Question

（1）下列說(shuō)法正確的是______．
A．物體的內(nèi)能是分子平均動(dòng)能與分子平均勢(shì)能的和
B．溫度越高，物體的分子平均動(dòng)能越大
C．一定質(zhì)量的理想氣體等溫壓縮，要從外界吸收能量
D．熱力學(xué)第二定律表明自發(fā)的宏觀過(guò)程總是向無(wú)序度更大的方向發(fā)展
（2）如圖所示，一根兩端開(kāi)口、橫截面積為S=2cm²足夠長(zhǎng)的玻璃管豎直插入水銀槽中并固定（插入水銀槽中的部分足夠深）．管中有一個(gè)質(zhì)量不計(jì)的光滑活塞，活塞下封閉著長(zhǎng)L=21cm的氣柱，氣體的溫度t₁=7℃，外界大氣壓取P=1.0×10⁵Pa（相當(dāng)于75cm汞柱高的壓強(qiáng)）．
①對(duì)氣體加熱，使其溫度升高到t₂=47℃，此時(shí)氣柱為多長(zhǎng)？
②在活塞上施加一個(gè)豎直向下的壓力F=4N，保持氣體的溫度t₂不變，平衡后活塞下降的高度為多少？（以上過(guò)程中水銀槽中的液面高度可視為不變）

Answer 1

【答案】分析：（1）由內(nèi)能的定義、溫度的微觀含義、熱力學(xué)第一定律和第二定律分析．
（2）①活塞質(zhì)量不計(jì)，溫度升高，氣體發(fā)生等壓變化，根據(jù)呂薩克定律求解．
     ②保持氣體溫度不變，氣體發(fā)生等溫變化，分析初末狀態(tài)的壓強(qiáng)和體積，根據(jù)玻意耳定律求解．
解答：解：（1）A、物體的內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和勢(shì)能之和，而不是分子平均動(dòng)能與分子平均勢(shì)能的和．故A錯(cuò)誤．
         B、溫度反映物體內(nèi)分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的激烈程度，溫度越高，物體的分子平均動(dòng)能越大．故B正確．
         C、根據(jù)熱力學(xué)第一定律△U=W+Q，△U=0，W＞0，Q＜0，即放熱．故C錯(cuò)誤．
         D、熱力學(xué)第二定律表明熱傳遞、擴(kuò)散等宏觀過(guò)程可以自發(fā)地向無(wú)序更大的方向發(fā)展．故D正確．
   故選BD
    （2）①被封閉氣體的初狀態(tài)為
         初態(tài)   P₁=P=1.0×10⁵Pa=75cmHg，V₁=L₁S=21S，T₁=280K
         末態(tài)    P₂=P=1.0×10⁵Pa=75cmHg，V₂=L₂S，T₂=320K
    根據(jù)蓋?呂薩克定律，有即     
           得   
         ②在活塞上施加壓力F后，氣體的狀態(tài)變?yōu)?br />       ，V₃=L₃S，T₃=T₂=320K
        根據(jù)玻意耳定律，有P₃V₃=P₂V₂，
         即   P₃L₃=P₂L₂得    
         由于△P=P₃-P=（90-75）cmHg=15 cmHg                      
        所以管內(nèi)外水銀面的高度差為△h=15cm，
        故活塞下降的高度h=△h+L₂-L₃=19cm．           
答：（1）BD
    （2）①對(duì)氣體加熱，使其溫度升高到t₂=47℃時(shí)氣柱的長(zhǎng)度為24cm．
         ②在活塞上施加一個(gè)豎直向下的壓力F=4N，保持氣體的溫度t₂不變，平衡后活塞下降的高度為19cm．
點(diǎn)評(píng)：在第（2）題②中容易產(chǎn)生的錯(cuò)誤是把水銀面誤認(rèn)為不動(dòng)，得到h=L₂-L₃=4cm．