解题思路:(1)解答本题要掌握:布朗运动特点以及物理意义;热力学定律;
(2)①对气体加热,封闭气体为等压变化,找出初末状态参量,利用盖吕萨克定律即可求解;②封闭气体为等温变化,对活塞受力分析可求出末态压强,利用玻意耳定律即可求解.
(1)布朗运动是悬浮微粒的运动,是液体分子无规则运动的反应,故A错误;
放出热量Q<0,由气体对外做功W<0,由热力学定义定律得:△U=W+Q<0,故气体内能减小,所以B错误;
内能等于分子动能与分子势能的总和.温度(100℃)没变,分子平均动能不变.由水变成水蒸气,分子间距增大,分子引力做负功,所以分子势能增加.因而物体内能增加.
由液体变为气体,体积增大,对外做功,W<0,吸热Q>0,由热力学第一定律得::△U=W+Q>0,故Q>-W,所以C正确;
气体的状态变化时,温度升高,气体分子的平均动能增加,但由于体积如何变化不确定,故压强不确定,所以D错误;
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E正确;
故选CE
(2)①被封闭气体的
初状态为P1=P0=1.0×105Pa=75cmHg,V1=L1S=21S,T1=280K
末状态为P2=P0=1.0×105Pa=75cmHg,V2=L2S,T2=320K
根据盖•吕萨克定律,有
V1
T1=
V2
T2,即
L1
T1=
L2
T2 ①
得L2=
T2
T1L1=
320
280×21cm=24cm ②
②在活塞上施加拉力F后,气体的状态变为P3=P0−
F
S=1.0×105−
4
2×10−4=8.0×104Pa=60cmHg ③V3=L3S T3=T2=320K
根据玻意耳定律,有P2V2=P3V3,即P2L2=P3L3 ④
得L3=
P2
P3L2=
75
60×24cm=30cm ⑤
△P=P2-P3=(75-60)cmHg=15cmHg⑥
所以管内外水银面的高度差为△h=15cm.⑦
答:(1)CE (2)①对气体加热,使其温度升高到T2=320K,此时气柱的长度为24cm;②在活塞上施加一个竖直向上的拉力F=4N,保持气体的温度T2不变,平衡后气柱的长度为30cm,此时管内外水银面的高度差为15cm.
点评:
本题考点: 理想气体的状态方程;热机的工作原理;气体的等温变化.
考点点评: (1)正确理解布朗运动及热力学第一定律
(2)解决气体问题关键是根据隐含条件挖掘出为何种变化过程,然后找出初末状态参量,利用气体实验定律即可求解.