Question

【物理-選修3-3】
（1）如圖1所示，導熱的氣缸固定在水平地面上，用活塞把一定質量的理想氣體封閉在氣缸中，氣缸的內壁光滑．現用水平外力F作用于活塞桿，使活塞緩慢地向右移動，由狀態①變化到狀態②，在此過程中，如果環境溫度保持不變，下列說法正確的是______
A．每個氣體分子的速率都不變
B．氣體分子平均動能不變
C．水平外力F逐漸變大
D．氣體內能減少
E．氣體放出熱量
F．氣體內能不變，卻對外做功，此過程違反熱力學第一定律，不可能實現
G．氣體是從單一熱源吸熱，全部用來對外做功，但此過程不違反熱力學第二定律
（2）如圖2所示p-V圖中，一定質量的理想氣體由狀態A經過 ACB過程至狀態B，氣體對外做功280J，放出熱量410J；氣體又從狀態B經BDA過程回到狀態A，這一過程中外界對氣體做功200J．
（1）ACB過程中氣體的內能如何變化？變化了多少？
（2）BDA過程中氣體吸收還是放出多少熱量？

Answer 1

【答案】分析：（1）封閉氣體等溫膨脹過程，結合溫度的微觀意義和熱力學第一、第二定律分析即可；
（2）對ACB過程和BDA過程分別根據熱力學第二定律公式△U=Q+W列式求解．
解答：解：（1）A、B、封閉氣體等溫膨脹過程，溫度是分子熱運動平均動能的標志，故分子熱運動的平均動能不變，不是每個分子動能都不變，故A錯誤，B正確；
C、氣體等溫膨脹，根據玻意耳定律PV=C，可知氣壓不斷減小，故內外壓力差變大，向左，故F逐漸變大，故C正確；
D、封閉氣體等溫膨脹過程，溫度是分子熱運動平均動能的標志，故分子熱運動的平均動能不變，氣體分子勢能不計，故內能不變，故D錯誤；
E、F、根據熱力學第一定律△U=Q+W，內能不變，氣體膨脹，對外做功，即W＜0，故Q＞0，吸熱，故E錯誤，F錯誤；
G、封閉氣體從大氣熱源吸熱，封閉氣體與大氣是兩個有溫度差的熱源，故G錯誤；
故選BC．
（2）（1）ACB過程中，氣體對外做功280J，故W=-280J；
放出熱量410J，故Q=-410J；
故內能增加量為：△U=Q+W=-690J
即內能減少690J；
（2）BDA過程中外界對氣體做功200J，即W=200J，由于同一狀態內能相同，故：△U=690J；
根據熱力學第一定律，有：△U=Q+W；
故Q=△U-W=690J-200J=490J
即吸熱490J；
答：（1）ACB過程中氣體的內能減少，減少了690J；
（2）BDA過程中氣體吸收490J的熱量．
點評：本題考查了玻意耳定律和熱力學第一、第二定律，題量較大，要有耐心，不難．