高中物理判定气体内能变化的误区和方法
一. 一个误区
判定气体内能变化本不是一个思维复杂的问题，但同学们经常出错。这是因为同学们首先有一个错误的认识：温度联系着热量，两者同方向变化。即温度升高，必定吸收了热量；温度降低，必定放出了热量。反之，吸收了热量，温度必定升高；放出了热量，温度必定降低。其实，温度变化与吸放不存在单一的函数关系。温度升高，并不一定吸收了热量；吸收了热量，温度并不一定会升高。正确的观点是：对于非理想气体，温度联系着分子动能，温度高，分子总动能大；对于理想气体，温度直接联系着物体内能，温度高，物体内能大。
例1. 若某种实际气体分子的作用力表现为引力，则一定质量的该气体内能的大小与气体体积和温度的关系是（ ）
①如果保持其体积不变，温度升高，内能增大
②如果保持其体积不变，温度升高，内能减少
③如果保持其温度不变，体积增大，内能增大
④如果保持其温度不变，体积增大，内能减少
A. ①④ B. ①③ C. ②④ D. ②③
错误认识：对于③④，如果保持其温度不变，则不吸热也不放热，当体积增大时，气体对外做功，根据热力学第一定律，
，
，内能减少，④正确。
辨析：上述观点错在温度不变时不吸热也不放热。其实，温度变化与吸放热无确定关系。
二. 两种方法
走出误区后，有同学对判定气体内能变化问题还不能正确解答，这是因为没有认识到判定气体内能变化有两种基本方法，根据题中提供条件的不同，应该选用不同的方法。
方法一：运用内能的定义
内能是物体内所有分子动能和分子势能的总和，如果能确定分子总动能的变化，分子势能的变化，从而能进一步确定出物体内能的变化，我们就可以使用方法1。
例1的正确解答：内能是物体内所有分子动能和分子势能的总和。对于一定质量的气体，当体积不变，温度升高时，分子势能不变，分子总动能增大，故内能增大。当温度不变，体积增大时，分子总动能不变，因分子距离在引力范围内增大，故分子势能增大，内能增大。选项B正确。本题温度不变时应该是吸热。
方法二：运用势力学第一定律
热力学第一定律，
。运用此方法确定气体内能的变化，即要分析做功又要分析热传递。
运用方法2，一般情况下可以根据气体体积膨胀还是压缩来确定气体对外界做功还是外界对气体做功，而体积变化往往要根据状态参量之间的关系来确定。吸热、放热则不能根据温度的变化来确定。对于理想气体，可以直接根据温度的变化来确定内能的变化。吸放热不能直接确定时，则要放在最后，根据热力学第一定律来确定。这类确定内能变化的问题，已是一类热学综合题。多数同学就错在这类问题的思维观点和思维程序上。
例3. 在温度恒定的水池中，有一气泡缓慢地向上浮起，如将泡内气体看作理想气体，则在上浮的过程中（ ）
A. 外界对气泡内气体做功，放出热量，内能不变
B. 外界对气泡内气体做功，不吸热也不放热，内能增加
C. 气泡内气体对外界做功，吸收热量，内能不变
D. 气泡内气体对外界做功，不吸热也不放热，内能减少
解析：在向上浮起的过程中，外界压强逐渐减少，泡内气体作等温膨胀，体积增大，气泡内气体对外做功；又因为温度不变，理想气体内能不变；根据热力学第一定律
，因
，
，故Q一定大于0，选C。