热力学第一定律_章节学习

1

题型：简答题

|

简答题

如图所示，一圆柱形气缸水平放置，一侧开口与外界相连，外界大气压强．用横截面积S=1×10-2m2的活塞密封一定质量的气体，最初封闭气体长度d=0.1m．现对气体缓慢加热，当气体吸收300J的热量时，封闭气体的长度增加为2d．气体可视为理想气体．活塞与缸壁间的摩擦不计．则在此过程中，是______（选填“气体对外界做功”或“外界对气体做功”），对应做功的大小为______J；气体的内能______（选填“增加”或“减小”）了______J．

正确答案

解：活塞缓慢右移，视为等压过程，

则气体对活塞做功 W=F△x=p0Sd=100J

根据热力学定律得：

△U=W+Q=-100+300=200J

故答案为：气体对外界做功 100 增加 200

解析

解：活塞缓慢右移，视为等压过程，

则气体对活塞做功 W=F△x=p0Sd=100J

根据热力学定律得：

△U=W+Q=-100+300=200J

故答案为：气体对外界做功 100 增加 200

1

题型：简答题

|

简答题

（模块3-3）

（1）下列说法正确的是______

A．只要外界对气体做功，气体内能一定增大

B．物体由气态变成液态的过程，分子势能减小

C．当分子间距离增大时，分子间引力增大，而分子间斥力减小

D．液体表面层的分子比液体内部的分子有更大的分子势能

（2）如图所示，弹簧一端固定于水平面上，另一端与质量为m的活塞拴接在一起，开口向下、质量为M的气缸与活塞一起封闭了一定质量的气体．气缸和活塞均可与外界进行热交换．若外界环境的温度缓慢降低，则封闭气体的体积将______（填“增大”、“减小”或“不变”），同时将______（填“吸热”、“放热”或“既不吸热，也不放热”）．

（3）某种油的密度为ρ，摩尔质量为M．取体积为V的油慢慢滴出，可滴n滴．将其中一滴滴在广阔水面上，形成面积为S的单分子油膜．试估算：①阿伏加德罗常数；②其中一滴油滴含有的分子数．

正确答案

解：（1）A、外界对气体做功，气体内能不一定增大，还要看吸放热情况．故A错误．

B．物体由气态变成液态的过程，温度不变，分子的平均动能不变，放出热量，根据热力学第一定律得知，分子势能减小．故B正确．

C．当分子间距离增大时，分子间引力同时减小．故C错误．

D．液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，分子表现为引力，分子势能随着分子距离的增大而增大，所以液体表面层的分子有更大的分子势能．故D正确．

故选BD

（2）由力学知识分析得到，封闭气体的压强不变，外界环境的温度缓慢降低，封闭气体的温度也缓慢降低，根据盖•吕萨克定律分析得知，封闭气体体积减小．此过程，外界对气体做功，内能减小，根据热力学第一定律得到，气体将放热．

（3）①油分子的直径为：

1摩尔油的体积为：

所以阿伏加德罗常数为：

②一滴油含有的分子数为：

故答案为：

（2）BD

（2）减小；放热

（3）①阿伏加德罗常数为；②一滴油含有的分子数为．

解析

解：（1）A、外界对气体做功，气体内能不一定增大，还要看吸放热情况．故A错误．

B．物体由气态变成液态的过程，温度不变，分子的平均动能不变，放出热量，根据热力学第一定律得知，分子势能减小．故B正确．

C．当分子间距离增大时，分子间引力同时减小．故C错误．

D．液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，分子表现为引力，分子势能随着分子距离的增大而增大，所以液体表面层的分子有更大的分子势能．故D正确．

故选BD

（2）由力学知识分析得到，封闭气体的压强不变，外界环境的温度缓慢降低，封闭气体的温度也缓慢降低，根据盖•吕萨克定律分析得知，封闭气体体积减小．此过程，外界对气体做功，内能减小，根据热力学第一定律得到，气体将放热．

