Question

（1）汽车是一种将内能转化为机械能来工作的机器．有人总想：将汽车发动机的工作效率提升到100%，根据我们所学的热学知识可知，这是不可能的，这种想法违背了

 

．（选填“热力学第二定律”、“热力学第一定律”）
（2）某种固体物质的摩尔质量为M，密度为ρ，则这种物质分子的直径是

 

．
（3）如图所示，A、B两点表示一定质量的某种气体的两个状态．气体自状态A变化到状态B的过程中气体的体积将变

 

（选填大、小）同时气体

 

．（选填吸热、放热）

Answer 1

分析：（1）根据热力学第二定律可知，内能转化为机械能的效率不可能为100%；
（2）根据摩尔质量，可以求得每个分子的体积的大小，根据球的体积公式可以求得分子的直径；
（3）根据气体的状态方程可以得知体积的变化，根据热力学第一定律可以判断吸热放热的情况．

解答：解：（1）有人总想将汽车发动机的工作效率提升到100%，没有违反能量转化和守恒定律，也就不违反热力学第一定律，但违反了物理过程的方向性，即违反了热力学第二定律．
（2）物质的摩尔质量为M，物质的摩尔体积为V=

M

ρ

，每个分子的体积为V₀=

M

ρNA

=

4

3

π（

d

2

）³，解得分子的直径是d=

3	6M πρNA

，
（3）对于一定质量的某种气体，在P-T图象中，直线的斜率与气体的体积成反比，如图所示，

OA的斜率大，所以在A状态时气体的体积小，所以气体自状态A变化到状态B的过程中气体的体积将变大，气体对外做功，在B状态时的温度比A状态时高，气体的内能大，根据热力学第一定律△E=W+Q可知，气体要吸热．
故答案为：（1）热力学第二定律（2）

3	6M πρNA

 （3）大、吸热．

点评：利用热力学第一定律判断气体的内能变化的时候要注意做功W和热量Q的符号，对外做功和放热为负的，对气体做功和吸热为正的．