Question

【物理-选修3-3】
（1）如图1所示，导热的气缸固定在水平地面上，用活塞把一定质量的理想气体封闭在气缸中，气缸的内壁光滑．现用水平外力F作用于活塞杆，使活塞缓慢地向右移动，由状态①变化到状态②，在此过程中，如果环境温度保持不变，下列说法正确的是______
A．每个气体分子的速率都不变
B．气体分子平均动能不变
C．水平外力F逐渐变大
D．气体内能减少
E．气体放出热量
F．气体内能不变，却对外做功，此过程违反热力学第一定律，不可能实现
G．气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律
（2）如图2所示p-V图中，一定质量的理想气体由状态A经过 ACB过程至状态B，气体对外做功280J，放出热量410J；气体又从状态B经BDA过程回到状态A，这一过程中外界对气体做功200J．
（1）ACB过程中气体的内能如何变化？变化了多少？
（2）BDA过程中气体吸收还是放出多少热量？

Answer

（1）封闭气体等温膨胀过程，结合温度的微观意义和热力学第一、第二定律分析即可；
（2）对ACB过程和BDA过程分别根据热力学第二定律公式△U=Q+W列式求解．
【解析】
（1）A、B、封闭气体等温膨胀过程，温度是分子热运动平均动能的标志，故分子热运动的平均动能不变，不是每个分子动能都不变，故A错误，B正确；
C、气体等温膨胀，根据玻意耳定律PV=C，可知气压不断减小，故内外压力差变大，向左，故F逐渐变大，故C正确；
D、封闭气体等温膨胀过程，温度是分子热运动平均动能的标志，故分子热运动的平均动能不变，气体分子势能不计，故内能不变，故D错误；
E、F、根据热力学第一定律△U=Q+W，内能不变，气体膨胀，对外做功，即W＜0，故Q＞0，吸热，故E错误，F错误；
G、封闭气体从大气热源吸热，封闭气体与大气是两个有温度差的热源，故G错误；
故选BC．
（2）（1）ACB过程中，气体对外做功280J，故W=-280J；
放出热量410J，故Q=-410J；
故内能增加量为：△U=Q+W=-690J
即内能减少690J；
（2）BDA过程中外界对气体做功200J，即W=200J，由于同一状态内能相同，故：△U=690J；
根据热力学第一定律，有：△U=Q+W；
故Q=△U-W=690J-200J=490J
即吸热490J；
答：（1）ACB过程中气体的内能减少，减少了690J；
（2）BDA过程中气体吸收490J的热量．