Question

[物理-选修3-3）
（1）下列关于热学现象和热学规律的说法中，正确的是

AB

A．利用浅层海水和深层海水间的温度差造出一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，这在原理上是可行的
B．大量分子参与的宏观物理学过程都具有方向性
C．空调的制冷系统将室内的热量传给外界较高温度的空气，而不引起其他变化
D．热力学过程中不可避免地出现能量耗散现象，能量耗散不符合热力学第二定律
（2）如图：一定质量的理想气体由状态A经状态B变为状态C，其中A→B过程为等容变化，B→C过程为等压变化．已知T_A=T_C=400K．
①求气体在状态B时的温度．
②说明A→B过程压强变化的微观原因．
③设A→B过程气体放出热量为Q₁，B→C过程→气体吸收热量为Q₂，比较Q₁、Q₂的大小并说明原因．

Answer 1

分析：（1）解答本题的关键是充分理解热力学第二定律，并能用其解答一些生活中的热现象．
（2）①根据B到C过程的等压变化列方程可求出状态B时的温度；②明确单位体积分子数目的变化以及分子平均动能的变化即可从微观上解释压强变化的原因；③求出内能变化以及做功情况依据热力学第一定律即可比较Q₁、Q₂的大小．

解答：解：（1）A、根据能量转化与守恒以及热力学第二定律可知，用浅层海水和深层海水间的温度差造出一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，是可行的，故A正确；
B、根据热力学第二定律可知大量分子参与的宏观物理学过程都具有方向性，故B正确；
C、空调的制冷系统将室内的热量传给外界较高温度的空气，有第三者压缩机的参与，因此引起了其它变化，故C错误；
D、能量耗散过程体现了宏观自然过程的方向性，符合热力学第二定律，故D错误．
故选AB．
（2）①设气体在B状态时的温度为T_B，由图可知：VC=0.4m3、VB=0.3m3
根据等压变化有：

VB

TB

=

VC

TC

带入数据得：T_B=300K．
故气体在状态B时的温度：T_B=300K．
②压强变化的微观原因为：气体体积不变，分子密集程度不变，温度变小，气体分子平均动能减小，导致气体压强减小．
③答案为：Q₁＜Q₂，原因是：T_A=T_C，故A→B减小的内能与B→C增加的内能相同，而B→C过程气体对外做正功，A→B过程气体不做功，由热力学第一定律可知：Q₁＜Q₂．

点评：（1）考查了热力学第二定律在实际生活中应用，要加强理论知识与现实生活的联系；（2）比较全面考查了气体方程与热力学第一定律综合应用，这是热学的重点知识，要在平时加强训练．