解法二：以封閉在氣缸內(nèi)的一定質(zhì)量的理想氣體為研究對(duì)象，設(shè)最S初活塞擱置在氣缸內(nèi)壁的卡環(huán)上時(shí)，氣體的溫度為T(mén)0，則活塞（及鐵砂）開(kāi)始離開(kāi)卡環(huán)時(shí)的溫度為T(mén)0+△T，設(shè)氣柱高度為H1時(shí)，氣體溫度為T(mén)1，氣柱高度為H2時(shí)，氣體溫度為T(mén)2，由等壓過(guò)程得

由初態(tài)和末態(tài)的壓強(qiáng)相等，得

由（1）、（2）兩式解得：

說(shuō)明：氣缸內(nèi)的封閉氣體先后經(jīng)歷了四個(gè)狀態(tài)、三個(gè)過(guò)程．可以建立如下圖景：

利用上述圖景，可以使復(fù)雜的過(guò)程清晰展現(xiàn)，所以分析物理圖景是解題非常關(guān)鍵的步驟． 同步練習(xí)

一、選擇題

1．對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體，下列說(shuō)法中正確的是

[

] A．如果體積V減小，氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)作用于器壁單位面積的總沖量一定增大 B．如果壓強(qiáng)p增大，氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)作用于器壁單位面積的總沖量一定增大 C．如果溫度T不變，氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)作用于器壁單位面積的總沖量一定不變 D．如果密度不變，氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)作用于器壁單位面積的總沖量一定不變

2．如圖2-1-9所示，U形管封閉端內(nèi)有一部分氣體被水銀封住，已知大氣壓為p0，則被封閉的氣體的壓強(qiáng)p（以汞柱為單位）為

[

] A．p0+hB．p0-h1 C．p0-（h1+h2）

D．p0+h2-h1

3．如圖2-1-10所示，密封U形管內(nèi)裝有水銀，左右兩管都有空氣，兩水銀面的高度差為h，把U形管豎直浸沒(méi)在熱水中，高度差h將

[

] A．增大 B．減小 C．不變 D．兩側(cè)空氣柱的長(zhǎng)度未知，不能判斷

二、非選擇題

4．如圖2-1-11所示，一根橫截面積是S=1cm2的直管，兩端開(kāi)口，豎直插入水銀槽中．有兩個(gè)質(zhì)量都是m=20g的活塞A、B，在管中封閉兩段長(zhǎng)都是L=10cm的理想氣體．開(kāi)始時(shí)A、B都處于靜止?fàn)顟B(tài)．不計(jì)管壁對(duì)A、B的摩擦．現(xiàn)在用力F豎直向上緩慢拉動(dòng)活塞A，當(dāng)F=4.2N時(shí)，A、B再次靜止．設(shè)整個(gè)過(guò)程中環(huán)境溫度不變，g=10m/s，外界大氣壓p0=1.0×105Pa，合73.5cmHg，水銀密度ρ=13.6×103kg/m3，求在此過(guò)程中：

（1）活塞A上升的距離；

（2）有多高的水銀柱進(jìn)入管內(nèi)．

5．用圖2-1-12所示的容積計(jì)測(cè)量某種礦物的密度，測(cè)量數(shù)據(jù)和步驟如下：

（1）打開(kāi)閥門(mén)K，使管A、容器C、B和大氣相通，上下移動(dòng)D使水銀面在n處；

（2）關(guān)閉K，向上舉D使水銀面達(dá)到m處，這時(shí)B、D兩管內(nèi)水銀面高度差h1=12.5cm；（3）打開(kāi)K，把400g礦物投入C，使水銀面對(duì)齊n，然后關(guān)閉K；

（4）往上舉D，使水銀面重新到達(dá)m處，這時(shí)B、D兩管內(nèi)水銀面高度差h2=23.7cm，m處以上容器C和管A（不包括B）的總體積是1000cm3．求礦物的密度．

6．如圖2-1-13所示的實(shí)驗(yàn)裝置，研究體積不變時(shí)的氣體壓強(qiáng)與溫度的關(guān)系，當(dāng)時(shí)大氣壓為H（cm）汞柱．封有一定質(zhì)量氣體的燒瓶，浸在冰水混合物中，U形壓強(qiáng)計(jì)可動(dòng)管A和固定管B中的水銀面剛好相平．將燒瓶浸入溫度為t℃的熱水中時(shí)B管的水銀面將____，這時(shí)應(yīng)將A管____，（以上兩空填“上升”或“下降”）使B管中水銀面____．記下此時(shí)A、B兩管中水銀面的高度差為h（cm），此狀態(tài)下瓶中氣體的壓強(qiáng)為_(kāi)___．

