Question

[物理--選修3-3]
（1）以下說法中正確的是

 

A．熵增加原理說明一切自然過程總是向著分子熱運(yùn)動(dòng)的無序性減小的方向進(jìn)行
B．在絕熱條件下壓縮氣體，氣體的內(nèi)能一定增加
C．布朗運(yùn)動(dòng)是在顯微鏡中看到的液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)
D．水可以浸潤(rùn)玻璃，但是不能浸潤(rùn)石蠟，這個(gè)現(xiàn)象表明一種液體是否浸潤(rùn)某種固體與這兩種物質(zhì)的性質(zhì)都有關(guān)系
（2）一足夠高的直立氣缸上端開口，用一個(gè)厚度不計(jì)的活塞封閉了一段高為80cm的氣柱，活塞的橫截面積為0.01m2，活塞與氣缸間的摩擦不計(jì)，氣缸側(cè)壁通過一個(gè)開口與U形管內(nèi)的氣體體積忽略不計(jì)，已知右圖所示狀態(tài)時(shí)氣體的溫度為7℃，U形管內(nèi)水解面的高度差h1=5cm，大氣壓強(qiáng)P0=1.0×105Pa保持不變，水銀的密度
ρ=13.6×10³kg/m³，g=10m/s²．
求：①活塞的重力；
②現(xiàn)在活塞上添加沙粒，同時(shí)對(duì)氣缸內(nèi)的氣體加熱，始終保持活塞的高度不變，此過程緩慢進(jìn)行，當(dāng)氣體的溫度升高到37℃時(shí)，U形管內(nèi)水銀面的高度差為多少？

Answer 1

分析：（1）一個(gè)孤立系統(tǒng)的熵永遠(yuǎn)不會(huì)減少，表明隨著孤立系統(tǒng)由非平衡態(tài)趨于平衡態(tài)，其熵單調(diào)增大．氣體絕熱壓縮，根據(jù)熱力學(xué)第一定律分析內(nèi)能的變化．布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體中顆粒的運(yùn)動(dòng)，不是液體分子的運(yùn)動(dòng)．浸潤(rùn)與不浸潤(rùn)與兩種接觸物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)．
（2）①活塞受到重力、大氣壓力和封閉氣體的壓力而平衡，由平衡條件求出活塞的重力．②保持活塞的高度不變，缸內(nèi)的氣體近似做等容變化．根據(jù)根據(jù)查理定律求解．

解答：解：（1）A、一個(gè)絕熱過程系統(tǒng)的熵永遠(yuǎn)不會(huì)減少，不是一切自然過程．故A錯(cuò)誤．
         B、絕熱Q=0，壓縮W＞0，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知△U=W+Q＞0，即內(nèi)能增加．故B正確．
         C、布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體中顆粒的運(yùn)動(dòng)，不是液體分子的運(yùn)動(dòng)，而是液體分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的反映．故C錯(cuò)誤．
         D、浸潤(rùn)與不浸潤(rùn)與兩種接觸物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)．故D正確．
故選BD
    （2）①對(duì)活塞，有：P₀S+G_活塞-P₁S=0 
由題意，可知：P₁=P₀+ρgh₁
    解得：G_活塞=ρgh₁S=13.6×103×10×0.05×0.01N=68N
        ②因?yàn)榛钊�的位置保持不變，所以氣缸�?nèi)的氣體近似做等容變化．
      由

P1

T1

=

P2

T2

      由題：T₁=280K，T₂=310K  P₂=P₀+ρgh₂
      代入解得   h₂=0.134 m
答：（1）BD；
    （2）①活塞的重力為68N；②U形管內(nèi)水銀面的高度差為0.134m．

點(diǎn)評(píng)：本題力學(xué)知識(shí)與氣體性質(zhì)的綜合，橋梁是壓強(qiáng)．往往對(duì)跟氣體接觸的水銀或活塞研究，根據(jù)平衡條件或牛頓第二定律研究氣體的壓強(qiáng)．