高考物理專(zhuān)題講座之八

熱學(xué)專(zhuān)題高考物理專(zhuān)題講座之八

熱學(xué)專(zhuān)題熱學(xué)專(zhuān)題-四個(gè)問(wèn)題1.分子動(dòng)理論熱和功2.理想氣體狀態(tài)方程3.氣體試驗(yàn)定律4.熱學(xué)綜合熱學(xué)專(zhuān)題-四個(gè)問(wèn)題1.分子動(dòng)理論熱和功第一個(gè)問(wèn)題

分子動(dòng)理論重點(diǎn)的知識(shí)：分子動(dòng)理論的要點(diǎn)和能量轉(zhuǎn)化和守恒定律．重點(diǎn)的方法：建立物理模型進(jìn)行推理和計(jì)算的方法．難點(diǎn)：有關(guān)分子力和分子勢(shì)能的概念，以及用能量守恒的觀點(diǎn)去分析實(shí)際問(wèn)題．第一個(gè)問(wèn)題分思考一熱學(xué)的基礎(chǔ)理論的主要內(nèi)容是什么？微觀角度：分子動(dòng)理論

1．物質(zhì)是由大量分子組成的．

2．分子總處在永不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)中，稱(chēng)之為分子熱運(yùn)動(dòng)．

3．分子間同時(shí)存在著相互作用的斥力和引力．思考一熱學(xué)的基礎(chǔ)理論的主要內(nèi)容是什么？宏觀角度：能量轉(zhuǎn)化和守恒定律具體應(yīng)用到熱學(xué)問(wèn)題的是包括物體內(nèi)能的熱力學(xué)第一定律，提供了從宏觀角度研究熱學(xué)問(wèn)題的理論基礎(chǔ)．它表明，從分子動(dòng)理論出發(fā)可以得到對(duì)應(yīng)于分子運(yùn)動(dòng)存在著一種新形式的能，即物體的內(nèi)能．物體的內(nèi)能改變，可以通過(guò)做功和熱傳遞來(lái)實(shí)現(xiàn)，并遵守?zé)崃W(xué)第一定律．宏觀角度：能量轉(zhuǎn)化和守恒定律思考二請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明布朗運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生過(guò)程？顯微鏡下連續(xù)的液體，實(shí)際上是由大量的分子組成的，這些做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的分子，對(duì)懸浮在液體中的固體微粒不斷地碰撞，使固體微粒受到各方向液體分子的沖力．在某一瞬間，由于固體微粒的體積很小，各方向受到的液體分子的沖力不平衡，其合力產(chǎn)生加速度．而不同時(shí)刻沖力的合力方向朝向什么方向具有偶然性，且不斷變化，這樣，就使固體微粒產(chǎn)生了無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，稱(chēng)之為布朗運(yùn)動(dòng)．思考二請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明布朗運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生過(guò)程？思考三什么是熱運(yùn)動(dòng)中的統(tǒng)計(jì)規(guī)律？布朗運(yùn)動(dòng)是跟固體微粒的體積有關(guān)的．當(dāng)微粒較大時(shí)，液體分子對(duì)固體微粒的碰撞產(chǎn)生的沖力，在每一瞬間都是平衡的．只有微粒足夠小時(shí)，這種撞擊作用的不平衡才得以表現(xiàn)出來(lái)．這就是統(tǒng)計(jì)規(guī)律的表現(xiàn)．思考三什么是熱運(yùn)動(dòng)中的統(tǒng)計(jì)規(guī)律？大家有疑問(wèn)的，可以詢(xún)問(wèn)和交流可以互相討論下，但要小聲點(diǎn)大家有疑問(wèn)的，可以詢(xún)問(wèn)和交流可以互相討論下，但要小聲點(diǎn)思考四