參考答案 1．B

2．B

3．A

4．（1）44.6cm（2）30.8cm

5．846.5kg/m3

6．下降 上升 回到原來(lái)位置（H+h）cmHg

第二篇：熱學(xué)小實(shí)驗(yàn)教案

熱學(xué)小實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)一：瓶?jī)?nèi)吹氣球

思考：瓶?jī)?nèi)吹起的氣球，為什么松開(kāi)氣球口，氣球不會(huì)變??？

材料：大口玻璃瓶，吸管兩根：紅色和綠色、氣球一個(gè)、氣筒

操作：

1、用改錐事先在瓶蓋上打兩個(gè)孔，在孔上插上兩根吸管：紅色和綠色

2、在紅色的吸管上扎上一個(gè)氣球

3、將瓶蓋蓋在瓶口上

4、用氣筒打紅吸管處將氣球打大

5、將紅色吸管放開(kāi)氣球立刻變小

6、用氣筒再打紅吸管處將氣球打大

7、迅速捏緊紅吸管和綠吸管兩個(gè)管口

8、放開(kāi)紅色吸管口，氣球沒(méi)有變小

講解：當(dāng)紅色吸管松開(kāi)時(shí)，由于氣球的橡皮膜收縮，氣球也開(kāi)始收縮?？墒菤馇蝮w積縮小后，瓶?jī)?nèi)其他部分的空氣體積就擴(kuò)大了，而綠管是封閉的，結(jié)果瓶?jī)?nèi)空氣壓力要降低——甚至低于氣球內(nèi)的壓力，這時(shí)氣球不會(huì)再繼續(xù)縮小了。

實(shí)驗(yàn)二：能抓住氣球的杯子

思考：你會(huì)用一個(gè)小杯子輕輕倒扣在氣球球面上，然后把氣球吸起來(lái)嗎？

材料：氣球1～2個(gè)、塑料杯1～2個(gè)、暖水瓶1個(gè)、熱水少許

流程：

1、對(duì)氣球吹氣并且綁好

2、將熱水（約70℃）倒入杯中約多半杯

3、熱水在杯中停留20秒后，把水倒出來(lái)

4、立即將杯口緊密地倒扣在氣球上

5、輕輕把杯子連同氣球一塊提起

說(shuō)明：

1、杯子直接倒扣在氣球上，是無(wú)法把氣球吸起來(lái)的。

2、用熱水處理過(guò)的杯子，因?yàn)楸觾?nèi)的空氣漸漸冷卻，壓力變小，因此可以把氣球吸起來(lái)。

延伸：

小朋友，請(qǐng)你想一想還有什么辦法可以把氣球吸起來(lái)？

實(shí)驗(yàn)三：會(huì)吸水的杯子

思考：用玻璃杯罩住燃燒中的蠟燭，燭火熄滅后，杯子內(nèi)有什么變化呢？

材料：玻璃杯（比蠟燭高）1個(gè)、蠟燭1支、平底盤(pán)子1個(gè)、打火機(jī)1個(gè)、水若干

操作：

1.點(diǎn)燃蠟燭，在盤(pán)子中央滴幾滴蠟油，以便固定蠟燭。

2.在盤(pán)子中注入約1厘米高的水。

3.用玻璃杯倒扣在蠟燭上

4.觀察蠟燭燃燒情形以及盤(pán)子里水位的變化

講解：

1.玻璃杯里的空氣（氧氣）被消耗光后，燭火就熄滅了。

2.燭火熄滅后，杯子里的水位會(huì)漸漸上升。

創(chuàng)造：

你能用排空的容器自動(dòng)收集其它溶液?jiǎn)幔?/p>

實(shí)驗(yàn)四：會(huì)吃雞蛋的瓶子

思考：為什么，雞蛋能從比自己小的瓶子口進(jìn)去？

材料：熟雞蛋1個(gè)、細(xì)口瓶1個(gè)、紙片若干、火柴1盒

操作：

1、熟蛋剝?nèi)サ皻ぁ?/p>

2、將紙片撕成長(zhǎng)條狀。

3、將紙條點(diǎn)燃后仍到瓶子中。

4、等火一熄，立刻把雞蛋扣到瓶口，并立即將手移開(kāi)。

講解：

1、紙片剛燒過(guò)時(shí)，瓶子是熱熱的。

2、雞蛋扣在瓶口后，瓶子內(nèi)的溫度漸漸降低，瓶?jī)?nèi)的壓力變小，瓶子外的壓力大，就會(huì)把雞蛋擠壓到瓶子內(nèi)。

創(chuàng)造：當(dāng)瓶子中氣體的壓力大于瓶子外面的壓力時(shí)，瓶子會(huì)發(fā)生什么變化？

實(shí)驗(yàn)五：瓶子癟了

思考：你能不用手，把塑料瓶子弄癟嗎？

材料：水杯2個(gè)、溫開(kāi)水1杯、礦泉水瓶1個(gè)

