Question

 物理选修3-3
（1）关于分子运动和热现象的说法，正确的是______（填入正确选项前的字母）
A．布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的运动
B．气体的温度升高，每个气体分子运动的速率都增加
C．一定量100℃的水变成100℃的水蒸汽，其分子之间的势能增加
D．空调机作为制冷机使用时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以制冷机的工作不遵守热力学第二定律
（2）如图所示，竖直放置的圆筒形注射器，活塞上端接有气压表，能够方便测出所封闭理想气体的压强．开始时，活塞处于静止状态，此时气体体积为30cm³，气压表读数为1.1×10⁵Pa．若用力向下推动活塞，使活塞缓慢向下移动一段距离，稳定后气压表读数为2.2×10⁵Pa．不计活塞与气缸内壁间的摩擦，环境温度保持不变．
①简要说明活塞移动过程中，被封闭气体的吸放热情况；
②求活塞稳定后气体的体积；
③对该过程中的压强变化做出微观解释．

Answer

（1）悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的无规则运动是布朗运动；
温度是分子平均动能的标志，物体温度越高，分子的平均动能越大，分子平均速度越大，每个分子的速率不一定大；
同温度的水变为同温度的水蒸气要吸收热量，内能增加，由于温度不变，所以分子的平均动能不变，增加的内能转化为分子势能，分子势能增加；
热力学第二定律的内容：热量可以自发地从较热的物体传递到较冷的物体，但不可能自发地从较冷的物体传递到较热的物体（克劳修斯表述）；
（2）①气体温度不变，气体体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律分析气体吸热还是放热；
②气体发生等温变化，由玻意耳定律可以求出气体体积；
③应用分子动理论解释气体的等温变化中压强的变化规律．
【解析】
（1）A、布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的运动，故A正确；
B、气体的温度升高，气体分子的平均速率变大，但并不是每个气体分子运动的速率都增加，故B错误；
C、一定量100℃的水变成100℃的水蒸汽，内能增加，其分子之间的势能增加，故C正确；
D、空调机作为制冷机使用时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，并不是自发进行的，而是通过电动机做功而实现的，制冷机的工作遵守热力学第二定律，故D错误；
（2）①在移动活塞的过程中，气体体积变小，外界对气体做功，W＞0；
环境温度不变，活塞缓慢向下移动过程中，气体温度不变，气体温度内能不变，△U=0；
由热力学第一定律△U=W+Q，可知Q=△U-W=-W＜0，因此气体要放出热量；
②气体发生了等温变化，由玻意耳定律可得：P1V1=P2V2，
即：1.1×105Pa×30cm3=2.2×105Pa×V2，解得：V2=15cm3，
③气体温度不变，分子平均动能不变，每个分子对器壁的撞击力不变；
在活塞向下移动的过程中，气体体积减小，分子密度增加，
单位时间内撞击器壁的分子数增加，器壁单位面积受到的压力增大，即气体压强增大．
故答案为：（1）AC；（2）①封闭气体放热；②活塞稳定后气体的体积是15cm3；
③气体温度不变，分子平均动能不变，气体体积减小，分子密度增大，气体压强变大．