Question

[物理--选修3-3]
（1）以下说法中正确的是______
A．熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性减小的方向进行
B．在绝热条件下压缩气体，气体的内能一定增加
C．布朗运动是在显微镜中看到的液体分子的无规则运动
D．水可以浸润玻璃，但是不能浸润石蜡，这个现象表明一种液体是否浸润某种固体与这两种物质的性质都有关系
（2）一足够高的直立气缸上端开口，用一个厚度不计的活塞封闭了一段高为80cm的气柱，活塞的横截面积为0.01m2，活塞与气缸间的摩擦不计，气缸侧壁通过一个开口与U形管内的气体体积忽略不计，已知右图所示状态时气体的温度为7℃，U形管内水解面的高度差h1=5cm，大气压强P0=1.0×105Pa保持不变，水银的密度
ρ=13.6×10³kg/m³，g=10m/s²．
求：①活塞的重力；
②现在活塞上添加沙粒，同时对气缸内的气体加热，始终保持活塞的高度不变，此过程缓慢进行，当气体的温度升高到37℃时，U形管内水银面的高度差为多少？

Answer

（1）一个孤立系统的熵永远不会减少，表明随着孤立系统由非平衡态趋于平衡态，其熵单调增大．气体绝热压缩，根据热力学第一定律分析内能的变化．布朗运动是悬浮在液体中颗粒的运动，不是液体分子的运动．浸润与不浸润与两种接触物质的性质有关．
（2）①活塞受到重力、大气压力和封闭气体的压力而平衡，由平衡条件求出活塞的重力．②保持活塞的高度不变，缸内的气体近似做等容变化．根据根据查理定律求解．
【解析】
（1）A、一个绝热过程系统的熵永远不会减少，不是一切自然过程．故A错误．
         B、绝热Q=0，压缩W＞0，根据热力学第一定律可知△U=W+Q＞0，即内能增加．故B正确．
         C、布朗运动是悬浮在液体中颗粒的运动，不是液体分子的运动，而是液体分子无规则运动的反映．故C错误．
         D、浸润与不浸润与两种接触物质的性质有关．故D正确．
故选BD
    （2）①对活塞，有：PS+G活塞-P1S=0 
由题意，可知：P1=P+ρgh1
    解得：G活塞=ρgh1S=13.6×103×10×0.05×0.01N=68N
        ②因为活塞的位置保持不变，所以气缸内的气体近似做等容变化．
      由
      由题：T1=280K，T2=310K  P2=P+ρgh2
      代入解得   h2=0.134 m
答：（1）BD；
    （2）①活塞的重力为68N；②U形管内水银面的高度差为0.134m．