热学问题中的若干个“不一定”

时间:2022-10-14 08:43:13

热学问题中的若干个“不一定”

热学问题一直是高考中的热点问题,由于近年来“气体三定律”不做要求,难度有所降低,但对概念的理解就显得成为重要,实学者由于视野不宽,以偏概全,对一些热现象妄下断言,造成错误。笔者根据多年教学实践,总结出以下“不一定”,望能起到抛砖引玉之效。

1 摩尔体积不一定等于1mol分子体积之和

由于受“摩尔质量等于1mol的分子质量之和”的影响,误认为摩尔体积等于1mol分子的体积这和,而忽视了分子间有间隙。对于固体和液体,可认为分子紧挨,该关系成立,而对于气体而言,分子间有很大间隙,摩尔体积要远大于分子体积之和。

2 温度升高,分子做无规则运动的动能不一定增大

由于温度越高,分子运动越剧烈,分子运动的平均动能就越大,使得一些同学认为,温度升高,每个分子的运动程度都加剧,分子的动能增大,其实不然,温度只是分子平均动能的标志,是一种统计规律,温度升高,分子的平均动能增大,而对某个分子来说,其变化是偶然的,是无规则的,即“可快可慢,时快时慢”。

3 体积膨胀,分子势能不一定变大

由分子势能曲线图可知,当rr0时,体积膨胀,分子势能增加;当r≥10r0时,视为理想气体,分子势能总等于零。因此,体积膨胀时分子势能怎样变化应视情况而定。

4 一定质量的物体,温度不高精尖,内能不一定不变

由于受“一定质量的理想气体,内能只有温度决定”的影响,就认为一定质量的物体,只要温度不变,内能就不变。其实不然,因为内能的决定式为U=n(Ek+Ep),即由温度、体积、数目共同决定,温度不变,只能说明Ek不变,但Ep是可以变化的。如0℃的冰熔化为0℃的水时,内能就增加了。

5 气体体积膨胀,不一定对外做功

如果气体在真空中发生自由膨胀,由于没有对外做功的对象,则气体不对外做功,当然,如果是受阻膨胀,那就另当别论了。

6 气体压强增大,单位时间内、单位面积上碰撞的分子数N不一定增多。

气体压强的大小,决定于单位时间内单位面积上碰撞的分子数和分子的平均速率。可以证明p∝NT。压强增大,可能是温度升高所致,不一定是N增大的原因。

7 绝热不一定是等温变化

由于受Q=cmΔt的影响,认为绝热时Q=0,则Δt=0,一定为等温变化。实际上,根据热力学第一定律,内能改变有两种方式:做功和热传递,即ΔU=Q+W,尽管Q=0,但是W≠0时,ΔU≠0,即内能发生变化,温度也发生变化。

8 不违背能量转化与守恒定律的物理过程,不一定都能实现

由于热现象具有方向性,有些现象不能自发进行,有些过程也无法实现。如第二类永动机不可能实现,尽管遵循能量转化与守恒定律,但违反了热力学第二定律,因此也不可能实现。

9 两个完全相同的小球,吸收相同的热量,升温不一定相同

如图所示,若A球放在不导热的水平面上,B球用线悬挂起来,即使传给两个小球相同的热量,也会有Δta

10 摄氏温度变为热力学温度,不一定加273K

由于对关系式T=t+273掌握得不太好,于是在摄氏温度和开氏温度转化时,总是用T=t+273来计算。实际上就每一度的大小而言,1℃和1K是相等的,即在温度改变情况相同时,其数字是相同的。

如温度升高1℃等于升高1K,即ΔT=Δt。

11 估算分子间距离或分子直径大小时,不一定把分子视为球形

计算分子间距离时,既可以把分子视为球形,也可以把分子的活动空间视为正方体,然后把正方体的体积开3次方求出立方体的边长即为分子间的距离,这种运算更加方便。

12 一定质量的理想气体,发生状态变化又回到初始状态的过程中,气体做功不一定为零

因为发生状态变化又回到初始状态的过程中,内能变化ΔU=0,但做功与变化途径有关,且做功的多少可用p-V图像中的“面积”来求,只有发生等压变化时才能用W=pΔV来计算。

当然,热学中的“不一定”问题还不止这些,大家可以自己总结。总之,处理热学问题,要从理解要领上狠下功夫,切勿只凭感觉主观臆断,妄下断言。

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