操作：

1.將溫開(kāi)水到入瓶子，用手摸摸瓶子，是否感覺(jué)到熱。

2.把瓶子中的溫開(kāi)水再倒出來(lái)，并迅速蓋緊瓶子蓋。

3.觀察瓶子慢慢的癟了。

講解：

1.加熱瓶子里的空氣，使它壓力降低。

2.由于瓶子外的空氣比瓶子內(nèi)的空氣壓力大，所以把瓶子壓癟了。

創(chuàng)造：

如果瓶子里氣體的壓力比瓶子外空氣的壓力大，瓶子會(huì)變成生么樣子？

第三篇：《熱學(xué)章末復(fù)習(xí)總結(jié)》教案

熱學(xué)章末復(fù)習(xí)總結(jié)

信豐縣第六中學(xué)

曾華彬

熱學(xué)中的三種動(dòng)能關(guān)系

一、物體內(nèi)部分子力做功和分子勢(shì)能的關(guān)系

1．功能關(guān)系：當(dāng)物體內(nèi)部分子力做正功時(shí)，分子勢(shì)能減少；反之，當(dāng)分子力做負(fù)功時(shí)，分子勢(shì)能增加．

2．本質(zhì)：這是物體內(nèi)部分子間的相互作用力和分子間的相對(duì)位置所決定的功能關(guān)系． 3．實(shí)際氣體需要考慮分子力和相應(yīng)的功能關(guān)系，而理想氣體則忽略分子力，把分子勢(shì)能當(dāng)做常量零來(lái)處理．

【例1】(2008年全國(guó)卷Ⅱ)對(duì)一定量的氣體，下列說(shuō)法正確的是（）A．氣體的體積是所有氣體分子的體積之和

B．氣體分子的熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，氣體溫度就越高

C．氣體對(duì)器壁的壓強(qiáng)是由大量氣體分子對(duì)器壁不斷碰撞而產(chǎn)生的

D．當(dāng)氣體膨脹時(shí)，氣體分子之間的勢(shì)能減小，因而氣體的內(nèi)能減少

解析：選項(xiàng)D考查了兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)：(1)氣體膨脹時(shí)分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增加，但分子力做功不影響內(nèi)能，它只是實(shí)現(xiàn)了分子勢(shì)能和分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能間的轉(zhuǎn)化．(2)改變內(nèi)能有兩種方式，即外界對(duì)物體做功和熱傳遞，要綜合考慮．因此，改變內(nèi)能的功并不是物體內(nèi)部分子力做的功，而是外界對(duì)氣體做的功，在第二大問(wèn)題中我們要具體區(qū)分這兩種功．答案選BC.答案：BC 【例2】 如圖1所示，甲分子固定在坐標(biāo)原點(diǎn)O，乙分子位于x軸上，甲分子對(duì)乙分子的作用力與兩分子間距離的關(guān)系如圖中曲線所示．F>0時(shí)為斥力，F(xiàn)<0時(shí)為引力，a、b、c、d為x軸上四個(gè)特定的位置．現(xiàn)把乙分子從a處由靜止釋放，則（）A．乙分子由a到b做加速運(yùn)動(dòng)，由b到c做減速運(yùn)動(dòng) B．乙分子由a到c做加速運(yùn)動(dòng)，到達(dá)c時(shí)速度最大

C．乙分子由a到b的過(guò)程中，兩分子間的分子勢(shì)能一直減少 D.乙分子由b到d的過(guò)程中，兩分子間的分子勢(shì)能一直增加

解析：本題直接考查了分子力做功和分子勢(shì)能的關(guān)系，它與重力做功和重力勢(shì)能的關(guān)系非常類似．當(dāng)考慮分子間的力時(shí)為實(shí)際氣體；反之，為理想氣體．答案選BC.答案：BC 綜上可見(jiàn)，物體內(nèi)部分子力做功和分子勢(shì)能的關(guān)系近幾年反復(fù)考查，希望引起考生關(guān)注．

