谈谈气体做功
黄亚萍
分子动理论告诉我们：分子间存在相互作用的引力和斥力。当分子间的相对位置发生变化时，分子力将做功，引起分子势能的变化。分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增大。在分子力作用范围内，分子力做功与分子势能的变化关系都以此为据。
1. 分子力做功
气体分子之间的距离是分子直径的10倍以上，分子之间的作用力十分微弱。很多情况下都把气体分子看作没有相互作用的质点，这就是理想气体的微观模型。对于一般气体，在压强不太大，温度不太低时都可看作理想气体。由于气体分子间的作用力可以忽略，也就不存在气体分子力做功与分子势能的变化问题，所以上面关于分子力做功与分子势能的变化关系多用于固体和液体。
例1. 下列说法中正确的有（ ）
A. 被拉长的橡皮筋，放手后可恢复原状，说明此时分子间的引力大于斥力
B. 液体很难被压缩，说明压缩时液体分子间的斥力小于引力。
C. 用打气筒向篮球内充气时需要用力，说明气体分子间有斥力。
D. 液体很难被压缩，说明液体分子间只存在斥力。
分析：橡皮筋被拉长后，分子力表现为引力，所以放手后可以恢复原状，（A）正确。
压缩液体时，分子力表现为斥力，即分子间的引力小于斥力，所以液体很难被压缩，（B）错。
用打气筒向篮球内充气要用力，其原因是篮球内气体压强变大，而不是分子间的斥力起作用。气体分子间的距离很大，分子力很微弱，即使考虑分子力，其效果也是表现为引力，而不是斥力。（C）错。
分子间的引力和斥力同时存在，随分子间距离的不同，合力（分子力）也不同。压缩液体时，分子力表现为斥力，但此时引力依然存在，只是比斥力小而已。（D）错。
2. 气体分子能不能做功？
回答是肯定的。以密闭容器中的气体为例，大量气体分子频频撞击器壁，对器壁有力的作用。当气体的体积变化时，分子力就会做功。要注意这里不是由于分子
之间的相互作用做功，而是气体与外界相互作用的结果。此时气体的作用力是指作用于外界的力，即作用于器壁或活塞上的力。
如图1，气体分子的作用力垂直作用于活塞。当活塞从A移动到B时，气体体积减小，气体分子作用力的方向与位移方向相反，分子作用力做负功，亦即活塞克服分子作用力做功，消耗外界的能量，转化为气体的内能。若活塞从B移动到A，分子力做正功，气体对外界做功，消耗气体的内能。
图1
简而言之，就是：气体体积增大，气体对外做功；气体体积减小，外界对气体做功。
例1中用打气筒向篮球内充气时需要用力，主要是因为气体体积减小时，外界需要克服分子作用力做功。
例2. 如图2，在绝热气缸中用隔板分成两部分，左侧有理想气体，右侧是真空，现把隔板抽走，让气体自由膨胀到右侧，直到气体处于平衡状态，则在此过程中（ ）
A. 气体对外做功，内能减小，温度降低。
B. 气体对外做功，内能不变，压强不变。
C. 气体不做功，内能不变，压强不变。
D. 气体不做功，内能不变，温度不变，压强减小。
图2
分析：由于气缸右侧是真空，抽走隔板后，左侧的气体向右膨胀时不受到阻碍作用，所以气体自由膨胀不做功，因此内能不变，温度不变。由于气体体积增大，由玻意耳定律知压强减小，选（D）。
