Question

如圖所示，導(dǎo)熱性能良好的氣缸內(nèi)用活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，氣缸固定不動(dòng)，外界溫度恒定，一條細(xì)線左端連接在活塞上，另一端跨過(guò)定滑輪后連接在一個(gè)小桶上，開(kāi)始時(shí)活塞靜止，現(xiàn)不斷向小桶中添加細(xì)砂，使活塞緩慢向右移動(dòng)（活塞始終未被拉出氣缸），則在活塞移動(dòng)過(guò)程中正確的說(shuō)法是（　�。�

A．氣缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)不變

B．氣缸內(nèi)氣體的分子平均動(dòng)能變小

C．氣缸內(nèi)氣體的內(nèi)能不變

D．此過(guò)程中氣體從外界吸收的熱量全部用來(lái)對(duì)外做功，此現(xiàn)象違背了熱力學(xué)第二定律

Answer 1

分析：以活塞為研究對(duì)象，根據(jù)力平衡得知?dú)飧變?nèi)氣體的壓強(qiáng)逐漸減小，氣體體積增大，氣體對(duì)外界做功．由于氣缸是導(dǎo)熱的，氣體的溫度與環(huán)境相等，保持不變，其內(nèi)能不變．熱力學(xué)第二定律的內(nèi)容是：不可能從單一熱源吸收熱量使之完全轉(zhuǎn)化為功而不引起其它變化．

解答：解：A、活塞緩慢向右移動(dòng)，即認(rèn)為活塞處于平衡狀態(tài)，設(shè)氣缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)為P，以活塞為研究對(duì)象受力分析，根據(jù)平衡條件：
PS+T=P₀S，不斷向小桶中添加細(xì)砂則繩子拉力T變大，而P₀不變，故P變小，A錯(cuò)誤；
B、氣缸是導(dǎo)熱的，氣體的溫度與環(huán)境相等，保持不變，溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，故分子平均動(dòng)能不變，B錯(cuò)誤；
C、理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，溫度不變，則氣缸內(nèi)氣體的內(nèi)能不變，故C正確；
D、此過(guò)程中氣體從外界吸收的熱量全部用來(lái)對(duì)外做功，但是引起了其它變化：小桶和細(xì)沙的重力勢(shì)能減少了，故不違背熱力學(xué)第二定律．D錯(cuò)誤．
故選：C．

點(diǎn)評(píng)：本題關(guān)鍵是運(yùn)用力學(xué)知識(shí)分析氣體壓強(qiáng)如何變化，同時(shí)抓住一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只跟溫度有關(guān)．