例16、如图10所示的A、B是两个管状容器,除了管较粗的部分高低不同之外,其他一切全同。将此两容器抽成真空,再同时分别插入两个水银池中,当水银柱停止运动时,问二管中水银的温度是否相同?为什么?设水银与外界没有热交换。
分析与解:不同。A管中水银的温度略高于B管中水银的温度。两管插入水银池时,大气压强均为P0,进入管中的水银的体积均为V,所以大气压力对两池中水银所做的功相同,但两装置中水银重力势能的增量不同,所以两者内能改变量也不同。由图可知,A管中水银的重力势能较小,所以A管中水银的内能增量较多,其温度应略高。
问题11:会求解力热综合问题
C.
; D.无法比较。
分析与解:A、B气体开始的合重心在中线下,混合均匀后在中线,所以系统重力势能增大,由能量守恒有,吸收热量一部分增加气体内能,一部分增加重力势能。所以正确答案是B.
A.
; B.
;
例15、如图9所示,直立容器内部有被隔板隔开的A、B体积相同两部分气体,A的密度小,B的密度大,抽去隔板,加热气体使两部分气体均匀混合,设在此过程气体吸热Q,气体的内能增加为
,则( )
分析与解:根据第二类永动机的定义可A正确,第二类永动机不违反了能量守恒定律,是违反第二定律,所以B选项错误。机械能可以全部转化为内能,内能在引起其他变化时是可能全部转化为机械能,所以C错误,D选项正确。
问题10:会根据能量守恒定律分析求解问题
例14、关于第二类永动机,下列说法正确的是:
A.没有冷凝器,只有单一的热源,能将从单一热源吸收的热量全部用来做功,而不引起其他变化的热机叫做第二类永动机;
B.第二类永动机违反了能量守恒定律,所以不可能制成;
C.第二类永动机不可能制成,说明机械能可以全部转化为内能,内能却不可能全部转化为机械能;
D.第二类永动机不可能制成,说明机械能可以全部转化为内能,内能却不可能全部转化为机械能,同时不引起其他变化。
例13、根据热力学第二定律,可知下列说法中正确的有:
A.热量能够从高温物体传到低温物体,但不能从低温物体传到高温物体;
B.热量能够从高温物体传到低温物体,也可能从低温物体传到高温物体;
C.机械能可以全部转化为热量,但热量不可能全部转化为机械能;
D.机械能可以全部转化为热量,热量也可能全部转化为机械能。
分析与解:根据热传递的规律可知热量能够从高温物体传到低温物体;当外界对系统做功时,可以使系统从低温物体吸取热量传到高温物体上去,致冷机(如冰箱和空调)就是这样的装置。但是热量不能自发地从低温物体传到高温物体。选项A错误,B正确。
一个运动的物体,克服摩擦阻力做功,最终停止;在这个过程中机械能全部转化为热量。外界条件发生变化时,热量也可以全部转化为机械能;如在等温膨胀过程中,系统吸收的热量全部转化为对外界做的功,选项C错误,D正确。
综上所述,该题的正确答案是B、D。
解得 P2=
.
问题9:会根据热力学第二定律判定热学过程的可能性
解得 p1=p0=1.0×105Pa
(2)气缸处于图8位置时,设气缸内气体压强为P2,对于活塞和杆,据力的平衡条件有:
P0SA+(mA+mB)g+P2SB=P2SA+P0SB
例12、如图7,气缸由两个横截面不同的圆筒连接而成.活塞A、B被轻刚性细杆连接在一起,可无摩擦移动.A、B的质量分别为mA=12kg,mB=8.0kg,横截面积分别为SA=4.0×10-2m2,SB=2.0×10-2m2.一定质量的理想气体被封闭在两活塞之间.活塞外侧大气压强P0=1.0×105Pa.
(1)气缸水平放置达到如图7所示的平衡状态,求气体的压强.
(2)现将气缸竖直放置,达到平衡后如图8所示.求此时气体的压强.取重力加速度g=10m/s2.
分析与解:(1)气缸处于图7位置时,设气缸内气体压强为P1,对于活塞和杆,据力的平衡条件有:
p0SA+p1SB=p1SA+p0SB
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