例3. 如图3，活塞将气缸分成甲、乙两气室，气缸（连同拉杆）是绝热的，且不漏气，用
的过程中，（ ） A. 分别表示甲、乙两气室中气体的内能，则将拉杆缓慢向左拉
B. C. D.
图3 分析：甲气室气体体积减小，活塞对甲气体做功，故
增大，气体对活塞做功，故选（C）。 乙气室气体体积有的同学认为当活塞往左拉时，乙气体与活塞之间出现真空，乙气体在真空中自由膨胀，内能不变。这个观点是错误的。题中拉杆缓慢向左拉，所以乙气体中和拉杆之间不可能出现真空。
练习：
河面水温比河底高，一气泡从河底加速向上运动。设在此过程中，气泡吸热为Q，内能增加量为，若气泡内气体质量不变，则（ ）
A. 因气泡克服重力做功，故有
B. 因浮力对气泡做功，故有
C. 因气泡膨胀对外做功，故有
D. 因合外力对气泡做功，故有（答：C）
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谈谈气体做功
黄亚萍
分子动理论告诉我们：分子间存在相互作用的引力和斥力。当分子间的相对位置发生变化时，分子力将做功，引起分子势能的变化。分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增大。在分子力作用范围内，分子力做功与分子势能的变化关系都以此为据。
1. 分子力做功
气体分子之间的距离是分子直径的10倍以上，分子之间的作用力十分微弱。很多情况下都把气体分子看作没有相互作用的质点，这就是理想气体的微观模型。对于一般气体，在压强不太大，温度不太低时都可看作理想气体。由于气体分子间的作用力可以忽略，也就不存在气体分子力做功与分子势能的变化问题，所以上面关于分子力做功与分子势能的变化关系多用于固体和液体。
例1. 下列说法中正确的有（ ）
A. 被拉长的橡皮筋，放手后可恢复原状，说明此时分子间的引力大于斥力
B. 液体很难被压缩，说明压缩时液体分子间的斥力小于引力。
C. 用打气筒向篮球内充气时需要用力，说明气体分子间有斥力。
D. 液体很难被压缩，说明液体分子间只存在斥力。
分析：橡皮筋被拉长后，分子力表现为引力，所以放手后可以恢复原状，（A）正确。
压缩液体时，分子力表现为斥力，即分子间的引力小于斥力，所以液体很难被压缩，（B）错。
用打气筒向篮球内充气要用力，其原因是篮球内气体压强变大，而不是分子间的斥力起作用。气体分子间的距离很大，分子力很微弱，即使考虑分子力，其效果也是表现为引力，而不是斥力。（C）错。
分子间的引力和斥力同时存在，随分子间距离的不同，合力（分子力）也不同。压缩液体时，分子力表现为斥力，但此时引力依然存在，只是比斥力小而已。（D）错。
2. 气体分子能不能做功？
回答是肯定的。以密闭容器中的气体为例，大量气体分子频频撞击器壁，对器壁有力的作用。当气体的体积变化时，分子力就会做功。要注意这里不是由于分子
之间的相互作用做功，而是气体与外界相互作用的结果。此时气体的作用力是指作用于外界的力，即作用于器壁或活塞上的力。
如图1，气体分子的作用力垂直作用于活塞。当活塞从A移动到B时，气体体积减小，气体分子作用力的方向与位移方向相反，分子作用力做负功，亦即活塞克服分子作用力做功，消耗外界的能量，转化为气体的内能。若活塞从B移动到A，分子力做正功，气体对外界做功，消耗气体的内能。
图1
简而言之，就是：气体体积增大，气体对外做功；气体体积减小，外界对气体做功。
例1中用打气筒向篮球内充气时需要用力，主要是因为气体体积减小时，外界需要克服分子作用力做功。
例2. 如图2，在绝热气缸中用隔板分成两部分，左侧有理想气体，右侧是真空，现把隔板抽走，让气体自由膨胀到右侧，直到气体处于平衡状态，则在此过程中（ ）
A. 气体对外做功，内能减小，温度降低。
B. 气体对外做功，内能不变，压强不变。
C. 气体不做功，内能不变，压强不变。
D. 气体不做功，内能不变，温度不变，压强减小。
图2
分析：由于气缸右侧是真空，抽走隔板后，左侧的气体向右膨胀时不受到阻碍作用，所以气体自由膨胀不做功，因此内能不变，温度不变。由于气体体积增大，由玻意耳定律知压强减小，选（D）。
例3. 如图3，活塞将气缸分成甲、乙两气室，气缸（连同拉杆）是绝热的，且不漏气，用
的过程中，（ ） A. 分别表示甲、乙两气室中气体的内能，则将拉杆缓慢向左拉
B. C. D.
图3 分析：甲气室气体体积减小，活塞对甲气体做功，故
增大，气体对活塞做功，故选（C）。 乙气室气体体积有的同学认为当活塞往左拉时，乙气体与活塞之间出现真空，乙气体在真空中自由膨胀，内能不变。这个观点是错误的。题中拉杆缓慢向左拉，所以乙气体中和拉杆之间不可能出现真空。
练习：
河面水温比河底高，一气泡从河底加速向上运动。设在此过程中，气泡吸热为Q，内能增加量为，若气泡内气体质量不变，则（ ）
A. 因气泡克服重力做功，故有
B. 因浮力对气泡做功，故有
C. 因气泡膨胀对外做功，故有
D. 因合外力对气泡做功，故有（答：C）
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