Question

（I）下列说法正确的是______．
（A）气体的内能是分子热运动的动能和分子间的势能之和；
（B）气体的温度变化时，其分子平均动能和分子间势能也随之改变；
（C）功可以全部转化为热，但热量不能全部转化为功；
（D）热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，但不能自发地从低温物体传递到高温物体；
（E）一定量的气体，在体积不变时，分子每秒平均碰撞次数随着温度降低而减小；
（F）一定量的气体，在压强不变时，分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度降低而增加．
（II）一气象探测气球，在充有压强为1.00atm（即76.0cmHg）、温度为27.0℃的氦气时，体积为3.50m³．在上升至海拔6.50km高空的过程中，气球内氦气逐渐减小到此高度上的大气压36.0cmGg，气球内部因启动一持续加热过程而维持其温度不变．此后停止加热，保持高度不变．已知在这一海拔高度气温为-48.0℃．求：
（1）氦气在停止加热前的体积；
（2）氦气在停止加热较长一段时间后的体积．

Answer 1

（I）A、气体的内能是分子热运动的动能和分子间的势能之和，故A正确；
B、气体的温度变化时，其分子平均动能不变，故B错误；
C、第二定律开尔文表述：不可能从单一热源取热，把它全部变为功而不产生其他任何影响．只有在不产生其它影响的条件下，从单一热源吸热全部变功才是不可能的（被客观规律所禁止的）．也就是说第二定律并不禁止下列情形：存在其他变化时，热全部变功．或者说：“从单一热源取热，把它全部变为功”并非不可能，但只有在发生其他变化时，才能实现．故C错误．
D、根据热力学第二定律得：热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，但不能自发地从低温物体传递到高温物体，故D正确；
E、一定量的气体，在体积不变时，温度降低，压强减小，根据气体压强原理知道分子每秒平均碰撞次数也减小．故E正确．
F、一定量的气体，在压强不变时，随着温度降低体积在减小，所以分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数在增加，故F正确．
故选ADEF．
（II）（1）在气球上升至海拔6.50km高空的过程中，气球内氦气经历一等温过程．
根据玻意耳-马略特定律有p₁V₁=p₂V₂①
式中，p₁=76.0cmHg，V₁=3.50m³，p₂=36.0cmHg，V₂是在此等温过程末氦气的体积．由①式得V₂=7.39m³ ．
（2）在停止加热较长一段时间后，氦气的温度逐渐从T₁=300K下降到与外界气体温度相同，即T₂=225K．这是一等过程 根据盖-吕萨克定律有

V2

T1

=

V3

T2

②
式中，V₃是在此等压过程末氦气的体积．由②式得V₃=5.54m³ ．
故答案为：（I）ADEF
（II）（1）氦气在停止加热前的体积为7.39m³ ．；
（2）氦气在停止加热较长一段时间后的体积为5.54m³ ．