Question

[物理一選修3-3]
（1）下列有關熱現象的敘述中正確的是

 

A．布朗運動就是液體分子無規則的運動
B．分子間不可能同時存在引力和斥力
C．熱量可以從低溫物體傳遞到高溫物體，但一定要引起其它的變化
D．-定質量的理想氣體發生等壓膨脹過程，其溫度一定降低
（2）-氣缸豎直放在水平地面上，缸體質量M=10Kg，活塞質量m=4kg，活塞橫截面積S=X10^-3m²．活塞上面的氣缸里封閉了一定質量的理想氣體，下面有氣孔O與外界相通，大氣壓強P₀=10X10⁵Pa．活塞下面與勁度系數k=2X10³N/m的輕彈簧相連．當氣缸內氣體溫度為127⁰C時彈簧為自然長度，此時缸內氣柱長度L₁=20cm，g取10m/_S²，活塞不漏氣且與缸壁無摩擦．
①當缸內氣柱長度L2=24cm時，缸內氣體溫度為多少開？
②缸內氣體溫度上升到T₀以上，氣體將做等壓膨脹，則T₀為多少開？

Answer 1

分析：（1）解答本題應該掌握：布朗運動特點以及物理意義；熱力學第二定律內容以及氣體方程的應用．
（2）當氣體壓強增大到一定值時，氣缸對地壓力為零，此后再升高氣體溫度，氣體壓強不變，氣體做等壓變化．根據平衡條件和理想氣體狀態方程求解．

解答：解：（1）A、布朗運動是懸浮在液體中固體微粒的無規則運動，是由大量分子撞擊引起的，反應了液體分子的無規則運動，故A錯誤．
B、分子間同時存在引力和斥力，故B錯誤，
C、根據熱力學第二定律知道熱量可以從低溫物體傳遞到高溫物體，但一定要引起其它的變化，故C正確．
D、-定質量的理想氣體發生等壓膨脹過程，根據理想氣體方程得溫度一定升高，故D錯誤．
故選C．
（2）①根據題意得：V₁=20S   V₂=24S   T₁=400K
P₁=P₀-

mg

S

=0.8×10⁵Pa
P₂=P₀+

F-mg

S

=1.2×10⁵Pa
根據理想氣體狀態方程，得：

P1V1

T1

=

P2V2

T2

解得T₂=720K    
②當氣體壓強增大到一定值時，氣缸對地壓力為零，此后再升高氣體溫度，氣體壓強不變，氣體做等壓變化．
設氣缸剛好對地沒有壓力時彈簧伸長為△X，則
k△x=（m+M）g
△x=7cm V₃=27S  
P₃=P₀+

mg

S

=1.5×10⁵Pa
 根據理想氣體狀態方程，得：

P1V1

T1

=

P3V3

T0

   
    解得T₀=1012.5K  
故答案為：（1）C
（2）①當缸內氣柱長度L2=24cm時，缸內氣體溫度為720K
 ②缸內氣體溫度上升到T₀以上，氣體將做等壓膨脹，則T₀為1012.5K

點評：（1）本題考查了分子動理論和熱力學第二定律有關知識，大都需要記憶理解，注意在平時訓練中加強練習．
（2）能用靜力學觀點確解決問題．
要注意研究過程中哪些量不變，哪些量變化．