- 热力学第一定律
- 共1851题
如图甲所示,取一支大容量的注射器,拉动活塞吸进一些乙醚,用橡皮帽把小孔堵住,迅速向外拉动活塞到一定程度时,注射器里的液态乙醚消失而成为气态,此时注射器中的温度______(“升高”、“降低”或“不变”),乙醚气体分子的速率分布情况最接近图乙中的______线(“A”、“B”、“C”).图中f(v)表示速率v处单位速率区间内的分子数百分率.
正确答案
解:向外拉动活塞到一定程度时,注射器里的体积增大对外做功,故W<0;
迅速向外拉动活塞,乙醚挥发吸收热量,即Q<0;
根据△U=W+Q,内能减小,气体温度降低;
速率分布情况最接近图乙中的C,因为中等速率的分子比例最大.
故答案为:降低,C.
解析
解:向外拉动活塞到一定程度时,注射器里的体积增大对外做功,故W<0;
迅速向外拉动活塞,乙醚挥发吸收热量,即Q<0;
根据△U=W+Q,内能减小,气体温度降低;
速率分布情况最接近图乙中的C,因为中等速率的分子比例最大.
故答案为:降低,C.
一定质量的气体从外界吸收了4.2×105J的热量,同时气体对外做了6×105J的功,问:
(1)物体的内能是增加还是减少?变化量是多少?
(2)分子势能是增加还是减少?
(3)分子的平均动能是增加还是减少?
正确答案
解:(1)气体从外界吸热为:Q=4.2×105J
气体对外做功:W=-6×105J
由热力学第一定律:△U=W+Q=(-6×105)+(4.2×105J)=-1.8×105J
△U为负,说明气体的内能减少了
所以,气体内能减少了1.8×105J.
(2)因为气体对外做功,所以气体的体积膨胀,分子间的距离增大了,分子力做负功,气体分子势能增加了.
(3)因为气体内能减少,同时气体分子势能增加,说明气体分子的平均动能一定减少了.
答:(1)气体内能减少了1.8×105J. (2)气体分子势能增加了;(3)气体分子的平均动能一定减少了
解析
解:(1)气体从外界吸热为:Q=4.2×105J
气体对外做功:W=-6×105J
由热力学第一定律:△U=W+Q=(-6×105)+(4.2×105J)=-1.8×105J
△U为负,说明气体的内能减少了
所以,气体内能减少了1.8×105J.
(2)因为气体对外做功,所以气体的体积膨胀,分子间的距离增大了,分子力做负功,气体分子势能增加了.
(3)因为气体内能减少,同时气体分子势能增加,说明气体分子的平均动能一定减少了.
答:(1)气体内能减少了1.8×105J. (2)气体分子势能增加了;(3)气体分子的平均动能一定减少了
在汶川灾区一青年为防止液化石油气罐在烈日的曝晒下发生爆炸,将液化石油气罐的一部分埋入土中,并在其周围倒插了几个装满水的啤酒瓶,如图所示.
(1)液体石油气在常温下装入罐中时,采取______方法使气体液化.
(2)罐中的液化石油气在阳光照射下温度升高,内能______,压强______,容易发生爆炸.
(3)瓶中的水缓慢流入土中,在逐渐______的过程中要______热量,可以降低液化石油气罐的温度,保证安全.
正确答案
解:(1)常温下说明温度没有改变,使气体液化的方式就一定是压缩体积;
(2)在阳光下照射,罐内的液化石油气吸收热量,温度升高,内能增加,分子运动剧烈,压强增大;
(3)瓶中的水缓慢流入土中,水分在蒸发时吸收热量,可以降低液化石油气罐的温度.
故答案为:(1)压缩体积;(2)增加,增大;(3)蒸发,吸收.
解析
解:(1)常温下说明温度没有改变,使气体液化的方式就一定是压缩体积;
(2)在阳光下照射,罐内的液化石油气吸收热量,温度升高,内能增加,分子运动剧烈,压强增大;
(3)瓶中的水缓慢流入土中,水分在蒸发时吸收热量,可以降低液化石油气罐的温度.
故答案为:(1)压缩体积;(2)增加,增大;(3)蒸发,吸收.
如图所示,用销钉固定的导热活塞把水平放置的导热气缸分隔成容积相同的两部分,分别封闭着A、B两部分理想气体:A部分气体压强为PA0=2.5×105 Pa,B部分气体压强为PB0=1.5×105 Pa.现拔去销钉,待活塞重新稳定后,(外界温度保持不变,活塞与气缸间摩擦可忽略不计,整个过程无漏气发生)
①求此时A部分气体体积与原来体积之比;
②判断此过程中A部分气体是吸热还是放热,并简述理由.
正确答案
解:①设A气体的体积为V,由玻意耳定律得:
PAV=PA′(V+△V),
PBV=PB(V-△V),
PA=PB,解得:△V=V,
A部分气体体积与原来的体积之比为5:4;
②A部分气体温度不变,气体内能不变,气体体积变大,气体膨胀对外做功,由热力学第一定律可得:气体从外界吸收热量.
