Question

（1）在研究性学习的过程中，针对能源危机、大气污染等问题同学们提出如下四个活动方案，哪些从理论上讲是可行的

 

A．某国际科研小组正在研制利用超导材料制成灯泡的灯丝和闭合电路，利用电磁感应激起电流后，由于电路电阻为零从而使灯泡一直发光
B．发明一种制冷设备，使温度降至绝对零度以下
C．汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气，想办法使它们自发地分离，既清洁了空气，又变废为宝，成为新能源
D．将房屋顶盖上太阳能板，可直接用太阳能来解决照明和热水问题
（2）如图所示，用面积为S的活塞在汽缸内封闭着一定质量的空气，活塞上放一砝码，活塞和砝码的总质量为m，现对汽缸缓缓加热使汽缸内的空气温度从T₁升高到T₂，且空气柱的高度增加了△l，已知加热时气体吸收的热量为Q，外界大气压强为P₀，问：此过程中被封闭气体的内能变化了多少？

Answer 1

分析：（1）根据能量守恒定律分析和热力学第三定律分析设计的方案是否可行．
（2）封闭气体发生等压变化，由力学知识求出封闭气体的压强，求出外界对封闭气体做的功，根据热力学第一定律求出气体内能的变化．

解答：解：（1）
A、电磁感应激起电流后产生电能，由于灯泡也有电阻，要消耗电能，所以不可能使灯泡一直发光．故A错误．
B、根据热力学第三定律得知，绝对零度只能接近，不可能达到，更不可能使温度降至绝对零度以下．
C、根据热力学第二定律分析可知，能量出现耗散，不可能使耗散的能量成为新能源．故C错误．
D、将房屋顶盖上太阳能板，直接用太阳能来解决照明和热水问题，符合能量守恒定律，实际中确有应用．故D正确．
故选D
（2）汽缸内封闭气体的压强为P=P₀+

mg

S

，可知，汽缸内的空气温度从T₁升高到T₂过程中，封闭气体发生等压变化．  
在气体缓缓膨胀过程中，活塞与砝码的压力对气体做负功，功大小为W=-（mg+P₀S）△L        
则根据热力学第一定律△E=W+Q得，气体内能的变化为△E=-（mg+P₀S）△L+Q     
故答案为：
（1）D；
（2）气体内能的变化为△E=-（mg+P₀S）△L+Q．

点评：第1题考查分析实际问题的能力．第2题关键有两点：一要判断出气体的压强不变；二是求出外界对封闭气体做功，可根据力学知识理解分析．