例1 （93年高考試題），如圖1所示，容器A、B各有一個(gè)可自由活動(dòng)的輕活塞，活塞下面是水，上面是大氣，大氣壓恒定。A、B的底部由帶有閥門K的管道相連。整個(gè)裝置與外界絕熱，原先，A中水面比B中的高。打開閥門，使A中的水逐漸向B中流，最后達(dá)到平衡。在這個(gè)過程中
A、大氣壓力對(duì)水做功，水的內(nèi)能增加；
B、水克服大氣壓力做功，水的內(nèi)能減少；
C、大氣壓力對(duì)水不做功，水的內(nèi)能不變；
D、大氣壓力對(duì)水不做功，水的內(nèi)能增加。
分析與解：A中水面下降，大氣壓力通過活塞對(duì)水做正功WA=P0SAhA；B中水面上升，大氣壓力通過活塞對(duì)水做負(fù)功WB=-P0SBhB。達(dá)到平衡時(shí)，A中下降水的體積（SAhA）等于 B中升高的水的體積（SBhB），所以大氣壓力對(duì)水不做功（W=WA+WB=0）。原來高出 B的水在達(dá)到平衡的過程中，水的重心由O1下降至O2處，水的重力勢(shì)能減少，但水的動(dòng)能不變，所以通過重力做功使水的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)比為水的內(nèi)能，故D正確。
分析與解：氣體從外界吸熱Q=100J，氣體膨脹對(duì)外做功220J，即外界對(duì)氣體做功W= - 220J。
故△U=Q+w=100-220=-120J
即內(nèi)能減少120J。
例3 圖2中兩個(gè)完全相同的銅球A和B，A球用細(xì)線懸掛于O點(diǎn)，B球放置于隔熱的桌面上?，F(xiàn)給A、B加熱升溫，要使兩球升高相同的溫度，A、B分別吸收熱量QA、QB，則
A、QA=QB
B、QA＞QB
C、QA＜QB
D、無法確定
分析與解：兩球在加熱升溫的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生體積膨脹，因A、B放置狀態(tài)不同，結(jié)果A球重心下降，B球重心升高。這樣B球從外界獲得的能量（即吸收的熱量QB）一部分用于吸熱升溫（這部分能量與A相同），另一部分則用于克服重力做功轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能（A球無這部分消耗，反而釋放部分重力勢(shì)能），所以B球吸收的熱量大于A球吸收的熱量，即C正確。
分析與解：抽去隔板后，氣體自由膨脹，分子力做負(fù)功使分子勢(shì)能增加，但氣體與外界既無做功又無熱傳遞，氣體內(nèi)能不變。因此，氣體分子總動(dòng)能必定減小，分子平均動(dòng)能也必定減小，所以氣體溫度降低。
練習(xí)題：
1．關(guān)于物體的內(nèi)能，下列說法中正確的有： [ ]
A．物體的溫度不變，內(nèi)能一定不變；
B．物體的溫度、體積都改變，內(nèi)能可能不變；
C．溫度和體積都相同的兩個(gè)物體內(nèi)能可能不同；
D．物體的機(jī)械能減少時(shí)，其內(nèi)能卻可能增加。
2、在一個(gè)大氣壓下，lg100℃的水吸收了2．3×103J的熱量成為100℃的水蒸汽，在這一過程中 [ ]
A．2．3×103J=汽的內(nèi)能+水的內(nèi)能；
B．2．3×103J=汽的內(nèi)能-水的內(nèi)能；
C．2．3×103J＞汽的內(nèi)能-水的內(nèi)能；
D．2．3×103J＜汽的內(nèi)能-水的內(nèi)能，
3．如圖4所示絕熱容器中有被隔開的A、B兩部分氣體，A的分子密度較小，B的分子密度較大。抽去隔板，使兩部分氣體均勻混合，則整部分氣體的內(nèi)能如何變化？為什么？
參考答案
1．B，C，D；2．C；3．內(nèi)能減小。因?yàn)榫鶆蚧旌虾?，氣體重心上升，重力勢(shì)能增加。
四川省開江縣普安中學(xué)（636251）胡東升 李啟明
例4 圖3所示的絕熱容器，中間用隔板隔開。左邊是某種實(shí)際氣體，右邊是真空。抽去隔板后，讓左側(cè)氣體自由膨脹到右側(cè)，直至達(dá)到平衡，問氣體的溫度如何變化？ 例2 封閉在氣缸中的氣體從外界吸熱100J，同時(shí)膨脹對(duì)外做功220J，則氣體內(nèi)能______。
