Question

（1）在研究性學(xué)習(xí)的過程中，針對(duì)能源危機(jī)、大氣污染等問題同學(xué)們提出如下四個(gè)活動(dòng)方案，哪些從理論上講是可行的

 

A．某國際科研小組正在研制利用超導(dǎo)材料制成燈泡的燈絲和閉合電路，利用電磁感應(yīng)激起電流后，由于電路電阻為零從而使燈泡一直發(fā)光
B．發(fā)明一種制冷設(shè)備，使溫度降至絕對(duì)零度以下
C．汽車尾氣中各類有害氣體排入大氣后嚴(yán)重污染了空氣，想辦法使它們自發(fā)地分離，既清潔了空氣，又變廢為寶，成為新能源
D．將房屋頂蓋上太陽能板，可直接用太陽能來解決照明和熱水問題
（2）如圖所示，用面積為S的活塞在汽缸內(nèi)封閉著一定質(zhì)量的空氣，活塞上放一砝碼，活塞和砝碼的總質(zhì)量為m，現(xiàn)對(duì)汽缸緩緩加熱使汽缸內(nèi)的空氣溫度從T₁升高到T₂，且空氣柱的高度增加了△l，已知加熱時(shí)氣體吸收的熱量為Q，外界大氣壓強(qiáng)為P₀，問：此過程中被封閉氣體的內(nèi)能變化了多少？

Answer 1

分析：（1）根據(jù)能量守恒定律分析和熱力學(xué)第三定律分析設(shè)計(jì)的方案是否可行．
（2）封閉氣體發(fā)生等壓變化，由力學(xué)知識(shí)求出封閉氣體的壓強(qiáng)，求出外界對(duì)封閉氣體做的功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律求出氣體內(nèi)能的變化．

解答：解：（1）
A、電磁感應(yīng)激起電流后產(chǎn)生電能，由于燈泡也有電阻，要消耗電能，所以不可能使燈泡一直發(fā)光．故A錯(cuò)誤．
B、根據(jù)熱力學(xué)第三定律得知，絕對(duì)零度只能接近，不可能達(dá)到，更不可能使溫度降至絕對(duì)零度以下．
C、根據(jù)熱力學(xué)第二定律分析可知，能量出現(xiàn)耗散，不可能使耗散的能量成為新能源．故C錯(cuò)誤．
D、將房屋頂蓋上太陽能板，直接用太陽能來解決照明和熱水問題，符合能量守恒定律，實(shí)際中確有應(yīng)用．故D正確．
故選D
（2）汽缸內(nèi)封閉氣體的壓強(qiáng)為P=P₀+

mg

S

，可知，汽缸內(nèi)的空氣溫度從T₁升高到T₂過程中，封閉氣體發(fā)生等壓變化．  
在氣體緩緩膨脹過程中，活塞與砝碼的壓力對(duì)氣體做負(fù)功，功大小為W=-（mg+P₀S）△L        
則根據(jù)熱力學(xué)第一定律△E=W+Q得，氣體內(nèi)能的變化為△E=-（mg+P₀S）△L+Q     
故答案為：
（1）D；
（2）氣體內(nèi)能的變化為△E=-（mg+P₀S）△L+Q．

點(diǎn)評(píng)：第1題考查分析實(shí)際問題的能力．第2題關(guān)鍵有兩點(diǎn)：一要判斷出氣體的壓強(qiáng)不變；二是求出外界對(duì)封閉氣體做功，可根據(jù)力學(xué)知識(shí)理解分析．