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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
1
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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
2
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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
3
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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
【答案】BC
【解析】图中轨迹是每隔相同时间记录的颗粒位置连线不是颗粒的无规则运动轨迹，
颗粒的无规则运动轨迹是复杂的、无规律的，故A 错误。气溶胶颗粒越小，受到周围分子
撞击的不平衡性越明显，其运动越明显，故B 正确。环境温度越高，分子热运动越剧烈，
对气溶胶颗粒的撞击越频繁且越不平衡，气溶胶颗粒运动越明显，故C 正确。气溶胶颗粒
的布朗运动是由气体分子对颗粒的撞击不平衡引起的，不是由外界因素（如气流等）引起
的，故D 错误。
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”）。
4
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【答案】20；降低
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，
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？
【答案】（1）见解析 （2）
【解析】（1）点灯后，温度升高，分子热运动更剧烈，速率大的分子所占的比例较
大，如图
接气筒
水
饮料瓶
空气
5
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（2 ）以放手时孔明灯和灯内气体为研究对象，受力平衡
，
解得
以放手时孔明灯内气体为研究对象，这部分气体在点灯前体积
研究对象的压强不变，据盖吕萨克定律
解得
， 则
（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”）。
6
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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。
【答案】4．AB 5．①Ⅰ ②较少 6．向外爆裂，2.3×104Pa 7．①2p0
24
②
【解析】4．在缓慢放水过程中，胎内气体温度不变，则胎内气体内能不变，分子平均
动能不变，故A 正确，D 错误；根据
在缓慢放水过程中，消防车的载重
减小，胎内气体压强的压强减小，胎内气体温度不变，气体做等温变化，根据玻意耳定律
可知，气体体积增加，气体对外界做正功，根据热力学第二定律
可知气体
从外界吸热，故B 正确，C 错误。故选AB。
5．[1]温度越高，分子的热运动越剧烈，平均分子动能越大，则曲线Ⅰ对应的温度比
曲线Ⅱ对应的温度低，则曲线Ⅰ对应车刚启动时的图线。
7
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[2]温度升高后，单位体积内的分子数增多，撞击到单位面积器壁上的分子数增多，故
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较
少。
6．表内气体初态压强、温度为
其末态的温度为
气体做等容变化，由查理定律有
解得山顶上表内气体压强为
若表盘是向内爆裂，则山上气压为
因为山上气压小于山脚下气压，故表盘不可能向内爆裂，故表盘是向外爆裂。
山顶大气压强为
7．[1]以热水保温桶内封闭气体为研究对象，初始状态
，
接满4 杯水后，设桶内气体压强为
，体积为
气体做等温变化有
解得
[2]假设最多可以连续接满n 杯，此时桶内气体压强为
体积为
气体做等温变化有
解得
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
8
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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
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。
【答案】D A
【解析】（1）车胎内的气体温度逐渐升高，车胎容积保持不变，车胎内的气体质量不
变，则车胎内的气体密度不变，故A 错误；车胎内的气体温度逐渐升高，只能说明车胎内
的气体分子的平均动能增大，故BC 错误；车胎内的气体温度逐渐升高，车胎容积保持不
变，则车胎内气体的压强增大，则每秒钟撞击单位面积车胎壁的分子数增多，故D 正确。
故选D。
（2）根据查理定律有
整理可得
，由于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，后胎气压的变化量一定大于前胎气压的变
化量。 故选A。
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。
【答案】变小 1.3
【解析】温度降低，球内气体分子热运动的平均动能变小。气体等容变化，由查理定
9
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律有
，其中
，得
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？
（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。
【答案】（1）
；（2）8.1；（3）见解析
【解析】（1）轮胎内的密闭气体做等容变化，由查理定律得
解得
（2）设经过
天轮胎内气压降低为1.2atm，则有
解得
10
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（3）若车胎被扎一个小洞，气体从小洞冲出，则气体的体积增大，气体对外界做功，
由于该过程所用时间比较短，可认为气体与外界没有发生热传递，根据热力学第一定律可
知，气体内能减少，则气体温度下降。
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”）。
【答案】虚线
【解析】
温度较低，则平均动能较小，则速度较小的分子占比多，故应为虚
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________。
【答案】水珠处于完全失重状态，水膜表面张力的作用
【解析】太空站中漂浮的水珠呈完美的球形，原因是：水珠处于完全失重状态，水膜
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表面张力的作用使得其呈完美的球形。
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
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
【答案】C
【解析】由于状态b 和状态c 体积相同，根据
由于
可知
又因为a→b 为等温过程，则气体在状态a 的温度低于在状态c 的温度，故A 错误；
a→b 的过程中气体体积增大，气体对外界做正功，b→c 的过程中气体体积不变，外界对气
体不做功，故B 错误；a→b 的过程中气体体积增大，气体对外界做正功
而气体温度不变，内能不变
，根据
可知
，气体吸收
热量，故C 正确；由上述知
，气体在状态b 的内能小于在状态c 的内能，故D 错
误。故选C。
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