Question

如圖所示，導熱性能良好的氣缸內用活塞封閉一定質量的理想氣體，氣缸固定不動，外界溫度恒定，一條細線左端連接在活塞上，另一端跨過定滑輪后連接在一個小桶上，開始時活塞靜止，現不斷向小桶中添加細砂，使活塞緩慢向右移動（活塞始終未被拉出氣缸），則在活塞移動過程中正確的說法是（　　）

A．氣缸內氣體的壓強不變

B．氣缸內氣體的分子平均動能變小

C．氣缸內氣體的內能不變

D．此過程中氣體從外界吸收的熱量全部用來對外做功，此現象違背了熱力學第二定律

Answer 1

分析：以活塞為研究對象，根據力平衡得知氣缸內氣體的壓強逐漸減小，氣體體積增大，氣體對外界做功．由于氣缸是導熱的，氣體的溫度與環境相等，保持不變，其內能不變．熱力學第二定律的內容是：不可能從單一熱源吸收熱量使之完全轉化為功而不引起其它變化．

解答：解：A、活塞緩慢向右移動，即認為活塞處于平衡狀態，設氣缸內氣體壓強為P，以活塞為研究對象受力分析，根據平衡條件：
PS+T=P₀S，不斷向小桶中添加細砂則繩子拉力T變大，而P₀不變，故P變小，A錯誤；
B、氣缸是導熱的，氣體的溫度與環境相等，保持不變，溫度是分子平均動能的標志，故分子平均動能不變，B錯誤；
C、理想氣體的內能只與溫度有關，溫度不變，則氣缸內氣體的內能不變，故C正確；
D、此過程中氣體從外界吸收的熱量全部用來對外做功，但是引起了其它變化：小桶和細沙的重力勢能減少了，故不違背熱力學第二定律．D錯誤．
故選：C．

點評：本題關鍵是運用力學知識分析氣體壓強如何變化，同時抓住一定質量的理想氣體的內能只跟溫度有關．