Question

（1）在研究性學習的過程中，針對能源危機、大氣污染等問題同學們提出如下四個活動方案，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材料制成燈泡的燈絲和閉合電路，利用電磁感應激起電流后，由于電路電阻為零從而使燈泡一直發光
B．發明一種制冷設備，使溫度降至絕對零度以下
C．汽車尾氣中各類有害氣體排入大氣后嚴重污染了空氣，想辦法使它們自發地分離，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的活塞在汽缸內封閉著一定質量的空氣，活塞上放一砝碼，活塞和砝碼的總質量為m，現對汽缸緩緩加熱使汽缸內的空氣溫度從T₁升高到T₂，且空氣柱的高度增加了△l，已知加熱時氣體吸收的熱量為Q，外界大氣壓強為P₀，問：此過程中被封閉氣體的內能變化了多少？

Answer 1

分析：（1）根據能量守恒定律分析和熱力學第三定律分析設計的方案是否可行．
（2）封閉氣體發生等壓變化，由力學知識求出封閉氣體的壓強，求出外界對封閉氣體做的功，根據熱力學第一定律求出氣體內能的變化．

解答：解：（1）
A、電磁感應激起電流后產生電能，由于燈泡也有電阻，要消耗電能，所以不可能使燈泡一直發光．故A錯誤．
B、根據熱力學第三定律得知，絕對零度只能接近，不可能達到，更不可能使溫度降至絕對零度以下．
C、根據熱力學第二定律分析可知，能量出現耗散，不可能使耗散的能量成為新能源．故C錯誤．
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，實際中確有應用．故D正確．
故選D
（2）汽缸內封閉氣體的壓強為P=P₀+

mg

S

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

點評：第1題考查分析實際問題的能力．第2題關鍵有兩點：一要判斷出氣體的壓強不變；二是求出外界對封閉氣體做功，可根據力學知識理解分析．