文艺复兴时期,意大利的达 · 芬奇曾设计过一种转轮,利用隔板的特殊形状,使一边重球滚到另一边距离轮心远些的地方,并认为这样可以使轮子不停地转动,如图所示。下列说法正确的是( )
A .该设计可以使转轮在无外力作用下顺时针转动变快
B .该设计可以使转轮在无外力作用下逆时针转动变快
C .该设计可以在不消耗能源的情况下不断地对外做功
D .该设计中使转轮成为永动机的设想是不可能实现的
D
【详解】 AB .由杠杆平衡原理可知,重球滚到另一边距离轮心远些的地方,右边每个重物施加于轮子的旋转作用虽然较大,但是重物的个数却较少。精确的计算可以证明,总会有一个适当的位置,使左右两侧重物施加于轮子的相反方向的旋转作用 ( 力矩 ) 恰好相等,互相抵消,使轮子达到平衡而静止下来。不管转轮是顺时针转动还是逆时针转动,在无外力作用下,只能是转动变慢,最终停下来。 AB 错误;
CD .由 AB 中分析结合能量守恒定律可知,该设计在不消耗能源的情况下不断地对外做功是不可能的,这种设想不可能实现, C 错误, D 正确。
故选 D 。
热力学第一定律在理想气体中的应用方法:
1.功W的正负分析
若体积V增大,则W取“-”;若体积V减小,则形取“+”。
注意,若气体向真空中自由膨胀时,则W=0。
2.△U的正负分析
一定质量理想气体的内能只与温度有关。
若温度T增大,△U取“+”;若温度T减小,△U取“-”;若T不变,贝△U=0。
3.Q的正负分析:
绝热Q=0,吸热Q取“+”,放热Q取“-”。
4.气体状态变化还应结合分析
5.由图像讨论气体的功、热量和内能
(1)等温线(如图所示):一定质量的理想气体,
,等温降压膨胀,内能不变,吸热等于对外做的功。
,等容升温升压,不做功,吸热等于内能增加。
,等压降温压缩,放热等于外界做功和内能减少量。
(2)等容线(如图所示):一定质量的理想气体,。
状态及能量变化同等温线分析。
(3)等压线(如图所示):一定质量的理想气体.等温升压压缩,内能不变,外界做功等于放热;等压升温膨胀,吸热等于内能增加量和对外做的功;等容降温降压,内能减小量等于放热。
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