Question

[物理--選修3-3]
（1）以下說法中正確的是

 

A．熵增加原理說明一切自然過程總是向著分子熱運動的無序性減小的方向進行
B．在絕熱條件下壓縮氣體，氣體的內能一定增加
C．布朗運動是在顯微鏡中看到的液體分子的無規(guī)則運動
D．水可以浸潤玻璃，但是不能浸潤石蠟，這個現(xiàn)象表明一種液體是否浸潤某種固體與這兩種物質的性質都有關系
（2）一足夠高的直立氣缸上端開口，用一個厚度不計的活塞封閉了一段高為80cm的氣柱，活塞的橫截面積為0.01m2，活塞與氣缸間的摩擦不計，氣缸側壁通過一個開口與U形管內的氣體體積忽略不計，已知右圖所示狀態(tài)時氣體的溫度為7℃，U形管內水解面的高度差h1=5cm，大氣壓強P0=1.0×105Pa保持不變，水銀的密度
ρ=13.6×10³kg/m³，g=10m/s²．
求：①活塞的重力；
②現(xiàn)在活塞上添加沙粒，同時對氣缸內的氣體加熱，始終保持活塞的高度不變，此過程緩慢進行，當氣體的溫度升高到37℃時，U形管內水銀面的高度差為多少？

Answer 1

分析：（1）一個孤立系統(tǒng)的熵永遠不會減少，表明隨著孤立系統(tǒng)由非平衡態(tài)趨于平衡態(tài)，其熵單調增大．氣體絕熱壓縮，根據熱力學第一定律分析內能的變化．布朗運動是懸浮在液體中顆粒的運動，不是液體分子的運動．浸潤與不浸潤與兩種接觸物質的性質有關．
（2）①活塞受到重力、大氣壓力和封閉氣體的壓力而平衡，由平衡條件求出活塞的重力．②保持活塞的高度不變，缸內的氣體近似做等容變化．根據根據查理定律求解．

解答：解：（1）A、一個絕熱過程系統(tǒng)的熵永遠不會減少，不是一切自然過程．故A錯誤．
         B、絕熱Q=0，壓縮W＞0，根據熱力學第一定律可知△U=W+Q＞0，即內能增加．故B正確．
         C、布朗運動是懸浮在液體中顆粒的運動，不是液體分子的運動，而是液體分子無規(guī)則運動的反映．故C錯誤．
         D、浸潤與不浸潤與兩種接觸物質的性質有關．故D正確．
故選BD
    （2）①對活塞，有：P₀S+G_活塞-P₁S=0 
由題意，可知：P₁=P₀+ρgh₁
    解得：G_活塞=ρgh₁S=13.6×103×10×0.05×0.01N=68N
        ②因為活塞的位置保持不變，所以氣缸內的氣體近似做等容變化．
      由

P1

T1

=

P2

T2

      由題：T₁=280K，T₂=310K  P₂=P₀+ρgh₂
      代入解得   h₂=0.134 m
答：（1）BD；
    （2）①活塞的重力為68N；②U形管內水銀面的高度差為0.134m．

點評：本題力學知識與氣體性質的綜合，橋梁是壓強．往往對跟氣體接觸的水銀或活塞研究，根據平衡條件或牛頓第二定律研究氣體的壓強．