熱學問題中的若干個“不一定”
2008-01-01 00:00:00郭安成
物理教學探討 2008年5期
熱學問題一直是高考中的熱點問題，由于近年來“氣體三定律”不做要求，難度有所降低，但對概念的理解就顯得成為重要，實學者由于視野不寬，以偏概全，對一些熱現象妄下斷言，造成錯誤。筆者根據多年教學實踐，總結出以下“不一定”，望能起到拋磚引玉之效。
1 摩爾體積不一定等于1mol分子體積之和
由于受“摩爾質量等于1mol的分子質量之和”的影響，誤認為摩爾體積等于1mol分子的體積這和，而忽視了分子間有間隙。對于固體和液體，可認為分子緊挨，該關系成立，而對于氣體而言，分子間有很大間隙，摩爾體積要遠大于分子體積之和。
2 溫度升高，分子做無規則運動的動能不一定增大
由于溫度越高，分子運動越劇烈，分子運動的平均動能就越大，使得一些同學認為，溫度升高，每個分子的運動程度都加劇，分子的動能增大，其實不然，溫度只是分子平均動能的標志，是一種統計規律，溫度升高，分子的平均動能增大，而對某個分子來說，其變化是偶然的，是無規則的，即“可快可慢，時快時慢”。
3 體積膨脹，分子勢能不一定變大
由分子勢能曲線圖可知，當r
4 一定質量的物體，溫度不高精尖，內能不一定不變
由于受“一定質量的理想氣體，內能只有溫度決定”的影響，就認為一定質量的物體，只要溫度不變，內能就不變。其實不然，因為內能的決定式為U=n(Ek+Ep)，即由溫度、體積、數目共同決定，溫度不變，只能說明Ek不變，但Ep是可以變化的。如0℃的冰熔化為0℃的水時，內能就增加了。
5 氣體體積膨脹，不一定對外做功
如果氣體在真空中發生自由膨脹，由于沒有對外做功的對象，則氣體不對外做功，當然，如果是受阻膨脹，那就另當別論了。
6 氣體壓強增大，單位時間內、單位面積上碰撞的分子數N不一定增多。
氣體壓強的大小，決定于單位時間內單位面積上碰撞的分子數和分子的平均速率。可以證明p∝NT。壓強增大，可能是溫度升高所致，不一定是N增大的原因。
7 絕熱不一定是等溫變化
由于受Q=cmΔt的影響，認為絕熱時Q=0，則Δt=0，一定為等溫變化。實際上，根據熱力學第一定律，內能改變有兩種方式：做功和熱傳遞，即ΔU=Q+W，盡管Q=0，但是W≠0時，ΔU≠0，即內能發生變化，溫度也發生變化。
8 不違背能量轉化與守恒定律的物理過程，不一定都能實現
由于熱現象具有方向性，有些現象不能自發進行，有些過程也無法實現。如第二類永動機不可能實現，盡管遵循能量轉化與守恒定律，但違反了熱力學第二定律，因此也不可能實現。
9 兩個完全相同的小球，吸收相同的熱量，升溫不一定相同
如圖所示，若A球放在不導熱的水平面上，B球用線懸掛起來，即使傳給兩個小球相同的熱量，也會有Δta<Δtb，因為涉及到重力勢能的變化問題。
10 攝氏溫度變為熱力學溫度，不一定加273K
由于對關系式T=t+273掌握得不太好，于是在攝氏溫度和開氏溫度轉化時，總是用T=t+273來計算。實際上就每一度的大小而言，1℃和1K是相等的，即在溫度改變情況相同時，其數字是相同的。
如溫度升高1℃等于升高1K，即ΔT=Δt。
11 估算分子間距離或分子直徑大小時，不一定把分子視為球形
計算分子間距離時，既可以把分子視為球形，也可以把分子的活動空間視為正方體，然后把正方體的體積開3次方求出立方體的邊長即為分子間的距離，這種運算更加方便。
12 一定質量的理想氣體，發生狀態變化又回到初始狀態的過程中，氣體做功不一定為零
因為發生狀態變化又回到初始狀態的過程中，內能變化ΔU=0，但做功與變化途徑有關，且做功的多少可用p-V圖像中的“面積”來求，只有發生等壓變化時才能用W=pΔV來計算。
當然，熱學中的“不一定”問題還不止這些，大家可以自己總結。總之，處理熱學問題，要從理解要領上狠下功夫，切勿只憑感覺主觀臆斷，妄下斷言。
(欄目編輯黃懋恩)
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