Question

（物理选修3-3）
（1）下列说法正确的是______
A．布朗运动就是液体分子的热运动
B．一定质量的理想气体在温度不变的条件下，压强增大，则外界对气体做功
C．机械能可以全部转化为内能
D．分子间距离等于分子间平衡距离时，分子势能最小
E．有规则外形的物体是晶体
F．一切自然过程总是向分子热运动的无序性增大的方向进行
（2）如图是用导热性能良好的材料制成的气体实验装置，开始时封闭的空气柱长度为20cm，人用竖直向下的力F压活塞，使空气柱长度变为原来的一半，人对活塞做功l0J，大气压强为P=1×10⁵Pa，不计活塞的重力．问：
①若用足够长的时间缓慢压缩，求压缩后气体的压强多大？
②若以适当的速度压缩气体，此过程气体向外散失的热量为2J，则气体的内能增加多少？（活塞的横截面积S=1cm²）

Answer

（1）正确解答本题需要掌握：布朗运动的实质以及物理意义；气态方程和热力学第一定律的结合应用；热力学第二定律的各种表述形式的理解和应用；分子势能大小变化与分子之间距离变化关系；晶体的基本性质等．
（2）①材料导热性能良好，且足够长时间缓慢压缩，因此气体做等温变化，根据等温变化列方程求解即可．
②求出外界对气体做功情况，根据热力学第一定律求解即可．
【解析】
（1）A、布朗运动是指悬浮在液体中的固体微粒的无规则运动，是由大量液体分子的无规则撞击形成的，表明了液体分子的运动是无规则的，故A错误；
B、一定质量的理想气体温度不变，压强增大，则体积减小，因此外界对气体做功，故B正确；
C、根据热力学第二定律可知，机械能在引起其它变化的情况下，可以全部转化为内能，故C正确；
D、根据分子势能和分子之间距离关系可知，当分子间距离等于分子间平衡距离时，分子势能最小，故D正确；
E、晶体并非都有规则的几何外形，如多晶体就没有规则的几何外形，故E错误；
F、根据热力学第二定律可知一切自然过程总是向分子热运动的无序性增大的方向进行，故F正确．
故选BCDF．
（2）①设压缩后气体的压强为P，活塞的横截面积为S，l=20cm，l=10cm，V=20S，V=l0S． 
缓慢压缩，气体温度不变，由玻意耳定律：PV=P V    
解出：p=2×105Pa．   
故压缩后气体的压强为：p=2×105Pa．
②大气压力对活塞做功：W1=PS（l-l）=1J，
人做功：W2=l0J
由热力学第一定律：△U=W1+W2+Q  
将Q=-2J等代入，解出△U=9J   
故气体的内能增加了9J．