請(qǐng)舉出熱學(xué)中屬于描述大量分子整體特征的宏觀量．溫度物體的內(nèi)能氣體的體積和壓強(qiáng)思考四請(qǐng)舉出熱學(xué)中屬于描述大量分子整體特征的宏溫度物體的溫度是物體內(nèi)部分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志，它是一個(gè)宏觀量．因此，溫度是大量分子熱運(yùn)動(dòng)的集體表現(xiàn)．是含有統(tǒng)計(jì)意義的．首先，物體內(nèi)部分子熱運(yùn)動(dòng)的速率并不是相同的．其中速率特別大的和速率特別小的分子數(shù)目很少，而多數(shù)分子的速率處于中間一個(gè)范圍內(nèi)．只有它們的平均速率，以及由此決定的平均動(dòng)能與溫度有確定的關(guān)系．因此，對(duì)個(gè)別分子談溫度的高低是沒(méi)有意義的．溫度只對(duì)大量分子有意義．溫度物體的溫度是物體內(nèi)部分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志，它是一個(gè)物體的內(nèi)能分子動(dòng)能和分子勢(shì)能．所謂“分子動(dòng)能”是指物體內(nèi)所有分子由于熱運(yùn)動(dòng)決定的分子的動(dòng)能的和．“分子勢(shì)能”是指物體內(nèi)所有分子由于分子間相互作用的分子力和相對(duì)位置決定的勢(shì)能的總和．而“物體的內(nèi)能”則是這二者之和．顯然，對(duì)個(gè)別分子談內(nèi)能是沒(méi)有意義的．物體的內(nèi)能分子動(dòng)能和分子勢(shì)能．所謂“分子動(dòng)能”是指物體內(nèi)氣體的體積和壓強(qiáng)氣體的體積是指氣體內(nèi)所有分子所占有的空間的總和．它應(yīng)等于所有氣體分子本身占有的空間和它們的間隙的總和．通常氣體的體積是指氣體所充滿(mǎn)的容器的容積．而氣體分子間空隙往往比氣體分子本身占有的空間大得多．理想氣體的體積就是在忽略分子本身占有的體積的情況下得到的．顯然，談個(gè)別氣體分子的體積對(duì)于研究氣體的性質(zhì)是沒(méi)有意義的．而氣體的壓強(qiáng)是大量氣體分子碰撞器壁的宏觀表現(xiàn)．談個(gè)別分子對(duì)器壁的壓強(qiáng)是沒(méi)有意義的．氣體的體積和壓強(qiáng)氣體的體積是指氣體內(nèi)所有分子所占有的空間的總思考五請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明分子力和分子勢(shì)能是如何隨分子間距變化的關(guān)于分子力的變化規(guī)律：分子勢(shì)能的變化規(guī)律：思考五請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明分子力和分子勢(shì)能是如何隨分子間距變化的關(guān)于分子力的變化規(guī)律1．分子間同時(shí)存在著相互作用的引力和斥力．2．分子間的引力和斥力都隨分子間距的增大而減小，隨分子間距的減小而增大．但斥力比引力變化得快．3．分子間相互作用的引力和斥力的合力稱(chēng)為分子力．分子力為零的位置稱(chēng)為平衡位置，r0=10-10m．當(dāng)分子間距大于平衡位置時(shí)，分子力表現(xiàn)為引力，直至間距超過(guò)10-9m減小到零為止．當(dāng)分子間距小于平衡位置直至不能再小時(shí)，分子力表現(xiàn)為斥力．關(guān)于分子力的變化規(guī)律1．分子間同時(shí)存在著相互作用的引力和斥分子勢(shì)能的變化規(guī)律1．當(dāng)分子力表現(xiàn)為引力時(shí)，分子勢(shì)能隨分子間距的增大而增大；當(dāng)分子力表現(xiàn)為斥力時(shí)，分子勢(shì)能隨分子間距的增大而減少．2．分子勢(shì)能存在一個(gè)最低點(diǎn)，即在平衡位置處．分子勢(shì)能的變化規(guī)律1．當(dāng)分子力表現(xiàn)為引力時(shí)，分子勢(shì)能隨分子注意！1．分子力實(shí)質(zhì)上是一種電磁作用．可以借助于原子的靜電模型加以粗略說(shuō)明，在兩個(gè)原子接近時(shí)，其原子核之間、電子云之間的靜電力表現(xiàn)為斥力；而原子核和電子云之間的靜電力則表現(xiàn)為引力．它們大小的變化導(dǎo)致了合力的變化．2．如果取平衡位置為分子勢(shì)能的零點(diǎn)．則分子勢(shì)能是非負(fù)值．即使是分子間距大于10-9m，分子力為零時(shí)，分子勢(shì)能也大于零．這是因?yàn)?，比較兩個(gè)位置分子勢(shì)能高低的基本方法是：看分子力做功．如果從某一位置移到另一位置分子力做正功，則分子勢(shì)能減少；若分子力做負(fù)功，則分子勢(shì)能增加．顯然，從平衡位置出發(fā)，無(wú)論間距增大還是減少．分子力都做負(fù)功，分子勢(shì)能都變大．3．由分子勢(shì)能產(chǎn)生的條件可以看出：分子勢(shì)能跟重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能相比，是不同性質(zhì)的能，它不屬于機(jī)械能的范疇．那么，分子動(dòng)能和物體的內(nèi)能跟機(jī)械能屬于同一范疇嗎？注意！1．分子力實(shí)質(zhì)上是一種電磁作用．可以借助于原子的靜電模思考六物體的內(nèi)能和機(jī)械能之間主要區(qū)別

