《2025年资源库高中物理人教版》

例617 [湖南新高考]
利用“涡流效应”可实现冷热气体的分离。如图1-25-13,一冷热气体分离装置由喷嘴、涡流室、环形管、分离挡板和冷热两端管等构成。高压氮气由喷嘴切向流入涡流室中,然后以螺旋方式在环形管中向右旋转前进,分子热运动速率较小的气体分子将聚集到环形管中心部位,而分子热运动速率较大的气体分子将聚集到环形管边缘部位。气流到达分离挡板处时,中心部位气流与分离挡板碰撞后反向,从$A$端流出,边缘部位气流从$B$端流出。下列说法正确的是(ABE)

A.$A$端为冷端,$B$端为热端

B.$A端流出的气体分子热运动平均速率一定小于B$端流出的
C.$A端流出的气体内能一定大于B$端流出的
D.该装置气体进出的过程满足能量守恒定律,但违背了热力学第二定律
E.该装置气体进出的过程既满足能量守恒定律,也满足热力学第二定律
【解析】
由题意可知分子热运动速率较大的气体分子将聚集到环形管边缘部位,从$B$端流出,分子热运动速率较小的气体分子将聚集到环形管中心部位,中心部位气流与分离挡板碰撞后反向,从$A$端流出,根据温度是分子平均动能的标志可知,$B$端为热端,$A$端为冷端,$A端流出的气体分子热运动平均速率一定小于B$端流出的,A、B正确；由上述分析知从$A端流出的气体分子平均动能小于从B$端流出的,内能还与分子数有关,则不能得出$A端流出的气体内能一定大于B$端流出的气体内能的结论,C错误；该装置不违背热力学第二定律,D错误,E正确。

【答案】
ABE

答案： ABE