1.(15分)(2020·全國卷Ⅱ)(1)(5分)下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)換過程的敘述,違背熱力學(xué)第一定律的有 ,不違背熱力學(xué)第一定律,但違背熱力學(xué)第二定律的有 。
A.汽車通過燃燒汽油獲得動力并向空氣中散熱
B.冷水倒入保溫杯后,冷水和杯子的溫度都變得更低
C.某新型熱機(jī)工作時將從高溫?zé)嵩次盏臒崃咳哭D(zhuǎn)化為功,而不產(chǎn)生其他影響
D.冰箱的制冷機(jī)工作時從箱內(nèi)低溫環(huán)境中提取熱量散發(fā)到溫度較高的室內(nèi)
(2)(10分)潛水鐘是一種水下救生設(shè)備,它是一個底部開口、上部封閉的容器,外形與鐘相似。潛水鐘在水下時其內(nèi)部上方空間里存有空氣,以滿足潛水員水下避險的需要。為計算方便,將潛水鐘簡化為截面積為S、高度為h、開口向下的圓筒;工作母船將潛水鐘由水面上方開口向下吊放至深度為H的水下,如圖所示。已知水的密度為ρ,重力加速度大小為g,大氣壓強(qiáng)為p0,H?h,忽略溫度的變化和水密度隨深度的變化。
(ⅰ)求進(jìn)入圓筒內(nèi)水的高度l。
(ⅱ)保持H不變,壓入空氣使筒內(nèi)的水全部排出,求壓入的空氣在其壓強(qiáng)為p0時的體積。
答案:(1)B C
(2)(ⅰ)12蟻gHp0+蟻gHh (ⅱ)12蟻gSHhp<-ar>0'>
解析:(1)B項中,冷水倒入保溫杯后,在熱傳遞過程中,保溫杯降溫,冷水必升溫,若都降溫,就違背了熱力學(xué)第一定律。C項中,新型熱機(jī)的效率也達(dá)不到100%,熱量不可能全部轉(zhuǎn)化為功,違背了熱力學(xué)第二定律。
(2)(ⅰ)設(shè)潛水鐘在水面上方時和放入水下后筒內(nèi)氣體的體積分別為V0和V1,放入水下后筒內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p1,由玻意耳定律和題給條件有
p1V1=p0V0①
V0=hS②
V1=(h-l)S③
p1=p0+ρg(H-l)④
聯(lián)立以上各式并考慮到H?h>l,解得l=12蟻gHp0+蟻gH'> h。⑤
(ⅱ)設(shè)水全部排出后筒內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p2,此時筒內(nèi)氣體的體積為V0,這些氣體在其壓強(qiáng)為p0時的體積為V3,由玻意耳定律有p2V0=p0V3⑥
其中p2=p0+ρgH⑦
設(shè)壓入筒內(nèi)的氣體在壓強(qiáng)為p0時體積為V,依題意V=V3-V0⑧
聯(lián)立②⑥⑦⑧式得V=12蟻gSHhp<-ar>0'> 。⑨