1．對(duì)應(yīng)著不同的研究對(duì)象和物理運(yùn)動(dòng)形式．機(jī)械能對(duì)應(yīng)于宏觀物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，而物體的內(nèi)能對(duì)應(yīng)于大量分子的熱運(yùn)動(dòng)，是大量分子的集體表現(xiàn)，是統(tǒng)計(jì)平均的結(jié)果．2．對(duì)應(yīng)著不同的相互作用力．機(jī)械能對(duì)應(yīng)于萬(wàn)有引力和彈簧彈力；而物體的內(nèi)能對(duì)應(yīng)于靜電力．3．?dāng)?shù)值的確定依據(jù)和方法不同．思考六物體的內(nèi)能和機(jī)械能之間主要區(qū)別思考七內(nèi)能改變的物理過(guò)程有哪些？都發(fā)生了什么形式的能之間的轉(zhuǎn)化？轉(zhuǎn)化遵循什么規(guī)律？思考七內(nèi)能改變的物理過(guò)程有哪些？1．物體內(nèi)能的改變可以通過(guò)做功和熱傳遞來(lái)實(shí)現(xiàn)．做功是其他形式的能跟物體內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程；而熱傳遞只是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移，沒(méi)有能量形式的轉(zhuǎn)化．2．物體內(nèi)能的改變遵循能量守恒定律．具體形式由熱力學(xué)第一定律表示為△E=W+Q．其中△E表示內(nèi)能的改變量，W表示做的功，Q表示傳遞的熱量．熱力學(xué)第一定律把內(nèi)能的變化和改變它的兩種物理過(guò)程定量化，為我們分析問(wèn)題和解決問(wèn)題提供了定量關(guān)系．1．物體內(nèi)能的改變可以通過(guò)做功和熱傳遞來(lái)實(shí)現(xiàn)．做功例題1如圖2-3-1所示的容器中，A、B各有一個(gè)可自由移動(dòng)的輕活塞，活塞下方是水，上方為空氣，大氣壓恒定．A、B底部由帶有閥門(mén)K的管道相連，整個(gè)裝置與外界絕熱．原先A中水面比B中高，打開(kāi)閥門(mén)，使A中的水逐漸向B中流，最后達(dá)到平衡．在這個(gè)過(guò)程中，下面哪個(gè)說(shuō)法正確？例題1如圖2-3-1所示的容器中，A、B各有一個(gè)可自由移動(dòng)的A．大氣壓力對(duì)水做功，水的內(nèi)能增加B．水克服大氣壓力做功，水的內(nèi)能減少C．大氣壓力對(duì)水不做功，水的內(nèi)能不變D．大氣壓力對(duì)水不做功，水的內(nèi)能增加A．大氣壓力對(duì)水做功，水的內(nèi)能增加解析1．確定研究對(duì)象．本題中是連通器中的水（系統(tǒng)）．2．分析系統(tǒng)與外界環(huán)境的關(guān)系．由于涉及系統(tǒng)內(nèi)能是否變化，所以應(yīng)從熱傳遞和做功兩個(gè)方面進(jìn)行．（1）由題中給出的條件可知：整個(gè)裝置與外界絕熱，所以不發(fā)生熱傳遞．（2）同時(shí)，連通器中的水應(yīng)受到連通器壁和器底的彈力，大氣通過(guò)活塞施加的大氣壓力，以及由于整個(gè)系統(tǒng)在地面而受到的重力解析1．確定研究對(duì)象．本題中是連通器中的水（系統(tǒng)）．逐一判斷各力的做功情況可知連通器對(duì)水的作用力，因無(wú)宏觀位移或位移與力的方向垂直而對(duì)水不做功．