內能：氣體狀態、日常生活

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A 文章編號：1008-925X(2012)O8-0285-01

在物理學中，一定質量的氣體，要用壓強，體積，溫度等物理量來描述氣體的狀態，把這幾個物理量叫氣體的狀態量。平均內能、勢能的總和來描述能。

一、物體的內能

物體中所有分子做熱運動的動能和分子勢能的總和叫物體的熱力學能。

分子內能是所有分子的動能和分子勢能的總和

物體的內能跟物理的溫度體積有關，溫度是分子平均動能大小的標志

物體在任何溫度、體積、壓強時均有內能，但不一定具有機械能

內能是一個狀態量

內能的改變兩種方法：做功、熱傳遞熱量是等效的。

內能的該變量還可用分子平均動能、分子平均勢能的方法。

U=N（+）N（ ）方法，N分子總數。

分別為兩種狀態下分子平均動能、勢能U內能增加，U內能減少。

例1：拔火罐是我國傳統的中醫療法，它是借助于熱力排除罐中空氣，利用負壓使其吸著于皮膚，造成淤血現象的一種治療方法。這種治療方法，可逐漸祛濕、疏通經絡、祛除淤滯、行氣活血、清腫止痛、拔毒泄熱，具有調整人體陰陽平衡，解除疲勞，增強體質的功能，從而達到扶正祛邪，治愈疾病的目的。方法是將點燃的紙片放入一小罐中，當紙片燃燒完時，迅速將火罐口端緊壓在皮膚上，火罐就會緊緊地被吸在皮膚上，其原因是（紙片燃燒完后，罐內氣體體積近似不變）：

A：溫度不變，壓強增大，大于罐外大氣壓強

B：溫度不變，壓強不變，內能增大

C：溫度降低，壓強減小，小于罐外大氣壓強

D：溫度降低，壓強增大，內能減小

【解析】：由于紙片燃燒，消耗罐內氧氣，此時溫度較高，又因罐內氣體體積近似不變，當罐口緊壓在皮膚上時，罐內氣體溫度降低、壓強減小、內能減小，其壓強小于外界大氣壓強。綜上所述：C正確。

二、氣體的三個狀態參量

1：力學參量P

氣體壓強的定義：氣體作用在單位器壁面積上的壓力叫氣體的壓強，公式表示為F=

產生：大量氣體分子頻繁撞擊容器壁，對容器壁產生一個均勻持久的力。

微觀解釋：它應與單位體積內氣體的分子數和氣體的溫度有關。因為單位體積內的分子數越多，單位時間內單位面積上受到撞擊的次數也增多，對容器壁的壓強也大，氣體的溫度越高，氣體分子的平均動能越大，分子對容器壁每一次撞擊的作用也越大，產生的壓強也越大。從宏觀上講，氣體的壓強決定于氣體的體積、溫度，微觀上與氣體的平均動能和密集程度有關。

單位：國際單位：帕（Pa）

其他單位：標準大氣壓（atm）厘米汞柱（cmHg）

換算關系： 1 Pa=1N/ 1 cmHg=1.33 Pa

壓強的特點：①氣體自重產生的壓強一般很小，可以忽略。但大氣壓強卻是一個較大的值不能忽略 ②密閉氣體壓強的傳遞能遵守帕斯卡定律，即外加壓強由氣體按照原來的大小向各個方向傳遞。

確定壓強的方法：用力學方法進行受力分析，建立力學方程求解

例2：下列說法正確的是（ ）

A：在冬季，剩有半瓶熱水的暖水瓶，經過一個夜晚后，第二天拔瓶口的軟木塞時覺得很緊，不易拔出是因為白天溫度升高，大氣壓強增大

B：一定質量的理想氣體先等溫膨脹，再等壓壓縮，其溫度必低于起始溫度

C：布朗運動就是液體分子的運動

D：在輪胎爆炸這一短暫過程中，氣體膨脹溫度降低

【解析】A：軟木塞不易拔出，是因為暖水瓶內氣體溫度降低，體積不變，壓強減小，瓶內外壓強差增大，不易拔出。A錯誤； B：一定質量的理想氣體，等溫膨脹時溫度不變，體積增大，壓強減小；等壓壓縮時，壓強不變，體積減小，溫度減小，其溫度比低于起始溫度。B正確； C：布朗運動是固體微粒的運動，C錯誤； D：在輪胎爆炸這一短暫過程中，氣體膨脹，氣體對外做功，內能減少，溫度降低，D正確。綜上所述：B、D正確。

2：幾何參量，氣體的體積V

氣體的體積：指氣體所充滿容器的容積，或是所研究的氣體分子所能到達的空間區域

單位：國際單位：立方米（m3）

常用單位：升（L） 毫升（ml）

換算關系： 1m3=L=ml

當兩種或兩種以上的氣體處于同一容器中時，由于每種氣體都能充滿整個容器，所以說每種氣體的體積等于該容器的體積

3：熱力學參量：氣體的溫度T

在國際制單位中，溫度采用熱力學溫度，其單位“開爾文”，符號為“K”。常用的溫標是攝氏溫標，單位是“攝氏度”，符號為“℃”。熱力學溫度與攝氏溫度之間的關系式是T=273.15+t，要正確解決氣體方面的問題還應掌握好理想氣體狀態方程、克拉珀龍方程及理想氣體、等溫、等壓、等容過程，即：對應的波意耳定律，蓋呂薩克定律，查理定律，絕熱過程等。

例3：氣象學上經常提到“焚風”通常是指氣團遇到迎風坡上升到山頂編程了冷空氣團，然后再背風坡一側順坡下降，溫度升高，沉降到山麓的時候，溫度大幅度升高，形成焚風，焚風通常造成農作物和林木干枯，引起森林火災，在不考慮氣團與周圍氣體的熱交換以及氣體分子勢能的情況下，以下說法正確的是（ ）

A：氣團下沉的過程中，氣團的溫度升高，氣團內能增加

B：氣團下沉過程中，氣團的溫度升高，體積增大

C：由于大氣壓隨高度的降低而增大，因而氣團下沉過程中，體積被迫收縮

D：由于大氣壓隨高度的降低而增大，氣團下沉過程中，大氣壓對氣團做功

【解析】：由于大氣壓隨高度降低而增大，氣團被迫收縮，體積減小，大氣對氣團做功，氣團內能增加，溫度升高形成“焚風”。綜上所述：A、C、D正確。