Question

【物理-選修3-3】
（1）如圖1所示，導(dǎo)熱的氣缸固定在水平地面上，用活塞把一定質(zhì)量的理想氣體封閉在氣缸中，氣缸的內(nèi)壁光滑．現(xiàn)用水平外力F作用于活塞桿，使活塞緩慢地向右移動(dòng)，由狀態(tài)①變化到狀態(tài)②，在此過(guò)程中，如果環(huán)境溫度保持不變，下列說(shuō)法正確的是

BC

A．每個(gè)氣體分子的速率都不變
B．氣體分子平均動(dòng)能不變
C．水平外力F逐漸變大
D．氣體內(nèi)能減少
E．氣體放出熱量
F．氣體內(nèi)能不變，卻對(duì)外做功，此過(guò)程違反熱力學(xué)第一定律，不可能實(shí)現(xiàn)
G．氣體是從單一熱源吸熱，全部用來(lái)對(duì)外做功，但此過(guò)程不違反熱力學(xué)第二定律
（2）如圖2所示p-V圖中，一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)過(guò) ACB過(guò)程至狀態(tài)B，氣體對(duì)外做功280J，放出熱量410J；氣體又從狀態(tài)B經(jīng)BDA過(guò)程回到狀態(tài)A，這一過(guò)程中外界對(duì)氣體做功200J．
（1）ACB過(guò)程中氣體的內(nèi)能如何變化？變化了多少？
（2）BDA過(guò)程中氣體吸收還是放出多少熱量？

Answer 1

分析：（1）封閉氣體等溫膨脹過(guò)程，結(jié)合溫度的微觀意義和熱力學(xué)第一、第二定律分析即可；
（2）對(duì)ACB過(guò)程和BDA過(guò)程分別根據(jù)熱力學(xué)第二定律公式△U=Q+W列式求解．

解答：解：（1）A、B、封閉氣體等溫膨脹過(guò)程，溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志，故分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能不變，不是每個(gè)分子動(dòng)能都不變，故A錯(cuò)誤，B正確；
C、氣體等溫膨脹，根據(jù)玻意耳定律PV=C，可知?dú)鈮翰粩鄿p小，故內(nèi)外壓力差變大，向左，故F逐漸變大，故C正確；
D、封閉氣體等溫膨脹過(guò)程，溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志，故分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能不變，氣體分子勢(shì)能不計(jì)，故內(nèi)能不變，故D錯(cuò)誤；
E、F、根據(jù)熱力學(xué)第一定律△U=Q+W，內(nèi)能不變，氣體膨脹，對(duì)外做功，即W＜0，故Q＞0，吸熱，故E錯(cuò)誤，F(xiàn)錯(cuò)誤；
G、封閉氣體從大氣熱源吸熱，封閉氣體與大氣是兩個(gè)有溫度差的熱源，故G錯(cuò)誤；
故選BC．
（2）（1）ACB過(guò)程中，氣體對(duì)外做功280J，故W=-280J；
放出熱量410J，故Q=-410J；
故內(nèi)能增加量為：△U=Q+W=-690J
即內(nèi)能減少690J；
（2）BDA過(guò)程中外界對(duì)氣體做功200J，即W=200J，由于同一狀態(tài)內(nèi)能相同，故：△U=690J；
根據(jù)熱力學(xué)第一定律，有：△U=Q+W；
故Q=△U-W=690J-200J=490J
即吸熱490J；
答：（1）ACB過(guò)程中氣體的內(nèi)能減少，減少了690J；
（2）BDA過(guò)程中氣體吸收490J的熱量．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了玻意耳定律和熱力學(xué)第一、第二定律，題量較大，要有耐心，不難．