Question

（15分）（1）（6分）關于熱力學定律，下列說法正確的是_________（填入正確選項前的字母，選對1個給3分，選對2個給4分，選對3個給6分，每選錯1個扣3分，最低得分為0分）。
A.為了增加物體的內能，必須對物體做功或向它傳遞熱量
B.對某物體做功，必定會使該物體的內能增加
C.可以從單一熱源吸收熱量，使之完全變為功
D.不可能使熱量從低溫物體傳向高溫物體
E.功轉變為熱的實際宏觀過程是不可逆過程
（2）（9分）如圖，由U形管和細管連接的玻璃泡A、B和C浸泡在溫度均為0°C的水槽中，B的容積是A的3倍。閥門S將A和B兩部分隔開。A內為真空，B和C內都充有氣體。U形管內左邊水銀柱比右邊的低60mm。打開閥門S，整個系統穩定后，U形管內左右水銀柱高度相等。假設U形管和細管中的氣體體積遠小于玻璃泡的容積。
（i）求玻璃泡C中氣體的壓強（以mmHg為單位）
（ii）將右側水槽的水從0°C加熱到一定溫度時，U形管內左右水銀柱高度差又為60mm，求加熱后右側水槽的水溫。

Answer 1

（1）ACE
（2）（i）180mmHg    （ii）364K

（1）對物體做功或向它傳遞熱量是增加物體的內能的方法，A正確；對某物體做功，同時對外散發熱量，物體的內能可能減少，B錯誤；并非熱不能完全轉化為功，而是在不引起其他變化的條件下熱不能完全轉化為功。在一定條件下，可以從單一熱源吸收熱量，使之完全變為功，C正確；在外界對物體做功的情況下，可以使熱量從低溫物體傳向高溫物體，D 錯誤；根據熱力學第二定律，功轉變為熱的實際宏觀過程是不可逆過程，E正確。
（2）（i）在打開閥門S前，兩水槽水溫均為T₀=273K。設玻璃泡B中氣體的壓強為p₁，體積為V_B，玻璃泡C中氣體的壓強為p_C，依題意有p₁=p_C+Δp①
式中Δp=60mmHg。打開閥門S后，兩水槽水溫仍為T₀，設玻璃泡B中氣體的壓強為p_B。
依題意，有p_A=p_C ②
玻璃泡A和B中氣體的體積為  V₂=V_A+V_B  ③
根據玻意耳定律得  p₁ V_B =p_BV₂   ④
聯立①②③④式，并代入題給數據得   ⑤
（ii）當右側水槽的水溫加熱至T′時，U形管左右水銀柱高度差為Δp。玻璃泡C中氣體的壓強為p_c′=p_a+Δp⑥
玻璃泡C的氣體體積不變，根據查理定理得 ⑦
聯立②⑤⑥⑦式，并代入題給數據得 T′="364" K  ⑧