二、外界對(duì)系統(tǒng)(氣體)做功和物體內(nèi)能改變的關(guān)系

1．功能關(guān)系：氣體膨脹時(shí)，如果沒(méi)有熱傳遞且氣體對(duì)外界做正功，則氣體內(nèi)能減少；反之，氣體內(nèi)能增加．

2．本質(zhì)：這是把氣體當(dāng)做整體研究時(shí)氣體和外界間的相互作用所決定的功能關(guān)系．

3．物體內(nèi)部分子力做功和外界對(duì)系統(tǒng)(氣體)做功的區(qū)別：物體內(nèi)部分子力做功只是實(shí)現(xiàn)了分子勢(shì)能和分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能間的轉(zhuǎn)化，而這兩種都屬于內(nèi)能，故分子力做功不影響內(nèi)能的變化．外界對(duì)系統(tǒng)(氣體)做功是改變物體內(nèi)能的兩種方式之一，二者的適用范疇不同． 4．氣體對(duì)外做功的兩個(gè)要素：力和位移．(1)氣體邊界線固定，有力無(wú)位移，不做功．(2)自由膨脹時(shí)，有位移無(wú)力，不做功．

5．自由膨脹和緩慢膨脹的區(qū)別：當(dāng)氣體向真空容器膨脹時(shí)，由于無(wú)其他氣體分子阻礙，故雖有位移但卻無(wú)力，氣體對(duì)外不做功．同時(shí)由于常溫下分子運(yùn)動(dòng)較快，故膨脹過(guò)程瞬間完成，我們把這種膨脹叫自由膨脹．緩慢膨脹意味著氣體膨脹過(guò)程受到外界阻礙，故氣體膨脹的過(guò)程中一定對(duì)外界做功．緩慢膨脹意味著對(duì)外做功這一隱含條件是近幾年高考的熱點(diǎn)，也是學(xué)生答題的難點(diǎn)．

6．外界：和所研究氣體邊界接觸的外界可以是容器的器壁、活塞或其他氣體． 【例3】(2008年重慶卷)地面附近有一正在上升的空氣團(tuán)，它與外界的熱交換忽略不計(jì)．已知大氣壓強(qiáng)隨高度增加而降低，則該氣團(tuán)在此上升過(guò)程中(不計(jì)氣團(tuán)內(nèi)分子間的勢(shì)能)（）A．體積減小，溫度降低

B．體積減小，溫度不變 C．體積增大，溫度降低 D．體積增大，溫度不變

解析：本題考查了三個(gè)方面的內(nèi)容：(1)氣體絕熱時(shí)內(nèi)能的變化只取決于外界是否對(duì)氣體做功或氣體是否對(duì)外界做功．本題氣體膨脹且有壓強(qiáng)，故氣體對(duì)外界有力的作用且力的 方向上有位移，氣體對(duì)外做正功，內(nèi)能減少．(2)本題括號(hào)內(nèi)注明不計(jì)氣團(tuán)內(nèi)分子間的勢(shì)能，即不考慮分子力做功，把氣體當(dāng)成理想氣體，故內(nèi)能減少，溫度降低．(3)對(duì)兩種功概念的理解也是本題的考查內(nèi)容之一．本題選C.答案：C 【例4】 如圖2所示，兩個(gè)相通的容器P、Q間裝有閥門(mén)K，P中充滿氣體，Q內(nèi)為真空，整個(gè)系統(tǒng)與外界沒(méi)有熱交換．打開(kāi)閥門(mén)K后，P中的氣體進(jìn)入Q中，最終達(dá)到平衡，則（）A．氣體體積膨脹，內(nèi)能增加 B．氣體分子勢(shì)能減少，內(nèi)能增加

C．氣體分子勢(shì)能增加，壓強(qiáng)可能不變

D．Q中氣體不可能自發(fā)地全部退回到P中

解析：考查了自由膨脹問(wèn)題，由于氣體對(duì)外不做功，且系統(tǒng)與外界無(wú)熱交換，故內(nèi)能不變．這種類型的題目是高考的熱點(diǎn)，考生要重點(diǎn)掌握．本題選D.答案：D

三、廣義的功能關(guān)系

熱學(xué)部分經(jīng)?？疾楦鞣N功能關(guān)系的綜合運(yùn)用，即更普遍意義上的能的轉(zhuǎn)化和守恒定律．處理該類題目的關(guān)鍵是抓住增加的總能量和減少的總能量相等這個(gè)規(guī)律．

