Question

（选修模块3-3）
（1）下列说法正确的是______
A．气体的内能是分子热运动的动能和分子间的势能之和；
B．气体的温度变化时，其分子平均动能和分子间势能也随之改变；
C．功可以全部转化为热，但热量不能全部转化为功；
D．一定量的气体，在体积不变时，分子每秒平均碰撞次数随着温度降低而减小；
（2）气象探测气球，在充有压强为1.00atm（即76.0cmHg）、温度为27.0℃的氦气时，体积为3.50m³．在上升至海拔6.50km高空的过程中，气球内氦气压强逐渐减小到此高度上的大气压36.0cmHg，气球内部因启动一持续加热过程而维持其温度不变．此后停止加热，保持高度不变．已知在这一海拔高度气温为-48.0℃．求：
①氦气在停止加热前的体积；
②氦气在停止加热较长一段时间后的体积．

Answer

根据气体状态方程和已知的变化量去判断其它的物理量．
知道气体压强产生的原理．
温度是分子平均动能变化的标志．
【解析】
（1）A、气体的内能是分子热运动的动能和分子间的势能之和，故A正确；
B、气体的温度变化时，分子平均动能变化，其分子间势能不一定改变，故B错误；
C、第二定律开尔文表述：不可能从单一热源取热，把它全部变为功而不产生其他任何影响．只有在不产生其它影响的条件下，从单一热源吸热全部变功才是不可能的（被客观规律所禁止的）．也就是说第二定律并不禁止下列情形：存在其他变化时，热全部变功．或者说：“从单一热源取热，把它全部变为功”并非不可能，但只有在发生其他变化时，才能实现．故C错误．
D、一定量的气体，在体积不变时，温度降低，压强减小，根据气体压强原理知道分子每秒平均碰撞次数也减小．故D正确．
故选AD．
（2）①在气球上升至海拔6.50km高空的过程中，气球内氦气经历一等温过程．
根据玻意耳-马略特定律有p1V1=p2V2①
式中，p1=76.0cmHg，V1=3.50m3，p2=36.0cmHg，V2是在此等温过程末氦气的体积．由①式得V2=7.39m3 ．
②在停止加热较长一段时间后，氦气的温度逐渐从T1=300K下降到与外界气体温度相同，
即T2=225K．这是一等过程 根据盖-吕萨克定律有=②
式中，V3是在此等压过程末氦气的体积．由②式得V3=5.54m3 ．
故答案为：（1）AD
（2）①氦气在停止加热前的体积为7.39m3 ；
②氦气在停止加热较长一段时间后的体积为5.54m3 ．