Question

一到高中物理热学题

如图所示，由导热材料制成的气缸和活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内，活塞与气缸壁之间无摩擦，活塞上方存有少量液体。将一细管插入液体，由于虹吸现象，活塞上方液体逐渐流出。在此过程中，大气压强与外界的温度保持不变。关于这一过程，下列说法正确的是 。
A.气体分子的平均动能逐渐增大
B.单位时间气体分子对活塞撞击的次数增多
C.单位时间气体分子对活塞的冲量保持不变
D.气体对外界做功等于气体从外界吸收的热量

麻烦详细讲一下，不是很明白，谢谢

Answer 1

选择D

解决热学问题，需要用到两个公式，用文字表示有点麻烦，你要看清楚。这两个公式是：1.ΔU=W+Q 2.PV/T=K(常量）
两个公式的联系是：
理想气体的内能只和分子的平均动能有关，而分子平均动能的宏观体现就是温度。所以气体内能U的大小只与T有关，如果气体的温度T不变，则内能不变，即ΔU=0；如果气体的温度T变高，则内能变大，即ΔU>0；如果气体的温度T变低，则内能变小，即ΔU<0。
W是功。当外界对气体做功时W>0,当气体对外界做功时W<0。而气体做功需要有体积V的变化，所以W只与V有关。如果气体的体积V不变，则外界不对气体做功、气体也不对外界做功，即W=0；如果气体的体积V变大，气体对外界做功，即W<0；如果气体的体积V变小，外界对气体做功，即W>0。
Q表示热量。当气体吸热时，Q>0；当气体放热时，Q<0。

下面说一下本题中气体的变化过程：开始时，气体与外界温度相同。当水流出时，水对活塞的压强减小，由于大气压不变，所以活塞下面的压强大于上面的压强，当然活塞下面受到的压力大于上面所受的压力，活塞会向上升，气体体积变大。气体体积变大对外界做功W<0,如果开始气体不吸放热的话，此时气体的内能要减小，即气体温度T要降低，由于气缸内外温度不一样高，而且气缸是由导热材料做成的，气体必然在外界吸热，直至温度又与外界相同。实际上气体对外做功和在外界吸热是同时进行的，而且由于气缸导热，所以气体的温度总保持与外界相同，即保持不变，也就是气体内能不变，气体多外做功所要减少的内能，耨吸热补充回来，对外做功的值与吸热的值大小相等，相加得零。

所以A错误。气体温度不变，分子平均动能也不变。 D正确。

要明白B、C选项，先要明白压强的微观含义：
气体的压强是由于大量气体分子不断撞击器壁造成的。影响撞击力大小的有两方面：一个是每个分子撞击力的大小，另一个是单位时间撞击的气体分子次数多少。
温度T是分子平均动能的宏观体现。温度高则气体的平均动能大，气体分子的平均动能大，则平均每个气体分子撞击器壁的力就大；而且平均动能大，平均速率也就大，速率大使得在体积不变的情况下，气体分子可以在固定的距离内多打几个来回，撞击器壁的次数也会增多，所以温度变高会导致气体压强变大。
体积V变大，单位体积内气分子的个数就变少，单位时间能撞击器壁的次数就少，压强就变小。
总之P与T成正比，与V成反比。

所以B选项错误。气体温度没变，体积变大，单位体积气体个数变少，而分子平均动能没变，单位时间气体分子对活塞撞击的次数必然减少。（这也是气体压强变小的原因）
C选项错误。因为气体的压强减小了，就是气体分子对活塞的撞击力减小了。由冲量定义I=F*t，单位时间冲量减小。（单位时间是取值固定的）

Answer 2

1公式PV/T=P'V'/T'(由理想气体状态方程推出） 2“的儿特”（三角）U=Q+W(书上）
因为水的质量减少，所以V增大；由于气体对外做功，W为负：由于外界的温度保持不变，没有热交换，所以T为定值，Q为0。即P与内能减小。
A 平均动能与温度正相关 ——错（——表示所以）
B 撞击次数与P正相关——错
C 气体分子对活塞的冲量与分子动能即T正相关——错
D 由2 Q=0 W为负 “的儿特”U小于0——对
综上选D
PS : 以上谨代表我个人观点，请问者最好与老师核实。还有，网上解决问题真浪费时间！