【例5】 如圖3所示，A、B兩裝置均由一支一端封閉、一端開(kāi)口且?guī)в胁Ａ莸墓軤钊萜骱退y槽組成，除玻璃泡在管上的位置不同外，其他條件都相同．將兩管抽成真空后，開(kāi)口向下豎直插入水銀槽中(插入過(guò)程沒(méi)有空氣進(jìn)入管內(nèi))，水銀柱上升至圖示位置停止．假設(shè)這一過(guò)程水銀與外界沒(méi)有熱交換，則下列說(shuō)法正確的是（）A．A中水銀的內(nèi)能增量大于B中水銀的內(nèi)能增量 B．B中水銀的內(nèi)能增量大于A中水銀的內(nèi)能增量 C．A和B中水銀體積保持不變，故內(nèi)能增量相同

D．A和B中水銀溫度始終相同，故內(nèi)能增量相同

解析：本題中大氣壓力對(duì)兩系統(tǒng)做功一樣多，所做的功全部轉(zhuǎn)化為A、B系統(tǒng)中增加的重力勢(shì)能和內(nèi)能．由于A中水銀的重心高，重力勢(shì)能增加的多，故A中水銀的內(nèi)能增量小于B中水銀的內(nèi)能增量．答案選B.本題考查了內(nèi)能和重力勢(shì)能的轉(zhuǎn)化問(wèn)題． 答案：B

第四篇：初中熱學(xué)能量淺析

初中熱學(xué)能量淺析

摘要：初中階段溫度、內(nèi)能、熱能和熱量是相互之間既有聯(lián)系，又有區(qū)別的物理量，學(xué)生往往對(duì)這些概念混淆不清，本文通過(guò)相互比較，討論它們之間的區(qū)別和聯(lián)系。在文章中，著重對(duì)溫度與熱量、熱能與內(nèi)能、溫度與熱能、溫度與內(nèi)能、熱量與內(nèi)能（熱能）四組量之間進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：溫度、內(nèi)能、熱能、熱量

Abstract :Temperature、inner energy、heat energy and quantity of heat are physics measure ,there are not only relation but also differences among them ,The students often confuse these concepts ,so through this text , We can compare these physics measures , discuss the relations and distinguish.In the text, we emphasis on four groups they are temperature and heat energy;heat energy and inner energy;temperature and the quality of heat.Key words：temperature、inner energy、heat energy、quantity of heat

溫度、內(nèi)能和熱量是三個(gè)既有區(qū)別，又有聯(lián)系的物理量。溫度是表示物體冷熱程度的物理量，從分子運(yùn)動(dòng)論的觀點(diǎn)來(lái)看，物體的溫度越高，分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的速度就越大，因此可以說(shuō)溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)劇烈程度的一個(gè)標(biāo)志。內(nèi)能是一種形式的能，它是物體內(nèi)所有分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)所具有的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和。它跟溫度是不同的兩個(gè)概念。但又有密切的聯(lián)系，如果物體的溫度升高，它的內(nèi)能就增大，溫度降低，內(nèi)能就減小。在熱傳遞過(guò)程中，傳遞能的多少叫做熱量。在熱傳遞的過(guò)程中，熱量從高溫物體或部分傳向低溫物體或部分，高溫物體或部分放出了多少焦耳的熱量，它的內(nèi)能就減少多少焦耳；而低溫物體或部分吸收了多少焦耳的熱量，它們內(nèi)能就增加了多少焦耳。

熱學(xué)是中學(xué)物理的一個(gè)重要內(nèi)容，學(xué)生往往對(duì)溫度、內(nèi)能、熱能和熱量等概念混淆不清。溫度、內(nèi)能、熱能和熱量是相互之間既有聯(lián)系，又有區(qū)別的物理量，為了把這些概念區(qū)別開(kāi)來(lái)，下面通過(guò)相互比較，探討它們之間的區(qū)別和聯(lián)系。

一.溫度與熱量

溫度和熱量是兩個(gè)實(shí)質(zhì)不同的物理量，它們之間是有一定的聯(lián)系的。在不發(fā)生物態(tài)變化時(shí)，物體吸收了熱量，它的內(nèi)能增加，溫度升高；物體放出了熱量，它的內(nèi)能減少，溫度降低。從定義看，溫度是指一個(gè)物體在某一時(shí)刻的冷熱程度，它是一個(gè)表示熱運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量；熱量是指幾個(gè)物體(或物體的幾部分之間)在某一段時(shí)間內(nèi)進(jìn)行的熱傳遞過(guò)程中，每個(gè)物體吸收或放出熱的多少，它是一個(gè)反映熱運(yùn)動(dòng)過(guò)程的物理量。由此可以看出溫度與熱量有以下三方面的區(qū)別：①相關(guān)物體是一個(gè)還是幾個(gè)；②相關(guān)時(shí)間是某一時(shí)刻還是某一段時(shí)間；③反映一個(gè)狀態(tài)還是一個(gè)過(guò)程。

