直击高考热学综合题

高考试题中热学内容常以选择题出现，还要尽可能考查更多的内容，故试题多以综合题型出现，涉及知识面广泛，需要综合素质较高，解决起来并不容易，因此也要引起足够的重视，下面笔者结合教学中的经验谈一下解决此类问题的方法.

第一、研究对象常是封闭的气体（质量一定），针对某一热学过程（发生状态变化），应用热力学第一定律：ΔU=Q+W对于气体来说，一般情况下不考虑分子引力作用，即分子势能，那么内能仅与温度有关，且温度升高（或降低），内能增加（或减小）；而在此过程中，气体体积的变化，常伴随着做功而与外界发生能量的转化，且气体的体积增加时，气体对外界做功，相反外界对气体做功；再结合热力学第一定律，得出此过程中是吸热还是放热.

第二、气体的状态参量（压强 p、体积V和温度T）在某一热力学过程中，当发生状态改变时，至少要有两个参量发生变化，或者都要发生变化，常由气体的状态方程PVT=C（常量）得出状态参量的变化.

例1 一定质量的理想气体，在温度不变的情况下，设法使其压强增大，则在这个过程中（ ）

（A） 气体的密度增加

（B） 气体分子的平均动能增大

（C） 外界对气体做了功

（D） 气体从外界吸收了热量

解析：气体的温度不变，而压强增大，由气体的状态方程知，其体积必减小，因此密度增加，外界对气体做功，（A）、（C）正确；温度不变，分子的平均动能不变，气体的内能也不变，而外界对气体做功，由热力学第一定律知，此过程中气体放热，（B）、（D）错答案为（A）、（C）.

例2 一钢筒内装有压缩空气，当打开阀门后，气体迅速从阀门冲出，很快筒内气体的压强与大气压强 p0 相同，然后立即关闭阀门，如果钢筒外部环境温度不变，经较长时间后筒内气体的压强（ ）

（A） 等于 p0（B） 大于 p0

（C） 小于 p0（D） 无法确定

解析：当打开阀门时，气体迅速从钢筒中冲出，体积膨胀，对外做功，此过程时间较短，可认为不与外界交换热量，由热力学第一定律知，气体的内能减小而温度降低，低于外界温度；当气体的压强与外界相等时，立即关闭阀门成为封闭气体，此时比外界温度低，要从外界吸收热量，最终达到与外界温度相等，而在此过程气体的体积不变，温度升高，由气体的状态参量方程，压强大于外界大气压强 p0选（B）.

总结：通过例1和例2，可以体会到第一和第二种方法往往结合起来解决问题.

第三、有时要利用力学知识（比如平衡条件）对系统（如活塞等）进行受力分析，判定封闭气体的压强的变化.

例3 如图1所示，上端开口的绝热气缸直立于地面上，光滑绝热的活塞把一定质量的气体（气体分子间的作用力忽略不计）封闭在气缸中，活塞上堆放细砂，并处于静止状态.现在不断取走细砂，使活塞缓慢上升，直到细砂全部取走，则在此过程中（ ）

（A） 气体的压强不变

（B） 气体单位体积内的分子数减少

（C） 气体的内能不变

（D） 气体分子的平均动能减小

解析：当不断取走细砂，而使活塞缓慢上升（可认为始终处于平衡状态），对活塞受力分析可知，封闭气体的压强减小，（A）错；气体的体积增大，因此单位体积内的分子数减少，（B）正确；气体的体积增加，对外做功，而气缸绝热与外界没有热交换，由热力学第一定律知，内能减小，温度降低，分子平均动能减小，（C）错、（D）正确答案选（B）、（D）.