再看大氣壓力的功．打開(kāi)閥門(mén)K后，根據(jù)連通器原理，最后A、B兩管中的水面相平．設(shè)A管的橫截面積為S1，水面下降的高度為h1，B管的橫截面積為S2，水面上升的高度為h2．如圖2-3-2所示．由于水的總體積保持不變，故有S1h1=S2h2．A管中的水受向下的大氣壓力下降，大氣壓力做正功為W1=p0S1h1．B管中的水受到向下的壓力，但水面上升，大氣壓力做負(fù)功為W2=-p0S2h2．則大氣壓力對(duì)水所做的總功W=W1+W2=0．即大氣壓力對(duì)水不做功．至于重力對(duì)水所做的功，如圖2-3-2可以看到：水從A管流到B管，最后水面相平，最終的效果是A管中高度為h1的水柱移到B管中成為高度為h2的水柱，其重心的高度下降，因此，在這個(gè)過(guò)程中水所受重力對(duì)水做正功．據(jù)熱力學(xué)第一定律：△E=W+Q可知：水所受各力的合功為正功，傳遞的熱量為零，所以，水的內(nèi)能應(yīng)增加．故應(yīng)選D．逐一判斷各力的做功情況可知連通器對(duì)水的作用力，因無(wú)宏觀位移小結(jié)對(duì)于有關(guān)系統(tǒng)內(nèi)能變化的問(wèn)題，應(yīng)根據(jù)熱力學(xué)第一定律，仔細(xì)分析系統(tǒng)所受外力做功和熱傳遞的情況，綜合運(yùn)用各方面的知識(shí)，有步驟地求解．小結(jié)對(duì)于有關(guān)系統(tǒng)內(nèi)能變化的問(wèn)題，應(yīng)根據(jù)熱力學(xué)第一第二個(gè)問(wèn)題理想氣體狀態(tài)方程三個(gè)參量：PVT核心公式：PV/T=nR其中n為物質(zhì)的量R為一常量第二個(gè)問(wèn)題理想氣體狀態(tài)方程三個(gè)參量：PVT思考一什么氣體可以看做是理想氣體？能?chē)?yán)格遵守氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體．壓強(qiáng)不太大、溫度不太低（常溫、常壓）的實(shí)際氣體．思考一什么氣體可以看做是理想氣體？理想氣體的內(nèi)能理想氣體的分子間作用力為零，分子勢(shì)能為零，所以理想氣體的內(nèi)能等于分子動(dòng)能．那么決定一定質(zhì)量的某種理想氣體的內(nèi)能的宏觀標(biāo)志是什么？溫度T理想氣體的內(nèi)能理想氣體的分子間作用力為零，分子勢(shì)能為零，所幾個(gè)等值變化過(guò)程（1）絕熱過(guò)程．（2）等溫過(guò)程．（3）等容過(guò)程．（4）等壓過(guò)程．幾個(gè)等值變化過(guò)程（1）絕熱過(guò)程．絕熱過(guò)程絕熱一般指封閉氣體的材料絕熱或過(guò)程完成得迅速，此過(guò)程的特點(diǎn)是熱量Q=0，那么同學(xué)們可以討論當(dāng)一個(gè)絕熱氣缸內(nèi)的氣體向外膨脹的過(guò)程中，氣體的內(nèi)能如何變化？氣體的溫度如何變化？當(dāng)一個(gè)絕熱氣缸內(nèi)的氣體向外膨脹的過(guò)程中，氣體的體積變大，氣體對(duì)外做功，又因?yàn)槭墙^熱過(guò)程，氣體既不吸熱也不向外界放熱，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，其內(nèi)能減小，氣體的溫度降低．絕熱過(guò)程絕熱一般指封閉氣體的材料絕熱或過(guò)程完成得迅速，此過(guò)等溫過(guò)程等溫過(guò)程中氣體的溫度保持不變，所以其內(nèi)能不變．