如图所示,这是中国传统玩具饮水鸟。在鸟的面前放上一杯水,用手把鸟嘴浸到水里, “ 喝 ” 了一口后,又直立起来。之后,无需人的干预,小鸟直立一会儿就会自己俯下身去使鸟嘴浸入水中 “ 喝 ” 水,然后又会直立起来。就这样周而复始,小鸟不停地点头喝水,成为一台神奇的 “ 永动机 ” 。根据所学物理知识,试分析饮水鸟上下运动的能量来源: _______________ 。当水杯中的水干了之后,小鸟还能上下运动吗? _________ (填 “ 能 ” 或 “ 不能 ” )。
内能 不能
【详解】 [1][2] 饮水鸟的结构如图所示,其大致原理是先在鸟嘴上滴一些水,水分蒸发吸热使得头部气压小于肚子的气压,从而使肚子中的部分液体被压入头部,使重心上移,鸟的身体变得不稳开始倾斜,倾斜的过程中肚子中的玻璃管口脱离液面,从而使头部的液体又回流到肚子中,使鸟身体再回到开始时的竖直状态,而刚才倾斜的过程中鸟嘴刚好又沾到了水,之后鸟回到竖直状态后,鸟嘴的水分蒸发,重复刚才的过程。综上所述,饮水鸟上下运动的能量来源是周围空气的内能,当水杯中的水干了之后,由于不能造成头部和肚子的压强差,小鸟显然不能再上下运动了。
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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