這兩個(gè)概念的聯(lián)系有兩個(gè)方面：第一，不同物體之間或同一物體的不同部分之間，只有存在溫度差，才能發(fā)生熱量的傳遞，即存在溫度差是傳遞熱量前提條件，沒(méi)有溫度差就談不上熱量。第二，就一個(gè)物體而言，由熱量的計(jì)算公式Q吸=cm(t-t0)、Q放=cm(t0-t)可知，當(dāng)物體吸收或放出熱量時(shí)，溫度一般升高或降低；物體吸收或放出熱量時(shí)，溫度一般升高或降低。這里用“一般”二字，是考慮到以下情況：①當(dāng)發(fā)生物態(tài)變化(如熔化和凝固)時(shí)，物體吸收或放出熱量，但溫度不變。②當(dāng)物體溫度升高或降低時(shí)，也可能沒(méi)有吸熱或放熱。例如絕熱膨脹時(shí)，系統(tǒng)對(duì)外做功，溫度降低，雖溫度發(fā)生了變化，但并沒(méi)有熱量放出。再如摩擦生熱，物體溫度升高，但并未從其他物體吸收熱量。所有的做功情況，包括對(duì)物體做功和物體對(duì)外做功，雖然發(fā)生了溫度的變化，但并沒(méi)有熱量的變化。可見(jiàn)，熱傳遞與溫度的變化之間并不存在必然的聯(lián)系，這也說(shuō)明了溫度與熱量是兩個(gè)不同的物理量。

二.熱能與內(nèi)能

在工程技術(shù)上和某些物理書(shū)中，或者是我們平時(shí)的初中階段講課過(guò)程中曾把內(nèi)能和熱能看成一回事，說(shuō)物體的內(nèi)能就是熱能。這種觀點(diǎn)其實(shí)是不恰當(dāng)?shù)?。從分子運(yùn)動(dòng)論觀點(diǎn)看，熱能的本質(zhì)是物體內(nèi)部所有分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能之和，而內(nèi)能除包括物體內(nèi)部所有分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能之外，還包括分子間勢(shì)能的總和，以及組成分子的原子內(nèi)部的能量、原子核內(nèi)部的能量、物體內(nèi)部空間的電磁輻射能等。所以，熱能、化學(xué)能、原子能、電磁輻射能等都屬于內(nèi)能的范疇。但在一般熱現(xiàn)象中，不涉及分子結(jié)構(gòu)和原子核的變化，并且無(wú)電磁場(chǎng)相互作用，化學(xué)能、原子能以及電磁輻射能都為常數(shù)。因?yàn)槿藗兺ǔＱ芯康氖悄芰恐?，所以，這幾種內(nèi)能通常不考慮。因此，內(nèi)能通常是指物體內(nèi)部分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能與分子間勢(shì)能的總和?？梢?jiàn)，熱能只是內(nèi)能中的一部分，把熱能與內(nèi)能等同起來(lái)其實(shí)是錯(cuò)誤的。

三.溫度與熱能

如前所述，熱能是物體內(nèi)部所有分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能之和，而溫度的微觀實(shí)質(zhì)乃是物體內(nèi)部大量無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)分子的集體表現(xiàn)，它標(biāo)志著物體內(nèi)分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的劇烈程度?？梢?jiàn)，溫度與熱能之間有著密切的關(guān)系：物體的溫度越高，它內(nèi)部分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能越大，因而物體的熱能就越大。

根據(jù)氣體分子運(yùn)動(dòng)論，分子的平均動(dòng)能為：

ε=3KT/2

式中K為玻爾茲曼常數(shù)，T為熱力學(xué)溫度。這一關(guān)系式揭示了宏觀量熱力學(xué)溫度T與微觀分子平均動(dòng)能的平均值ε之間的聯(lián)系，它表明溫度是大量分子平均動(dòng)能的量度。必須指出，唯一可確定物體溫度的是其內(nèi)部分子的平均平動(dòng)動(dòng)能，而不是平均動(dòng)能。分子的平均動(dòng)能等于分子各種運(yùn)動(dòng)（平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、振動(dòng)）動(dòng)能之和的平均值，其值為：