那么當(dāng)一定質(zhì)量的理想氣體的壓強(qiáng)增大，系統(tǒng)是吸熱還是放熱？因?yàn)槭堑葴剡^(guò)程，所以系統(tǒng)的內(nèi)能不變；根據(jù)玻-馬定律，當(dāng)氣體壓強(qiáng)增大時(shí)，氣體的體積變小，外界對(duì)氣體做功；根據(jù)熱力學(xué)第一定律，系統(tǒng)向外界放熱．等溫過(guò)程等溫過(guò)程中氣體的溫度保持不變，所以其內(nèi)能不變．那么等容過(guò)程等容過(guò)程的特點(diǎn)是什么？那么當(dāng)一定質(zhì)量的理想氣體的壓強(qiáng)增大，系統(tǒng)是吸熱還是放熱？體積不變，所以做功W=0；根據(jù)查理定律，氣體的壓強(qiáng)增大，則溫度升高，內(nèi)能變大；根據(jù)熱力學(xué)第一定律，系統(tǒng)從外界吸熱．等容過(guò)程等容過(guò)程的特點(diǎn)是什么？那么當(dāng)一定質(zhì)量的理想氣體的壓等壓過(guò)程等壓過(guò)程的特點(diǎn)是什么？那么當(dāng)一定質(zhì)量的理想氣體的體積增大，系統(tǒng)是吸熱還是放熱？壓強(qiáng)不變，根據(jù)蓋·呂薩克定律，氣體的體積增大，則溫度升高，內(nèi)能變大；又因?yàn)闅怏w的體積變大，氣體對(duì)外界做功；根據(jù)熱力學(xué)第一定律，系統(tǒng)從外界吸熱．等壓過(guò)程等壓過(guò)程的特點(diǎn)是什么？那么當(dāng)一定質(zhì)量的理想氣體的體例題2圖2-2-5中A、B兩點(diǎn)表示一定質(zhì)量的某種理想氣體的兩個(gè)狀態(tài)．當(dāng)氣體自狀態(tài)A變化到狀態(tài)B時(shí)A．體積必然增大B．有可能經(jīng)歷體積減小的過(guò)程C．外界必然對(duì)氣體做正功D．氣體必然從外界吸熱例題2圖2-2-5中A、B兩點(diǎn)表示一定質(zhì)量的某種理想氣體的解析1.當(dāng)氣體自狀態(tài)A變化到狀態(tài)B時(shí)，能否根據(jù)圖線(xiàn)判斷氣體的體積如何變化？能．在p-T圖線(xiàn)中斜率的大小反映了氣體的體積的變化．分別過(guò)A、B兩點(diǎn)做過(guò)原點(diǎn)的斜直線(xiàn)，從圖中可知，VB＞VA．解析1.當(dāng)氣體自狀態(tài)A變化到狀態(tài)B時(shí)，能否根據(jù)圖線(xiàn)判斷2.氣體的壓強(qiáng)減小，而溫度卻升高，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，也可以判定氣體的體積必然變大，但是能否斷定氣體從A到B的整個(gè)變化過(guò)程中氣體的體積一直變大嗎？不能排除過(guò)程中有體積減小的某一小段過(guò)程．2.氣體的壓強(qiáng)減小，而溫度卻升高，根據(jù)理想氣3.那么如何判斷氣體是否對(duì)外做功，以及氣體吸、放熱的情況？從總的變化上看，氣體的體積還是變大了的，所以氣體對(duì)外界做正功，又因?yàn)闅怏w的溫度升高，內(nèi)能增加，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，氣體應(yīng)從外界吸熱．正確答案應(yīng)選A、B、D3.那么如何判斷氣體是否對(duì)外做功，以及氣體吸、放熱的情況？第三個(gè)問(wèn)題氣體試驗(yàn)定律

