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热学教学中的几个区分

蘑菇石施工热学教学中几组概念的区分

高中物理热学部分相似概念较多，对学生的理解与辨析能力提出了较高的要求。本文针对几组常见的概念进行区分，以期与广大同行交流。

一、区分一个气体分子所占空间体积与一个气体分子的体积

固体、液体分子被理想化为小球或立方体，各分子一个挨一个紧密排列，每个分子的体积就是每个分子平均占有的空间体积。

气体分子仍视为小球，但分子间距离较大，不能看作一个挨一个紧密排列，所以气体分子的体积远小于每个分子平均占有的空间体积。每个气体分子平均占有的空间看作以相邻分子间距离为边长的立方体。

例1(04全国)若以表示水的摩尔质量，v表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，为在标准状态下水蒸气的密度，NA为阿伏加德罗常数，m、△分别表示每个水分子的质量和体积，下面是四个关系式：

①宋清如 ② ③ ④

其中（）

A．①和②都是正确的；

B．①和③都是正确的；

C．②和④都是正确的；

D．①和④都是正确的。

分析：水蒸气和水只是相同的水分子的不同聚集态而已，两者的摩尔质量是相同的，因此，据质量关系可知①和③正确。一个水蒸气分子所占空间的体积和一个水分子的体积是不同的，bo xi lai是标准状态下水的摩尔体积，不是水蒸气的摩尔体积；是标准状态下一个水蒸气分子所占空间的体积，不是一个水分子的体积，②和④不正确。选B。

二、区分布朗运动与热运动、周围液体分子的无规则运动、可见浮尘的运动。

布朗运动不能叫热运动。热运动是分子永不停息的无规则运动，其运动的主体是固体、液体或气体分子。做布朗运动的却是固体微粒，尽管这种运动也是无规则的。与可见浮尘相比，做布朗运动的固体微粒直径的数量级在10-7m~10-6m之间，包含了大量的分子，能在高倍光学显微镜下观察到，却是肉眼所无法看到的。光学显微镜不能分辨周围液体分子，不可能观察到液体分子的无规则运动。阳光中可见的浮尘比做布朗运动的固体微粒大得多，其运动受重力和空气流动的影响，这种运动不是布朗运动。

三、区分气体单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数与单位体积内的分子数

气体质量不变、体积不变，单位体积内存在的分子数这个静态的量就不变，但单位时间出现在单位体积内的分子数这个动态的量却可以随温度变化，单位时间内打到器壁单位面积上的分子数也可以变化。

例2(06年全国2)对一定量的气体，若用N表示单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数，则( )

A．当体积减小时，N必定增加

B．当温度升高时，N必定增加

C．当压强不变而体积和温度变化时，N北京新圆明职业学院必定变化

D．当压强不变而体积和温度变化时，N可能不变

分析：气体的压强由分子的平均动能和单位时间内打到器壁单位面积上的分子数决定。由理想气体状态方程知，体积减小，只是单位体积内的分子数增加，如果温度也减小，使压强减小，那么N就有可能不变甚至减小。A错。同理当温度升高时，只是分子的平均动能增加，如果体积也增加，使压强减小，那么N就有可能不变甚至减小。B错。当压强不变而温度变化时，分子的平均动能一定变化，N必定变化，C正确。D错误。

又：如果体积不变且温度升高，那么虽然单位体积内分子的数不变，但分子的平均动能增大，平均每个分子对器壁的冲量增大。由于分子的运动更加剧烈，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数也多了，压强要增大。

四、区分实际气体与理想气体

实际气体的分子间距r在平衡距离r0与10 r0之间，分子间作用力的合力为引力，气体体积增大时，分子间距增大，引力做负功，分子势能增加，反之气体体积减小时，分子间距减小，引力做正功，分子势能减小。如果规定分子相距10 r0以上（分子意义上的无穷远）分子势能为零，则实际气体的分子势能是负值。在温度不太低、压强不太大时，实际气体的分子间作用力可忽略，分子势能为零，实际气体可视为理想气体。

模型不同分析方法不同。如理想气体在等温压缩过程中内能不变，在等温膨胀过程中内能也不变，而实际气体在等温压缩过程中分子势能减小，内能减小，在等温膨胀过程中分子势能增大，内能增大。以水为例。标准状态下1mol水的体积是18cm3，标准状态下变为水蒸气后体积是22.4×103cm3，体积变为原来的1224倍，此过程中克服大气压力做功J，汽化吸热约42300J，系统内能增加约40040J。同理实际气体的内能保持不变时，体积的膨胀必然导致温度的降低，如实际气体绝热自由膨胀后温度降低。

五、区分平衡态与热平衡

对一个系统谈平衡态，对两个以上的系统谈热平衡。如果外界对一个系统既不做功又不传热，经过足够长的时间后，系统最终必达到一个确定的宏观状态，此时，系统各部分不再发生任何的宏观变化，系统的各种性质也不再随时间而变，此时我们说这个系统处在平衡态。两个系统相互作用后，经过一段时间，两个系统的状态参量不再变化，此时我们说两个系统达到了热平衡。

六、区分某温度下水蒸气饱和气压与混合气的总压强

水蒸气饱和气压是空气中水蒸气的分气压，据道尔顿分压定律，它要小于混合气的总压强。比如20°C时水的饱和气压是2.338×103Pa，而大气压约1.0×105Pa，两者相差悬殊。

七、区分绝对湿度与相对湿度

空气中所含水蒸气的压强叫做空气的绝对湿度。例如，空气里水蒸气的压强是2.0×103Pa，空气的绝对湿度就是2.0×103Pa。某温度时空气的绝对湿度跟同一温度下水的饱和汽压的百分比，叫做这时空气的相对湿度。相对湿度是没有单位的。

空气湿度对蒸发的快慢、植物的枯萎、动物的感觉的影响不是由空气的绝对湿度而是由空气的相对湿度来决定的，也就是说这种影响跟空气中的水蒸气离饱和状态的远近有关系。

八、区分单晶体和多晶体、多晶体和非晶体、单晶体和非晶体

其主要区分见下表。

爱与恨的千古愁

固体
晶体						非晶体
单晶体			多晶体			非晶体
有规则外形	各向异性	有一定熔点俞文修	无规则外形	各向同性	有一定熔点	无规则外形	各向同性	没有一定熔点