题目内容
图11-5-4所示容器中,A、B各有一个可自由移动的轻活塞,活塞下是水,上为空气,大气压恒定,A、B底部由带有阀门K的管道相连,整个装置与外界绝热.原先A中水面比B中高,打开阀门,使A中的水逐渐向B流,最后达到平衡.在这个过程中,下列说法正确的是![]()
A.大气压对水做功,水的内能增加
B.水克服大气压力做功,水的内能减少
C.大气压力对水不做功,水的内能不变
D.大气压力对水不做功,水的内能增加
解析:首先分析大气压力对水是否做功.打开阀门K后,据连通器原理,最后A、B两管中的水面将相平,如下图所示,即A中水面下降,B中水面上升.设A管截面积为S1,水面下降距离为h1,B管截面积为S2,水面上升距离为h2,由于水的总体积保持不变,则有S1h1=S2h2.A管中大气压力对水做的功:W1=p0S1h1,B管中大气压力对水做的功:W2=-p0S2h2.大气压力对水做的总功:W=W1+W2=p0S1h1-p0S2h2.因为S1h1=S2h2,所以W=0,即大气压力对水不做功.再来考虑水的内能是否改变.打开阀门K后,A中的水逐渐向B中流,即A中水的重力做正功,B中水的重力做负功,但从最后的效果看,是A管中高度为h1的水移至较低的B管中高度为h2的地方,如图所示,所以在这个过程中水的重力做正功.同时,整个装置是绝热的,根据热力学第一定律ΔU=Q+W,式中Q=0,W为正值,所以ΔU为正值,即水的内能增加.
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答案:D
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