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核心知识查漏015 热
一、热学基本概念的理解及应用
1．微观量的估算问题
（1）分子总数：N＝nNA＝NA＝NA。
注：对气体而言，V0＝不等于一个气体分子的体积，而是表示一个气体分子占据的空
间。
2．分子力及分子势能的理解：
分子力F
分子势能Ep
图象
随分子
间距离
的变化
情况
r<r0
F 随r 增大而减小，表现为斥力
r 增大，F 做正功，Ep减小
r>r0
r 增大，F 先增大后减小，表现为引力
r 增大，F 做负功，Ep增大
r＝r0
F 引＝F 斥，F＝0
Ep最小，但不为零
r>10r0
引力和斥力都很微弱，F＝0
Ep＝0
3．气体压强的理解：
4．晶体与非晶体
分类
晶体
非晶体
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比较
单晶体
多晶体
外形
规则
不规则
物理性质
各向异性
各向同性
熔点
确定
不确定
原子排列
有规则，但多晶体每个晶体间的排列无规则
无规则
联系
晶体与非晶体在一定条件下可以相互转化
液体的表面张力：使液体表面有收缩到球形的趋势，表面张力的方向跟液面相切。
液晶是一种特殊的物质，既可以流动，又可以表现出单晶体的分子排列特点，在光
学、电学物理性质上表现出各向异性。
二、理想气体状态方程
1．压强的计算
（1）被活塞、汽缸封闭的气体，通常分析活塞或汽缸的受力，应用平衡条件或牛顿第
二定律求解，压强单位为Pa。
（2）水银柱密封的气体，应用p＝p0＋ph 或p＝p0－ph 计算压强，压强p 的单位为
cmHg 或mmHg。
2．合理选取气体变化所遵循的规律列方程
（1）若气体质量一定，p、V、T 中有一个量不发生变化，则选用对应的气体实验定律
列方程求解。
（2）若气体质量一定，p、V、T 均发生变化，则选用理想气体状态方程列式求解。
3．关联气体问题
解决由活塞、液柱相联系的两部分气体问题时，根据两部分气体压强、体积的关系，
列出关联关系式，再结合气体实验定律或理想气体状态方程求解。
4．利用气体实验定律解决问题的基本思路
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三、气体状态变化的图象问题
1．一定质量理想气体的各种特征变化图象
2．理想气体相关三量ΔU、W、Q 的分析思路
（1）内能变化量ΔU
①由气体温度变化分析ΔU：温度升高，内能增加，ΔU>0；温度降低，内能减少，
ΔU<0。
②由公式ΔU＝W＋Q 分析内能变化。
（2）做功情况W
①体积膨胀，气体对外界做功，W<0；体积被压缩，外界对气体做功，W>0。
②如果是等压变化，气体做功大小为W＝p×|ΔV|；
如果气体压强变化，功的大小则可结合p－V 图像，大小是图像与横轴（V 轴）围成的
“面积”，如图所示；如果是一个循环过程，则是循环图里面的封闭的图形面积大小，如
果是顺时针变化则取负值、逆时针过程则取正值。
（3）气体吸、放热Q
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一般由公式Q＝ΔU－W 分析气体的吸、放热情况：Q>0，吸热；Q<0，放热．绝热：
Q＝0
3．对热力学第二定律的理解
热量可以由低温物体传递到高温物体，也可以从单一热源吸收热量全部转化为功，但
会产生其他影响。
1．（2025 嘉定一模·二·第3 题）（多选）气溶胶是指悬浮在气体介质中的固态或液态
颗粒所组成的气态分散系统，气溶胶颗粒做的是布朗运动。用追踪软件可以记录每隔相同
时间这些颗粒所在的位置，然后用线段把这些位置依次连接起来，如图所示，以下说法正
确的是( )
A．图中轨迹就是颗粒的无规则运动轨迹
B．气溶胶颗粒越小，其运动越明显
C．环境温度越高，气溶胶颗粒运动越明显
D．气溶胶颗粒的运动是由气体对流等外界影响引起的
2．（2025 静安一模·一·第4 题）如图所示是某兴趣小组设计的“水火箭”，安装在发
射架上的“水火箭”主体是一个容积为 2 L 的饮料瓶，通过下方的活塞封闭了瓶内 1 L
的水，此时瓶内空气压强为 p0。可通过与活塞相连的打气筒向箭体内充气，打气筒每次能
将压强为 p0 的 200 mL 外界空气压入瓶内，当箭体内部气压达到 5p0 时可将活塞顶出，
向后喷水，箭体被发射出去。要使火箭发射出去，至少需要打气___________次；在瓶内的
水喷出的较短时间内，箭体内气体的温度将_________（选填“增大”“不变”或“减
小”）。
3．（2024 闵行二模）孔明灯
孔明灯是我国古老的手工艺品，曾用于军事通信、节日祈福。其原理和热气球类似，
接气筒
水
饮料瓶
空气
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都是通过加热气体获得向上的动力。有一孔明灯，灯体（包括燃料）的质量为m=0.2kg，
体积为V0=1m3；若点灯时附近大气环境温度恒为t0=27℃，大气密度 ρ0=1.2kg/m3，气压为
一个标准大气压。
（1）若点灯前孔明灯内气体分子热运动的速率分布曲线I 如图所示，在图中大致画出
点灯后气体分子热运动的速率分布曲线II______。
（2）（计算）晴朗无风的夜晚，一人托住灯底，一人点燃灯芯，当双手感到孔明灯有
上升之势，即可慢慢放开双手，灯会徐徐升起。试估算，放手时，灯内气体的温度至少为
多少摄氏度？
（2024 青浦二模）消防救援
夏天，一些地区出现了不同程度的用水困难现象。消防救援队伍第一时间出动，将水
送到群众家门口。
