Question

[物理-選修3-3）
（1）下列關于熱學現象和熱學規律的說法中，正確的是

AB

A．利用淺層海水和深層海水間的溫度差造出一種熱機，將海水的一部分內能轉化為機械能，這在原理上是可行的
B．大量分子參與的宏觀物理學過程都具有方向性
C．空調的制冷系統將室內的熱量傳給外界較高溫度的空氣，而不引起其他變化
D．熱力學過程中不可避免地出現能量耗散現象，能量耗散不符合熱力學第二定律
（2）如圖：一定質量的理想氣體由狀態A經狀態B變為狀態C，其中A→B過程為等容變化，B→C過程為等壓變化．已知T_A=T_C=400K．
①求氣體在狀態B時的溫度．
②說明A→B過程壓強變化的微觀原因．
③設A→B過程氣體放出熱量為Q₁，B→C過程→氣體吸收熱量為Q₂，比較Q₁、Q₂的大小并說明原因．

Answer 1

分析：（1）解答本題的關鍵是充分理解熱力學第二定律，并能用其解答一些生活中的熱現象．
（2）①根據B到C過程的等壓變化列方程可求出狀態B時的溫度；②明確單位體積分子數目的變化以及分子平均動能的變化即可從微觀上解釋壓強變化的原因；③求出內能變化以及做功情況依據熱力學第一定律即可比較Q₁、Q₂的大小．

解答：解：（1）A、根據能量轉化與守恒以及熱力學第二定律可知，用淺層海水和深層海水間的溫度差造出一種熱機，將海水的一部分內能轉化為機械能，是可行的，故A正確；
B、根據熱力學第二定律可知大量分子參與的宏觀物理學過程都具有方向性，故B正確；
C、空調的制冷系統將室內的熱量傳給外界較高溫度的空氣，有第三者壓縮機的參與，因此引起了其它變化，故C錯誤；
D、能量耗散過程體現了宏觀自然過程的方向性，符合熱力學第二定律，故D錯誤．
故選AB．
（2）①設氣體在B狀態時的溫度為T_B，由圖可知：VC=0.4m3、VB=0.3m3
根據等壓變化有：

VB

TB

=

VC

TC

帶入數據得：T_B=300K．
故氣體在狀態B時的溫度：T_B=300K．
②壓強變化的微觀原因為：氣體體積不變，分子密集程度不變，溫度變小，氣體分子平均動能減小，導致氣體壓強減小．
③答案為：Q₁＜Q₂，原因是：T_A=T_C，故A→B減小的內能與B→C增加的內能相同，而B→C過程氣體對外做正功，A→B過程氣體不做功，由熱力學第一定律可知：Q₁＜Q₂．

點評：（1）考查了熱力學第二定律在實際生活中應用，要加強理論知識與現實生活的聯系；（2）比較全面考查了氣體方程與熱力學第一定律綜合應用，這是熱學的重點知識，要在平時加強訓練．