例4 如图2所示，导热气缸开口向下，内有理想气体，缸内活塞可以自由滑动且不漏气，活塞下挂一个砂桶，桶内装满砂子时，活塞恰好静止现在降低气缸外部环境温度，则（ ）

（A） 气体的压强增大，内能可能不变，气体一定对外界做功

（B） 气体压强减小，内能一定减小，外界一定对气体做功

（C） 气体的体积减小，压强不变，放出的热量大于内能减小

（D） 气体的体积增大，压强减小，放出的热量等于内能减小

解析：对活塞受力分析，活塞静止处于平衡状态，可得封闭气体的压强不变，（A）、（B）错；现在气缸外部的温度降低，因气缸导热因此封闭气体放热，而使温度总等于外界温度，由气体的状态方程可知，压强不变，而温度降低，其体积必减小，外界对气体做功，再由热力学第一定律，放出的热量等于做功的多少和内能的减小量之和，选（C）答案选（C）

例5 如图3所示，绝热隔板K把绝热的气缸分隔成体积相等的两部分，K与气缸壁的接触是光滑的两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体 a 和 b气体分子之间相互作用势能可忽略现通过电热丝对气体 a 加热一段时间后，a、b 各自达到新的平衡（ ）

（A） a 的体积增大了，压强变小了

（B） b 的温度升高了

（C） 加热后 a 的分子热运动比 b 分子热运动更激烈

（D） a 增加的内能大于 b 增加的内能

解析：最初气体的温度、体积和压强都相同，当气体 a 的温度升高，假设其体积不变，由气体的状态方程知，其压强必增大，而大于右侧气体 b 的压强，使活塞向右运动而达到新的平衡，平衡时气体的体积有Va>V0>Vb（V0是最初的体积），且压强仍然相等对于气体 b，活塞（实际是气体 a）对它做功，且绝热而不与外界热交换，由热力学第一定律知，内能增加，温度升高，又知其体积减小，由气体的状态方程知，压强增加，因此气体 a 的压强也增大，（A）错、（B）正确；再对气体 a 分析，压强与体积同时增大，由气体状态方程知，温度必升高；综合考虑气体 a、b，因最初状态相同，即PVT=c 相等，气体的内能相等，加热后气体的压强也相等，但它们体积有Va>V0>Vb，由气体的状态方程知其温度关系有Ta>Tb>T0（T0为最初的温度），因此它们的内能有气体 a 大于气体 b，（C）、（D）正确答案：（B）、（C）、（D）.

第四，气体状态参量的微观解释，温度是分子的平均动能的标志；体积的变化使分子平均间距变化，同时单位体积内分子数（分子数密度）也变化；而气体的压强与分子数密度和分子的平均动能有关.

例6 （2008年全国Ⅱ卷14题）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：气体的体积是所有气体分子所占空间体积之和，（A）错气体分子热运动越剧烈，分子的平均动能越大，则气体温度越高，（B）对据压强产生原因是大量气体分子不断地撞击器壁而产生的，（C）对气体膨胀时，分子之间距离增大，分子力表现为引力做负功，分子势能增加，气体内能如何变化不知，（D）错正确答案（B）、（C）.

强化练习：

1游泳馆的恒温游泳池中，有一空气泡从水池底部缓慢上升在上升过程中，空气泡内的气体质量不变，且可视为理想气体，则下列说法正确的是（ ）

（A） 气体对外做功

（B） 气体的密度不断增大

（C） 气体不断放热

（D） 气体的压强不断增大

答案：（A）.

2如图4所示，用金属材料制成的气缸中封闭着一定质量的理想气体活塞与气缸间无摩擦也不漏气现对气缺加热，使缸内气体温

度缓慢升高，则（ ）

（A） 缸内气体的压强增大

（B） 缸内气体的体积增大

（C） 缸内气体的内能增加

（D） 缸内气体对外做功，内能可能不变化

答案：（B）、（C）.

3如图5所示的密闭容器与外界没有热交换，容器内有一个可以自由移动但不漏气的不导热活塞M，将容器分成相等的 a、b 两部分，并盛有质量相等、温度相同的同种理想气体，开始时将活塞M固定，a 中容器两侧固定着压缩弹簧现在将活塞放开弹簧开始伸长，从放开活塞M到活塞运动到最右端的这一过程中，下列说法正确的是（ ）

（A） a 中气体温度不变，b 中气体的温度升高

（B） a、b 中气体内能均增加

（C） a 中气体内能减少量比 b 中气体的增加少

（D） a 中气体的压强减少，b 中气体的压强增大

答案：（C）、（D）

河北省内邱中学（054200）