题目:如图所示,有两个完全相同的小球A、B(他们的初温也相同),并且位于同一高度,但是A置于水平面上,B悬挂于细线下。现在向两个小球传递相同的热量(不考虑外界因素的影响),那么热平衡后对于两个小球的温度说法中正确的是( )
A、A球温度高 B、B球温度高 C、两球温度一样高 D、无法确定
解析:这道问题很多同学都容易选择“C、两球温度一样高”或“D、无法确定”。其实这两种考虑都有些过于简单。正确的解答需要充分考虑已知条件,去透彻地分析物理过程。
A、B两个小球完全相同,所以吸热膨胀后,体积仍然相同,似乎所有的物理量都不会改变。但是,仔细观察图片,深入考虑后就会意识到,两球的放置方式不同,这会不会导致吸热后的温度出现差异?带着这个疑问,我们来看看膨胀后的两个小球,如图2中的虚线所示。两个小球由于放置方式不同,导致它们的“膨胀方向”不同,它们的重心位置就发生了变化。A球的重心升高,而B球的重心降低,这使得它们的重力势能也有所变化,A球增加,B球减少。
进一步分析,重力势能和物体的温度有什么关系呢?由于吸热才可能使温度升高,而重力势能和物体吸收的热量的共同点都是属于能量,自然应该想到用能量的转化和能量守恒定律思想来考虑这个问题。因为不计外界因素的影响,所以对A球传递的热量转化为两部分:一是使球温度升高,二是使球的重力势能增加;对B球不但传递的热量全部被吸收,而且减少的重力势能也转化为球的热能。可见,A球吸收的热量比传递的热量少;B球吸收的热量比传递地热量多。所以,B球比A球的温度高,故选B。
点评:这是一道极易错题,知道结果后,会让人感到恍然大悟。其解题的过程又告诉我们:无论是在平时的学习还是在物理实验中,对每一个即使是最细微的现象也要做精细的分析,才能探求物理的本质,同时也可逐步形成良好的思维品质。
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