ε=iKT/2

式中i為各種運(yùn)動(dòng)自由度數(shù)，包括分子的平動(dòng)自由度t、轉(zhuǎn)動(dòng)自由度r、振動(dòng)自由度s，即

i=t+r+s 對(duì)于單原子、雙原子分子，平動(dòng)自由度都等于3，但轉(zhuǎn)動(dòng)自由度和振動(dòng)自由度隨分子的不同而不同。

總之，盡管物體熱能的變化與溫度的變化是聯(lián)系在一起的，但熱能本身跟溫度之間并沒(méi)有一個(gè)精確的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

四.溫度與內(nèi)能

在歷史上，焦耳曾通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，理想氣體的內(nèi)能只是溫度的函數(shù)。根據(jù)分子運(yùn)動(dòng)論，對(duì)于理想氣體，由于不考慮分子間的相互作用力，故其內(nèi)能就是構(gòu)成氣體的所有分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能（包括分子內(nèi)原子的振動(dòng)動(dòng)能）之和。可以證明，質(zhì)量為M的理想氣體的內(nèi)能為

U=M(t+r+2s)RT／2μ 式中M為氣體的摩爾質(zhì)量，R為普適氣體常數(shù)。此式說(shuō)明一定量理想氣體的內(nèi)能只是溫度的函數(shù)。對(duì)于實(shí)際氣體，由于分子間具有相互作用力，在一定溫度下，這種相互作用與分子間的距離有關(guān)，當(dāng)氣體體積變化時(shí)，分子間的平均距離發(fā)生變化，從而使分子間的相互作用勢(shì)能變化?？梢?jiàn)，實(shí)際氣體的內(nèi)能是氣體溫度和體積的函數(shù)。所以，一般說(shuō)來(lái)，內(nèi)能不只取決于物體的溫度，而且依賴于分子間相互作用的情況，即還與體積有關(guān)。尤其是在變化時(shí)，分子勢(shì)能的影響更為顯著。例如，晶體在熔化過(guò)程中溫度不變，但其內(nèi)能增加，這種變化正是分子間勢(shì)能增加的結(jié)果。

這也就是說(shuō)：①物體溫度的變化一定會(huì)引起內(nèi)能的變化。②物體溫度不變，其內(nèi)能可能改變（物體內(nèi)能增加或減小，不一定引起溫度變化）。

五.熱量與內(nèi)能（或熱能）

溫度不同的兩個(gè)物體相互接觸，由于分子熱運(yùn)動(dòng)和分子間的碰撞，使能量從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體，或者從同一物體的高溫部分轉(zhuǎn)移到低溫部分，這樣的過(guò)程叫做熱傳遞。熱傳遞的結(jié)果，高溫物體的內(nèi)能（或熱能）減少，低溫物體的內(nèi)能（或熱能）增多。這樣單純由于熱傳遞所引起的內(nèi)能（或熱能）的變化，可以用熱量來(lái)量度。因此，熱量是物體在狀態(tài)變化過(guò)程中所轉(zhuǎn)移的能量，用以衡量在該過(guò)程中物體內(nèi)能或熱能的變化。但是熱量并不就是系統(tǒng)的內(nèi)能（或熱能）。因?yàn)閮?nèi)能或熱能是系統(tǒng)狀態(tài)的單值函數(shù)，如果系統(tǒng)的狀態(tài)不發(fā)生變化，它只具有一定的內(nèi)能（或熱能），根本談不上傳遞熱量。只有在狀態(tài)變化過(guò)程中熱量才有意義，所以熱量是過(guò)程量，而不是態(tài)函數(shù)。也就是說(shuō)，就某一狀態(tài)的物體而言，我們可以說(shuō)它含有多少內(nèi)能或熱能，而不能說(shuō)它含有多少熱量，說(shuō)它含有多少熱量是沒(méi)有意義的。雖然熱量和內(nèi)能（或熱能）的含義不同，但是它們之間密切相關(guān)。例如，在熱傳遞過(guò)程中，高溫物體的溫度降低，放出熱量，內(nèi)能（或熱能）減少，低溫物體的溫度升高，吸收熱量，內(nèi)能（或熱能）增加。當(dāng)然，這只有物體在熱傳遞過(guò)程中不發(fā)生物態(tài)變化的前提下才是正確的。

對(duì)于初中熱學(xué)，教師在講授的過(guò)程中，一定要注意我所提到得內(nèi)容，雖然教材對(duì)這些內(nèi)容雖沒(méi)有過(guò)多的描述，但做為初中教師適當(dāng)?shù)牧私膺€是非常必要的。希望能夠給大家?guī)?lái)收獲。