A、大氣壓力對(duì)水做功，水的內(nèi)能增加；
B、水克服大氣壓力做功，水的內(nèi)能減少；
C、大氣壓力對(duì)水不做功，水的內(nèi)能不變；
D、大氣壓力對(duì)水不做功，水的內(nèi)能增加。
分析與解：A中水面下降，大氣壓力通過活塞對(duì)水做正功WA=P0SAhA；B中水面上升，大氣壓力通過活塞對(duì)水做負(fù)功WB=-P0SBhB。達(dá)到平衡時(shí)，A中下降水的體積（SAhA）等于 B中升高的水的體積（SBhB），所以大氣壓力對(duì)水不做功（W=WA+WB=0）。原來高出 B的水在達(dá)到平衡的過程中，水的重心由O1下降至O2處，水的重力勢(shì)能減少，但水的動(dòng)能不變，所以通過重力做功使水的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)比為水的內(nèi)能，故D正確。
分析與解：氣體從外界吸熱Q=100J，氣體膨脹對(duì)外做功220J，即外界對(duì)氣體做功W= - 220J。
故△U=Q+w=100-220=-120J
即內(nèi)能減少120J。
例3 圖2中兩個(gè)完全相同的銅球A和B，A球用細(xì)線懸掛于O點(diǎn)，B球放置于隔熱的桌面上?，F(xiàn)給A、B加熱升溫，要使兩球升高相同的溫度，A、B分別吸收熱量QA、QB，則
A、QA=QBB、QA＞QB
C、QA＜QB
D、無法確定
分析與解：兩球在加熱升溫的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生體積膨脹，因A、B放置狀態(tài)不同，結(jié)果A球重心下降，B球重心升高。這樣B球從外界獲得的能量（即吸收的熱量QB）一部分用于吸熱升溫（這部分能量與A相同），另一部分則用于克服重力做功轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能（A球無這部分消耗，反而釋放部分重力勢(shì)能），所以B球吸收的熱量大于A球吸收的熱量，即C正確。
分析與解：抽去隔板后，氣體自由膨脹，分子力做負(fù)功使分子勢(shì)能增加，但氣體與外界既無做功又無熱傳遞，氣體內(nèi)能不變。因此，氣體分子總動(dòng)能必定減小，分子平均動(dòng)能也必定減小，所以氣體溫度降低。練習(xí)題：
1．關(guān)于物體的內(nèi)能，下列說法中正確的有： [ ]
A．物體的溫度不變，內(nèi)能一定不變；
B．物體的溫度、體積都改變，內(nèi)能可能不變；
C．溫度和體積都相同的兩個(gè)物體內(nèi)能可能不同；
D．物體的機(jī)械能減少時(shí)，其內(nèi)能卻可能增加。
2、在一個(gè)大氣壓下，lg100℃的水吸收了2．3×103J的熱量成為100℃的水蒸汽，在這一過程中 [ ]
A．2．3×103J=汽的內(nèi)能+水的內(nèi)能；
B．2．3×103J=汽的內(nèi)能-水的內(nèi)能；
C．2．3×103J＞汽的內(nèi)能-水的內(nèi)能；
D．2．3×103J＜汽的內(nèi)能-水的內(nèi)能，
3．如圖4所示絕熱容器中有被隔開的A、B兩部分氣體，A的分子密度較小，B的分子密度較大。抽去隔板，使兩部分氣體均勻混合，則整部分氣體的內(nèi)能如何變化？為什么？
參考答案
1．B，C，D；2．C；3．內(nèi)能減小。因?yàn)榫鶆蚧旌虾?，氣體重心上升，重力勢(shì)能增加。
四川省開江縣普安中學(xué)（636251）胡東升 李啟明
例4 圖3所示的絕熱容器，中間用隔板隔開。左邊是某種實(shí)際氣體，右邊是真空。抽去隔板后，讓左側(cè)氣體自由膨脹到右側(cè)，直至達(dá)到平衡，問氣體的溫度如何變化？ 例2 封閉在氣缸中的氣體從外界吸熱100J，同時(shí)膨脹對(duì)外做功220J，則氣體內(nèi)能______。