Question

如图，导热的气缸固定在水平地面上，用活塞把一定质量的理想气体封闭在气缸中，气缸的内壁光滑．现用水平外力F作用于活塞杆，使活塞缓慢地向右移动，由状态①变化到状态②，在此过程中：
（1）如果环境保持恒温，下列说法正确的是______．
A．每个气体分子的速率都不变
B．气体分子平均动能不变
C．水平外力F逐渐变大
D．气体内能减少
E．气体放热
F．气体内能不变，却对外做功，此过程违反热力学第一定律，不可能实现
G．气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，此过程不违反热力学第二定律
（2）如果环境保持恒温，分别用P、V、T表示该理想气体的压强、体积、温度．气体从状态①变化到状态②，此过程可用下列图象表示的是______



（3）如果在上述过程中，环境温度变化，气体对外界做功8×10⁴J，吸收热量1.2×10⁵J，求内能的变化量为______J．

Answer 1

（1）A、B、封闭气体等温膨胀过程，温度是分子热运动平均动能的标志，故分子热运动的平均动能不变，不是每个分子动能都不变，故A错误，B正确；
C、气体等温膨胀，根据玻意耳定律PV=C，可知气压不断减小，故内外压力差变大，向左，故F逐渐变大，故C正确；
D、封闭气体等温膨胀过程，温度是分子热运动平均动能的标志，故分子热运动的平均动能不变，气体分子势能不计，故内能不变，故D错误；
E、根据热力学第一定律△U=Q+W，内能不变，气体膨胀，对外做功，即W＜0，故Q＞0，吸热，故E错误；
F、内能不变，气体膨胀，对外做功，吸热，仍满足热力学第一定律△U=Q+W，故F错误；
G、封闭气体从大气热源吸热，封闭气体与大气是两个有温度差的热源，故G错误；
故选BC．
（2）A：双曲线的方程：PV=恒量，故A正确，B错误；
C：①到②的过程体积减小，与题意相悖，故C错误；
D：①到②的过程温度不变，压强减小，根据玻意耳定律，气体的体积增大，故D正确．
故选：AD
（3）对①到②过程根据热力学第一定律公式△E=Q+W，求解得：△E=Q+W=-8×10⁴+1.2×10⁵（J）=4×10⁴J
故答案为：（1）BCG  （2）AD （3）4×10⁴