參考文獻(xiàn)：

①?gòu)埲邸⑸蚧劬洞髮W(xué)物理學(xué)·熱學(xué)》清華大學(xué)出版社，1991年2月

②張德啟《中學(xué)物理教學(xué)法補(bǔ)充教材》石油出版社，1994年6月

③汪志誠(chéng)《熱力學(xué)·統(tǒng)計(jì)物理》高等教育出版社，1998年1月

第五篇：專題：熱學(xué)計(jì)算題

專題：熱學(xué)計(jì)算題

1、用燃?xì)庠顭紵?.5kg的煤氣．使50kg的水從20℃升高到70℃．已知煤氣的熱值為4．2×10J／kg．求：（1）0．5kg煤氣完全燃燒放出的熱量．（2）水吸收的熱量．（3）燃?xì)庠顭男剩?/p>

2、小星家太陽(yáng)能熱水器，水箱容積200L．小星進(jìn)行了一次觀察：早上，他用溫度計(jì)測(cè)得自來(lái)水的溫度為20℃，然后給熱水器水箱送滿水，中午時(shí)“溫度傳感器”顯示水箱中的水溫為45℃．請(qǐng)你求解下列問(wèn)題：（1）水箱中水的質(zhì)量；水吸收的熱量（2）如果水吸收的這些熱量，由燃燒煤氣來(lái)提供，而煤氣灶的效

7率為40％，求至少需要燃燒多少煤氣（熱值為q=4.2×10J／kg）(3)燃?xì)庠顭男剩?/p>

73、小彤家使用的是瓶裝液化氣，每瓶中裝入的液化氣質(zhì)量為21kg。液化氣的熱值取5×10J／kg． 求：（1）5kg的液化氣完全燃燒，釋放的熱量是多少？（2）若整瓶液化氣完全燃燒釋放熱量的60％被利用，那么散失的熱量是多少？（3）小彤想節(jié)約能源、降低能耗，若將上述散失的熱量全部利用起來(lái)，可以把多少溫度為20℃的水加熱到100℃？

224、如圖是太陽(yáng)能熱水器受光面積1．2m，內(nèi)裝80kg水，太陽(yáng)每分鐘輻射到1m面積上的熱量是7．56×410J。問(wèn)：(1)太陽(yáng)能熱水器內(nèi)壁為什么涂成黑色?(2)熱水器中20℃的水曬3h后水溫達(dá)多少度?

7(3)若煤氣灶的效率為40％，煤氣的熱值是4．2×10J／kg，燒熱這些水需燃燒多少煤氣?

5、隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車(chē)已走進(jìn)家庭。一輛小轎車(chē)以某一速度在平直路面上勻速行駛100km，消耗

7汽油10L。若這些汽油完全燃燒放出的熱量有30%用來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)做有用功，所用汽油的熱值為4.6×10

33J/kg，密度為0.7×10kg/m，求：(1)這些汽油完全燃燒放出的熱量；(2)這輛轎車(chē)以該速度勻速行駛時(shí)受到的阻力。

6、某輛小轎車(chē)油箱內(nèi)裝有32kg汽油，司機(jī)小李駕車(chē)沿高速公路到某地旅游，路程為300km．假設(shè)轎車(chē)是勻速行駛，且受到的阻力為920N．已知汽油完全燃燒產(chǎn)生的內(nèi)能有30%轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，汽油的熱值為4.67×10J/kg．求：（1）汽車(chē)到達(dá)目的地牽引力所做的功；（2）通過(guò)計(jì)算說(shuō)明汽車(chē)在行駛途中是否需要加油

7、圖21為汽油機(jī)做功沖程的示意圖。若某型號(hào)單缸四沖程汽油機(jī)的活塞直徑為60mm（面積近似取S＝－363.0×10m2），活塞沖程長(zhǎng)度為L(zhǎng)＝0.06m，某種工作狀態(tài)下做功沖程燃?xì)獾钠骄鶋簭?qiáng)為p＝1.0×10Pa，活塞以n＝1380次/分鐘作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，汽油機(jī)往復(fù)運(yùn)動(dòng)兩次，對(duì)外做功一次。（1）汽油機(jī)在此工作狀態(tài)下的功率是多少？

（2）如果此工作狀態(tài)下每分鐘消耗20g汽油，那么汽油機(jī)把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是多少？（q汽7＝4.6×10J/kg、不計(jì)摩擦）