一. 一個(gè)誤區(qū)
判定氣體內(nèi)能變化本不是一個(gè)思維復(fù)雜的問(wèn)題，但同學(xué)們經(jīng)常出錯(cuò)。這是因?yàn)橥瑢W(xué)們首先有一個(gè)錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)：溫度聯(lián)系著熱量，兩者同方向變化。即溫度升高，必定吸收了熱量；溫度降低，必定放出了熱量。反之，吸收了熱量，溫度必定升高；放出了熱量，溫度必定降低。其實(shí)，溫度變化與吸放不存在單一的函數(shù)關(guān)系。溫度升高，并不一定吸收了熱量；吸收了熱量，溫度并不一定會(huì)升高。正確的觀點(diǎn)是：對(duì)于非理想氣體，溫度聯(lián)系著分子動(dòng)能，溫度高，分子總動(dòng)能大；對(duì)于理想氣體，溫度直接聯(lián)系著物體內(nèi)能，溫度高，物體內(nèi)能大。
例1. 若某種實(shí)際氣體分子的作用力表現(xiàn)為引力，則一定質(zhì)量的該氣體內(nèi)能的大小與氣體體積和溫度的關(guān)系是（ ）
①如果保持其體積不變，溫度升高，內(nèi)能增大
②如果保持其體積不變，溫度升高，內(nèi)能減少
③如果保持其溫度不變，體積增大，內(nèi)能增大
④如果保持其溫度不變，體積增大，內(nèi)能減少
A. ①④ B. ①③ C. ②④ D. ②③
錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)：對(duì)于③④，如果保持其溫度不變，則不吸熱也不放熱，當(dāng)體積增大時(shí)，氣體對(duì)外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，
，
，內(nèi)能減少，④正確。
辨析：上述觀點(diǎn)錯(cuò)在溫度不變時(shí)不吸熱也不放熱。其實(shí)，溫度變化與吸放熱無(wú)確定關(guān)系。
二. 兩種方法
走出誤區(qū)后，有同學(xué)對(duì)判定氣體內(nèi)能變化問(wèn)題還不能正確解答，這是因?yàn)闆](méi)有認(rèn)識(shí)到判定氣體內(nèi)能變化有兩種基本方法，根據(jù)題中提供條件的不同，應(yīng)該選用不同的方法。
方法一：運(yùn)用內(nèi)能的定義
內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和，如果能確定分子總動(dòng)能的變化，分子勢(shì)能的變化，從而能進(jìn)一步確定出物體內(nèi)能的變化，我們就可以使用方法1。
例1的正確解答：內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和。對(duì)于一定質(zhì)量的氣體，當(dāng)體積不變，溫度升高時(shí)，分子勢(shì)能不變，分子總動(dòng)能增大，故內(nèi)能增大。當(dāng)溫度不變，體積增大時(shí)，分子總動(dòng)能不變，因分子距離在引力范圍內(nèi)增大，故分子勢(shì)能增大，內(nèi)能增大。選項(xiàng)B正確。本題溫度不變時(shí)應(yīng)該是吸熱。
方法二：運(yùn)用勢(shì)力學(xué)第一定律
熱力學(xué)第一定律，
。運(yùn)用此方法確定氣體內(nèi)能的變化，即要分析做功又要分析熱傳遞。
運(yùn)用方法2，一般情況下可以根據(jù)氣體體積膨脹還是壓縮來(lái)確定氣體對(duì)外界做功還是外界對(duì)氣體做功，而體積變化往往要根據(jù)狀態(tài)參量之間的關(guān)系來(lái)確定。吸熱、放熱則不能根據(jù)溫度的變化來(lái)確定。對(duì)于理想氣體，可以直接根據(jù)溫度的變化來(lái)確定內(nèi)能的變化。吸放熱不能直接確定時(shí)，則要放在最后，根據(jù)熱力學(xué)第一定律來(lái)確定。這類確定內(nèi)能變化的問(wèn)題，已是一類熱學(xué)綜合題。多數(shù)同學(xué)就錯(cuò)在這類問(wèn)題的思維觀點(diǎn)和思維程序上。
例3. 在溫度恒定的水池中，有一氣泡緩慢地向上浮起，如將泡內(nèi)氣體看作理想氣體，則在上浮的過(guò)程中（ ）
A. 外界對(duì)氣泡內(nèi)氣體做功，放出熱量，內(nèi)能不變
B. 外界對(duì)氣泡內(nèi)氣體做功，不吸熱也不放熱，內(nèi)能增加
C. 氣泡內(nèi)氣體對(duì)外界做功，吸收熱量，內(nèi)能不變
D. 氣泡內(nèi)氣體對(duì)外界做功，不吸熱也不放熱，內(nèi)能減少
解析：在向上浮起的過(guò)程中，外界壓強(qiáng)逐漸減少，泡內(nèi)氣體作等溫膨脹，體積增大，氣泡內(nèi)氣體對(duì)外做功；又因?yàn)闇囟炔蛔儯硐霘怏w內(nèi)能不變；根據(jù)熱力學(xué)第一定律
，因
，
，故Q一定大于0，選C。