4．给旱区送水的消防车停于水平地面，在缓慢放水过程中，若车胎不漏气，胎内气体
温度不变，不计分子势能，则胎内气体（ ）
A. 内能不变
B. 从外界吸热
C. 对外界做负功
D. 分子平均动能减小
5. 如图所示为消防车轮胎中气体分子速率分布函数图像，f（v）为在速率v 附近单位
速率间隔内气体分子数与分子总数的比，两条图线分别为车刚启动和行驶一段时间后胎内
气体分子速率分布曲线，图中曲线___________（选填“Ⅰ”或“Ⅱ”）对应车刚启动时的
图线。相比行驶一段时间后，车刚启动时单位时间内对轮胎内壁单位面积上碰撞的气体分
子数___________（填“较多”“一样”或“较少”）。
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6．某型号消防仪表，表内外压强差超过6.0×104Pa 时，表盘玻璃将爆裂。消防员携带
此表实施高山环境救援，山脚温度为27℃，表内气压为1.0×105Pa；登上山顶时，表盘玻璃
发生爆裂，此时山顶气温为−23℃。表内气体体积的变化可忽略不计，山顶大气压强小于
山脚大气压强，分析说明表盘玻璃是向外爆裂还是向内爆裂，并求山顶大气压强为多少。
（结果保留两位有效数字）
7．如图所示消防官兵为群众准备的热水保温桶，保温桶的容积为20L，打开保温桶底
部阀门，热水可缓慢流出。现向内倒入16L 热水，立即用桶盖将其密封，此时桶内部气压
可达到2.5p0（p0为大气压）。用容积为250mL 的杯子接水，设桶内部气体质量和温度不
变，不计水产生的压强。接满4 杯水后，桶内气体压强为___________；最多可连续接满
___________杯热水。
8．（2024 宝山二模）自行车
行车是一种通常的代步交通工具，给我们的日常生活带来了方便。在夏天，一辆自行
车停在烈日下，在阳光照射下车胎内的气体温度逐渐升高，设车胎容积保持不变。
（1）关于车胎内的气体下列说法中正确的是（ ）
A．气体的密度增大 B．每个气体分子的动能都增加
C．每个气体分子的温度都升高 D．每秒钟撞击单位面积车胎壁的分子数增多
（2）若在同一时刻自行车的后胎气压始终大于前胎气压，则经过相同时间，后胎气压
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的变化量一定___________（选择：A．大于 B．小于 C．等于）前胎气压的变化量。
9. （2024 虹口二模）跳跳球
跳跳球的弹性很好，内封一定质量的气体，是有趣的儿童玩具。为方便讨论，均不计
空气阻力，重力加速度g 取9.8m/s2。
夏天27℃时给跳跳球充气，球内气体压强为1.5atm。不计球的容积变化，在不漏气的
情况下，冬天-13℃时，球内气体分子热运动的平均动能___________（填写其变化情
况），球内气体的压强p′=___________atm。
10．（2024 嘉定二模）自行车
自行车是一种常见的代步工具，骑车出行不仅环保，还兼具健身作用。右图所示为自
行车的主要传动部件，链轮和飞轮用链条相连，踏板通过曲柄和链轮固定连接，后轮与飞
轮固定连接。当用力蹬踏板时，后轮就会转动，从而使自行车前进。
保持适当的轮胎气压对延长轮胎寿命和提升骑行感受至关重要，已知某款自行车轮胎
容积为1.8L 且保持不变，在环境温度27°C 时胎内气体压强为2.1atm，外界大气压强始终
为1atm。
（1）（计算）长时间骑行后胎内温度上升为37°C，此时胎内气体压强为多少？
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（2）车胎的气门芯会缓慢漏气，每天漏出的气体在环境中的体积为0.2L，经过
______天轮胎内气压降低为1.2atm。
（3）（简答）若车胎被扎一个小洞，气体从小洞冲出会导致胎内气体温度下降，对此
现象做出解释。
11．（2024 静安二模）航空航天
牛顿指出地上物体的运动和天上物体的运动遵守相同的力学规律，实现了科学史上的
一次伟大统一，为航空航天的发展奠定了基础。
若航天员出舱前航天服内密封了一定质量的理想气体，其温度为27℃。打开舱门前，
航天员需将航天服内气体的温度降为-9℃。气体在27℃和-9℃温度下的气体分子速率分布
曲线如图所示，则与-9℃对应的曲线是图中的___________（选填“实线”或“虚线”）。
12．（2024 青浦二模）太空电梯
太空电梯是人类构想的一种通往太空的设备，如图是太空电梯升降舱与地球同步轨道
上的太空站相连。将乘客送入距地球高度h 约
米的一座太空站。地球的质量
约为
，地球的半径R 约为
，引力常量
。
太空站中漂浮的水珠呈完美的球形，原因是________。
13．（2024 奉贤二模）火箭与卫星
中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统。2023 年5 月17 日，我国
在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射了第五十六颗北斗导航卫星。
某次火箭发射，舱内携带了装有一定质量理想气体的容器。容器中的气体分别经历了
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a→b 和b→c 两个过程，如图所示，其中a→b 为等温过程。则（ ）
A．气体在状态a 的温度高于在状态c 的温度
B．a→b→c 的过程中外界对气体做正功
C．a→b 的过程气体吸热
D．气体在状态b 的内能等于在状态c 的内能
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