答:①求此时A部分气体体积与原来体积之比为5:4;
②A部分气体是吸热.
解析
解:①设A气体的体积为V,由玻意耳定律得:
PAV=PA′(V+△V),
PBV=PB(V-△V),
PA=PB,解得:△V=V,
A部分气体体积与原来的体积之比为5:4;
②A部分气体温度不变,气体内能不变,气体体积变大,气体膨胀对外做功,由热力学第一定律可得:气体从外界吸收热量.
答:①求此时A部分气体体积与原来体积之比为5:4;
②A部分气体是吸热.
[物理--选修3-3]
(1)下列说法不正确的是______.(填入正确选项前的字母)
A.露珠呈球形,是由于表面张力作用的结果
B.若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变,则在此过程中气泡内气体的体积将增加
C.单晶体和多晶体有固定的熔点,非晶体没有固定的熔点
D.单晶体和多晶体物理性质是各向异性的,非晶体是各向同性的
(2)在如图所示的气缸中,用质量不计的活塞封闭了一定质量的气体.外界对活塞做功为l1J,气体向外散热为10J.则此过程中被封闭气体的内能______.(填选项前的编号)
A.不变 B.增加1J C.增加10J D.增加21J.
正确答案
解:A.露珠呈球形,是由于表面张力作用的结果,故A正确.
B、若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变,则在此过程中气泡内气体的体积将增加,故B正确.
C.单晶体和多晶体有固定的熔点,非晶体没有固定的熔点,故C正确.
D.单晶体的物理性质是各向异性的,而多晶体和非晶体是各向同性的,故D错误.
本题选不正确的故选D.
(2)外界对活塞做功为l1J,气体向外散热为10J,
根据热力学第一定律△U=W+Q得
△U=+11-10=1J
所以内能增加1J,故选B.
故答案为:(1)D (2)B
解析
解:A.露珠呈球形,是由于表面张力作用的结果,故A正确.
B、若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变,则在此过程中气泡内气体的体积将增加,故B正确.
C.单晶体和多晶体有固定的熔点,非晶体没有固定的熔点,故C正确.
D.单晶体的物理性质是各向异性的,而多晶体和非晶体是各向同性的,故D错误.
本题选不正确的故选D.
(2)外界对活塞做功为l1J,气体向外散热为10J,
根据热力学第一定律△U=W+Q得
△U=+11-10=1J
所以内能增加1J,故选B.
故答案为:(1)D (2)B
如图所示p-V图中,一定质量的理想气体由状态A经过ACB过程至状态B,气体对外做功280J,放出热量410J;气体又从状态B经BDA过程回到状态A,这一过程中气体对外界做功200J.
求:(1)ACB过程中气体的内能是增加还是减少?变化量是多少?
(2)BDA过程中气体是吸热还是放热?吸收或放出的热量是多少?
正确答案
解:(1)ACB过程内能增加
ACB过程中 W1=-280J,Q1=410J
由热力学第一定律 UB-UA=W1+Q1=130J
气体内能的变化量为130J
(2)BDA过程中气体放热
因为一定质量理想气体的内能只是温度的函数,BDA过程中气体内能变化量
UA-UB=-130J
由题知=200J
由热力学第一定律 UA-UB=W2+Q2
Q2=-330J
放出热量330J
答:(1)ACB过程中气体内能的增加130J
(2)BDA过程中气体是放出热量330J
解析
解:(1)ACB过程内能增加
ACB过程中 W1=-280J,Q1=410J
由热力学第一定律 UB-UA=W1+Q1=130J
气体内能的变化量为130J
(2)BDA过程中气体放热
因为一定质量理想气体的内能只是温度的函数,BDA过程中气体内能变化量
UA-UB=-130J
由题知=200J
由热力学第一定律 UA-UB=W2+Q2
Q2=-330J
放出热量330J
答:(1)ACB过程中气体内能的增加130J
(2)BDA过程中气体是放出热量330J
如图,一集热箱里面封闭着一定量的气体,集热板作为箱的活塞且始终正对着太阳,其面积为S,在t时间内集热箱里气体膨胀对牙做功的数值为W,其内能增加了△U,不计封闭气体向外散的热,已知照射到集热板上太阳光的能量为50%被箱内气体吸收,求:
①这段时间内的集热箱里气体共吸收的热量;
②太阳光照在集热板单位面积上的辐射功率.
正确答案
解:①设这段时间内集热箱里气体共吸收的热量为E,根据热力学第一定律得:
50%E-W=△U,得到E=2(W+△U)
②太阳光照在集热板单位面积上的辐射功率P==
.
答:①这段时间内集热箱里气体共吸收的热量为2(W+△U).②太阳光照在集热板单位面积上的辐射功率
解析
解:①设这段时间内集热箱里气体共吸收的热量为E,根据热力学第一定律得:
50%E-W=△U,得到E=2(W+△U)
②太阳光照在集热板单位面积上的辐射功率P==
.
