【知识点详解】
1. **热力学定律**:题目中提到了热力学第二定律,这是物理学中的基本定律之一,表明热量自然地从高温物体流向低温物体,且不可能自发地从低温物体完全转移到高温物体,同时也揭示了能量转换过程的不可逆性。
2. **布朗运动**:布朗运动是指悬浮在液体或气体中的微小颗粒因周围分子的撞击而表现出的无规则运动,它是分子热运动的宏观表现,而非液体或固体分子本身的运动。
3. **理想气体状态方程**:题目中涉及到气体的摩尔质量、分子质量、密度、摩尔体积和分子体积等概念,这些都是理想气体状态方程的基础。理想气体状态方程为PV=nRT,其中P是压强,V是体积,n是物质的量,R是气体常数,T是温度(开尔文)。根据题目中的选项,可以推导出NA=V0/m,NA=M/ρV0,以及Vm=V0NA。
4. **理想气体的行为**:题目中的问题涉及到理想气体的等压、等容和等温变化,以及气体压强与分子平均动能和分子间平均距离的关系。在理想气体模型中,压强与分子的平均动能和分子密集程度有关。例如,如果分子热运动的平均动能不变,分子间平均距离减小,那么压强会增大。
5. **晶体与非晶体**:晶体具有固定的熔点和规则的内部结构,呈现各向异性;非晶体没有固定熔点,其内部结构是无序的,各向同性。冰具有固定熔点,所以是晶体,但透明并不一定意味着是晶体,比如玻璃。
6. **热力学过程图**:题目中的图像是气体状态变化的示意图,通常用于分析气体的等压、等容、等温过程。吸热过程通常在p-V图中表现为沿着曲线向右上方移动,表示体积增大,压强下降,吸收热量。
7. **理想气体p-V图**:A→B等容,B→C等压,C→A等温,意味着气体经历了不同条件下的状态变化。等容过程中压强与温度成正比,等压过程中体积与温度成正比,等温过程中压强与体积成反比。由此可以分析气体在不同状态下的分子数、平均速率和压强特点。
8. **低温技术和热力学第三定律**:信息①中提到的低温技术确实可以达到非常低的温度,但不可能低于绝对零度,因为绝对零度是热力学温度的下限,无法达到。信息②关于同步卫星的发射位置是正确的。信息③虽然理论上光速可以减慢,但不会接近乌龟爬行速度。信息④描述了海洋温差发电,这是实际可行的技术。
9. **活塞与气体系统**:当环境温度升高,封闭气体的温度也会升高,根据理想气体状态方程,若体积不变,压强会增大。但由于缸套与活塞无摩擦,气体膨胀会导致活塞上移,气体对外界做功,内能增加。
10. **热力学第二定律的方向性**:热力学第二定律指出所有涉及热现象的宏观过程都具有方向性,即自然过程总是朝着熵增大的方向进行。
11. **理想气体熵与温度**:(1)当气泡从湖底上升到湖面,温度保持不变,气泡内的气体压强会减小,但由于温度不变,气体分子的平均动能和速率保持不变,熵(无序性的度量)会增加,因为气体分子有更多的空间分布。
(2)如果将气体视为理想气体,气泡上升过程中外部压强减小,气体膨胀,体积增大,而温度不变,因此气体熵增加。
这些题目涵盖了热力学、气体动力学、固体物理学等多个高中物理的重要知识点,包括热力学定律、理想气体行为、晶体与非晶体的性质、气体状态方程的应用、热力学过程的方向性和熵的概念等。