- 熵增加原理
- 共215题
(8分)(1)一定质量的理想气体经历如图所示的A→B、B→C、C→A三个变化过程，其中符合查理定律的变化过程是________，设气体在状态A、C时的温度分别为tA和tC，则tA______tC(填“大于”、“小于”或“等于”)．
(2)以下说法正确的是________．
正确答案
(1)B→C 大于 (2)BD
(1)查理定律描述的是体积不变时气体状态变化的规律，图中B→C过程体积不变．C→A变化过程中压强不变，体积增大，根据盖吕萨克定律，气体温度升高，所以tA大于tC.
(2)同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，如天然水晶是晶体，而熔化以后再凝结的水晶(即石英玻璃)就是非晶体，选项A错误；根据熵增加原理，选项B正确；同一种液体的饱和汽压随着温度的升高而迅速增大，选项C错误；浸润时附着层里液体分子相互作用力表现为斥力，不浸润时附着层里液体分子相互作用力表现为引力，选项D正确．
如图所示，固定的绝热气缸内有一质量为m的“T”型绝热活塞（体积可忽略），距气缸底部h0处连接一U形管（管内气体的体积忽略不计）。初始时，封闭气体温度为T0，活塞距离气缸底部为1.5h0，两边水银柱存在高度差。已知水银的密度为ρ，大气压强为p0，气缸横截面积为S，活塞竖直部分长为1.2h0，重力加速度为g。求：
①初始时，水银柱两液面高度差。
②通过制冷装置缓慢降低气体温度，当温度为多少时两水银面相平。
正确答案
①
①选取活塞为研究对象，对其受力分析并根据平衡条件有
可得被封闭气体压强
设初始时水银柱两液面高度差为h，则被封闭气体压强
联立以上两式可得，初始时液面高度差为
②降低温度直至液面相平的过程中，被封闭气体先等压变化，后等容变化。
初状态：
末状态：p2=p0，V2=1.2h0s，T2=？
根据理想气体状态方程有
代入数据，可得
评分标准：
本题9分. ①问4分，①、②、③、④式各1分；②问5分，⑤式2分，⑥式3分。
本题考查的是气体状态方程，选取活塞为研究对象，对其受力分析并根据平衡条件，可得被封闭气体压强，从而算出初始时液面高度差，降低温度直至液面相平的过程中，被封闭气体先等压变化，后等容变化。根据理想气体状态方程可得。
热力学第二定律的开尔文表述指出：内能与机械能的转化具有方向性．请结合熵的变化加以解释．
正确答案
解：机械运动是宏观情况下物体在空间位置上的变化，物体运动状态的变化完全遵循牛顿运动定律所反映的因果关系，这是一种有序的运动．热运动是大量分子的无规则运动，系统的一个宏观状态包含着大量的微观状态，这是一种无序的运动，机械运动向热运动的转化，属于从有序向无序的转化，会导致熵的增加，符合热力学的规律，因此机械能可以全部转换化为内能．反之，热运动向机械运动的转化，属于从无序向有序的转化，即从高熵向低熵转化，不符合熵增加原理，因此内能不可能全部转化为机械能而不引起其他变化．
如图所示，将一滴红墨水滴入一杯清水中，红墨水会逐渐扩散到整杯水中，呈均匀分布，试说明这个过程中熵的变化。
正确答案
一滴红墨水和一杯清水这两个系统是比较有序的，也可以说无序程度较小，即熵值较小，当把这两个系统混合后，随着红墨水扩散的进行，系统内这种宏观状态的无序程度大大增强，所以系统的熵值大大增加。
如图示 ，光滑水平地面上放有一质量为m的导热气缸，用活塞封闭了一部分气体。活塞质量为m/2 ，截面积为S，可无摩擦滑动，气缸静止时与缸底距离为L0。现用水平恒力F 向右推气缸，最后气缸与活塞达到相对静止状态。已知大气压强为P0 .
求（1）稳定时封闭气体的压强
（2）稳定时活塞与缸底部的距离？
正确答案
（1）P0+F/3S；（2）
（10分）（1）对整体，F=(m+m/2)a …① 对活塞，(P-P0)S=ma/2 ②
联①② 可得 P=P0+F/3S
( 2 )气体温度不变，P0•L0=P•L 所以 L=
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