答:①这段时间内集热箱里气体共吸收的热量为2(W+△U).②太阳光照在集热板单位面积上的辐射功率
在一个恒定标准大气压P=1.0×105 Pa下,水在沸腾时,1g的水由液态变成同温度的气态,其体积由1.0cm3变为1701cm3.已知水的汽化热为L=2264J/g.则体积膨胀时气体对外做的功为______;气体吸收的热量为______;气体的内能变化量为______.
正确答案
解:已知水的汽化热为L=2264J/g.1g的水由液态变成同温度的气态,
所以气体吸收的热量是2264J
在一个恒定标准大气压P=1.0×105 Pa下,其体积由1.0cm3变为1701cm3.
所以体积膨胀时气体对外做的功为170J
根据热力学第一定律△U=W+Q得
△U=-170J+2264J=2094J
故答案为:170J,2264J,2094J.
解析
解:已知水的汽化热为L=2264J/g.1g的水由液态变成同温度的气态,
所以气体吸收的热量是2264J
在一个恒定标准大气压P=1.0×105 Pa下,其体积由1.0cm3变为1701cm3.
所以体积膨胀时气体对外做的功为170J
根据热力学第一定律△U=W+Q得
△U=-170J+2264J=2094J
故答案为:170J,2264J,2094J.
[物理--选修3-3](本题共有两小题,每小题只有一个项符合题意)
(1)关于热现象和热学规律,以下说法中正确的是______
A.布朗运动就是液体分子的运动
B.物体的温度越高,分子平均动能越大
C.分子间的距离增大,分子间的引力减小,分子间的斥力增加
D.第二类永动机不可能制成的原因是违反了能量守恒定律
(2)在光滑的水平面上运动的物体,其温度与环境温度相同,在它受到一个与速度同方向的推力作用的过程中,用△E 表示内能的变化,△EK表示动能的变化.下列结论中正确的是______
A.用热力学第一定律分析得△EK=0 B.用热力学第一定律分析得△E>0
C.用能量守恒分析得△EK>0,△E<0 D.用动能定理分析得△EK>0.
正确答案
解:(1)A、布朗运动是指固体微粒的无规则运动,是由液体分子撞击产生的,因此反应了液体分子的无规则运动,故A错误;
B、温度是分子平均动能的标志,物体的温度越高,分子平均动能越大,故B正确;
C、分子之间的引力和斥力变化规律是相同的,距离变化对斥力影响大,分子间的距离增大,分子间的引力、斥力都减小,故C错误;
D、第二类永动机不可能制成的原因是因为其违法了热力学第二定律,故D错误.
故选B.
(2)内能变化和动能变化是完全不同的两个概念,物体的温度不变,体积不变,因此物体分子的平均动能不变,分子势能不变,故其内能不变;物体在外力作用下逐渐加速,外力做正功,因此其动能增加,故ABC错误,D正确.
故选D.
解析
解:(1)A、布朗运动是指固体微粒的无规则运动,是由液体分子撞击产生的,因此反应了液体分子的无规则运动,故A错误;
B、温度是分子平均动能的标志,物体的温度越高,分子平均动能越大,故B正确;
C、分子之间的引力和斥力变化规律是相同的,距离变化对斥力影响大,分子间的距离增大,分子间的引力、斥力都减小,故C错误;
D、第二类永动机不可能制成的原因是因为其违法了热力学第二定律,故D错误.
故选B.
(2)内能变化和动能变化是完全不同的两个概念,物体的温度不变,体积不变,因此物体分子的平均动能不变,分子势能不变,故其内能不变;物体在外力作用下逐渐加速,外力做正功,因此其动能增加,故ABC错误,D正确.
故选D.
如图所示,某种自动洗衣机进水时,洗衣机缸内水位升高,与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气,通过压力传感器感知管中的空气压力,从而水位缓慢升高时(认为细管内空气温度不变),空气______(选填“吸收”或“放出”)热量;当洗完衣服缸内水位迅速降低时,空气内能______(选填“增加”或“减小).
正确答案
解:当洗衣机的水位升高时,封闭的空气的压强增大,由于气体的温度保持不变,根据波意耳定律可得,PV=K,所以气体的体积要减小,外界对气体做功,该过程中气体的温度不变,所以空气会放出热量.当洗完衣服缸内水位迅速降低时,空气对外做功,由于来不及吸收热量,所以空气内能减小.
故答案为:放出,减小
解析
解:当洗衣机的水位升高时,封闭的空气的压强增大,由于气体的温度保持不变,根据波意耳定律可得,PV=K,所以气体的体积要减小,外界对气体做功,该过程中气体的温度不变,所以空气会放出热量.当洗完衣服缸内水位迅速降低时,空气对外做功,由于来不及吸收热量,所以空气内能减小.
故答案为:放出,减小
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