氣體的三個(gè)實(shí)驗(yàn)定律成立的條件是什么？（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．第三個(gè)問(wèn)題氣體試驗(yàn)定律氣體的三個(gè)實(shí)驗(yàn)定律成立的條件是什么等溫過(guò)程——玻-馬定律（1）內(nèi)容：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．（2）表達(dá)式：p1V1=p2V2（3）圖像：等溫過(guò)程——玻-馬定律（1）內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在溫等容過(guò)程——查理定律（1）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．等容過(guò)程——查理定律（1）內(nèi)容：一定質(zhì)量的氣體，在體積不變等壓變化——蓋·呂薩克定律（1）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．（2）表達(dá)式：等壓變化——蓋·呂薩克定律（1）內(nèi)容：一定質(zhì)量的氣體，在壓例題三[例3]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）．例題三[例3]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．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）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．（1）體積不變，所以此過(guò)程為等容變化．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，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H1時(shí)，氣體溫度為T(mén)2，體積設(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=p1H1（3）由（1）、（3）兩式解得：設(shè)氣柱高度為H2時(shí)，氣體溫度為T(mén)3，體積為由（2）、（4）兩式解得：由（5）、（6）兩式解得：由（2）、（4）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，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)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：由等壓過(guò)程得氣缸內(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．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．可以建立第四個(gè)問(wèn)題熱綜合在力熱綜合問(wèn)題中，主要選封閉氣體及封閉氣體的活塞或液柱為研究對(duì)象．對(duì)于封閉氣體，可以根據(jù)過(guò)程特征選用氣體定律建立方程．對(duì)于活塞或液柱，可根據(jù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)由平衡條件或牛頓第二定律建立方程．這兩個(gè)方程的聯(lián)系在于氣體的壓強(qiáng)與活塞受力．氣體壓強(qiáng)是力學(xué)規(guī)律和熱學(xué)規(guī)律之間聯(lián)系的橋梁．第四個(gè)問(wèn)題熱綜合在力熱綜合問(wèn)題中，主要選封閉氣體及封閉氣體的實(shí)際問(wèn)題中，有根據(jù)氣體狀態(tài)確定活塞或液柱的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，也有根據(jù)活塞或液柱的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來(lái)確定氣體狀態(tài)，這是力熱綜合的集中體現(xiàn)，通過(guò)壓強(qiáng)這個(gè)物理量建立聯(lián)系，從而達(dá)到綜合的目的．而氣體狀態(tài)和活塞或液柱運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的確定容易形成難點(diǎn)，也是學(xué)生容易出錯(cuò)的地方，與此相關(guān)，也會(huì)引出與氣體體積有聯(lián)系的幾何問(wèn)題．實(shí)際問(wèn)題中，有根據(jù)氣體狀態(tài)確定活塞或液柱的運(yùn)動(dòng)狀力熱綜合例題水平放置的直玻璃管長(zhǎng)為L(zhǎng)，一端封閉，管中處有一質(zhì)量為m的薄活塞將管中的空氣與外界隔開(kāi)，如圖2-4-1所示，薄活塞可在管中移動(dòng)，與管壁的摩擦不計(jì)．當(dāng)直玻璃管繞過(guò)管口的豎直軸以角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，管中的活塞恰好位于管中央，如果將轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度提高到2ω，則薄活塞將在管中移動(dòng)多大距離？力熱綜合例題水平放置的直玻璃管長(zhǎng)為L(zhǎng)，一端封閉，管中處有一解析1．在本題中，氣體體積是幾何量，同時(shí)，活塞做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑也是幾何量，移動(dòng)距離既體現(xiàn)在初、末態(tài)體積的變化上，也體現(xiàn)在活塞做圓周運(yùn)動(dòng)半徑的變化上．2．按基本步驟解題（1）確定研究對(duì)象．活塞、封閉氣體．（2）確定氣體變化過(guò)程：等溫變化．取活塞在管中央為初態(tài)，以角速度提高以后活塞位置為末態(tài)．解析1．在本題中，氣體體積是幾何量，同時(shí)，活塞做圓周運(yùn)動(dòng)的半轉(zhuǎn)速提高以后，活塞向哪一端移

動(dòng)？為什么？初態(tài)壓強(qiáng)：以活塞為研究對(duì)象，受力分析（圖2-4-2），轉(zhuǎn)速提高以后，活塞向哪一端移

動(dòng)？為什么？初態(tài)壓強(qiáng)：以活塞為初態(tài)體積：l和S是未知數(shù)．一個(gè)方程