（3）①油分子的直径为：

1摩尔油的体积为：

所以阿伏加德罗常数为：

②一滴油含有的分子数为：

故答案为：

（2）BD

（2）减小；放热

（3）①阿伏加德罗常数为；②一滴油含有的分子数为．

1

题型：简答题

|

简答题

（2011秋•南宁校级期末）一定量的气体，从外界吸收热量3.2×105J，内能增加4.3×105J，则气体对外界做功还是外界对气体做功？做了多少功？

正确答案

解：由热力学第一定律得：△U=W+Q，

得W=△U-Q=4.3×105J-3.2×105J=1.1×105J，

外界对气体做了1.1×105J的功；

答：外界对气体做功，外界对气体做了1.1×105J的功．

解析

解：由热力学第一定律得：△U=W+Q，

得W=△U-Q=4.3×105J-3.2×105J=1.1×105J，

外界对气体做了1.1×105J的功；

答：外界对气体做功，外界对气体做了1.1×105J的功．

1

题型：简答题

|

简答题

如图，筒长为20cm的注射器，固定在水平面上，横截面积为5cm2的光滑活塞，封闭了一定质量的理想气体，此时气柱长度为5cm，已知大气压为1×105Pa，现缓慢向外拉动活塞，拉力最大值为40N．

（1）试通过计算分析：温度不变，能否将活塞从筒中拉出？

（2）若温度不变，在拉动活塞的过程中，封闭气体吸热还是放热？简要说明理由．

正确答案

解：（1）由玻意耳定律得：

P1L1S=P2L2S

代入数据得：P2=2.5×104Pa；

对活塞有：P0S=F+P2S

解得：F=37.5N＜40N，故能拉出；

（2）向外拉活塞过程中，气体对外做功，气体温度不变，故内能不变；由热力学第一定律可知，气体吸热；

答：（1）可以将活塞从筒中拉出．

（2）封闭气体吸热．

解析

解：（1）由玻意耳定律得：

P1L1S=P2L2S

代入数据得：P2=2.5×104Pa；

对活塞有：P0S=F+P2S

解得：F=37.5N＜40N，故能拉出；

（2）向外拉活塞过程中，气体对外做功，气体温度不变，故内能不变；由热力学第一定律可知，气体吸热；

答：（1）可以将活塞从筒中拉出．

（2）封闭气体吸热．

1

题型：简答题

|

简答题

（1）人类对自然的认识是从宏观到微观不断深入的过程，以下说法正确的是______．

a．液晶的分子势能与体积有关

b．晶体的物理性质都是各向异性的

c．温度升高，每个分子的动能都增大

d．露珠呈球状是由于液体表面张力的作用

（2）气体温度计结构如图所示．玻璃测温泡A内充有理想气体，通过细玻璃管B和水银压强计相连．开始时A处于冰水混合物中，左管C中水银面在O点处，右管D中水银面高出O点h1=44cm．（已知外界大气压为1个标准大气压，1标准大气压相当于76cmHg）

（1）求恒温槽的温度；

（2）此过程A内气体内能______（填“增大”或“减小”），气体不对外做功，气体将______（填“吸热”或者“放热”）

正确答案

解：（1）a、液体分子之间的距离不同，液体分子之间的分子力大小就不同，所以分子势能就不同，所以液体的分子势能与体积有关，故a正确．

b、单晶体的物理性质具有各向异性，而多晶体的物理性质具有各向同性．故b错误．

c、温度越高分子的平均动能越大，但对于某个分子来说其分子动能反而可能减小，故温度对单个分子来说没有意义，故c错误．

d、由于液体表面张力的作用使液体的表面积收缩，是露珠呈球形．故d正确．

故选ad．

（2）①由于使C中水银面仍在O点处，故封闭气体的体积保持不变，即发生等容变化．冰水混合物的温度

T1=273K，此时封闭气体的压强P1=P0+h1=90cmHg

设待测恒温槽的温度T2，此时封闭气体的压强P2=P0+h2=120cmHg

根据查理定律得，=

解得T2=364K．

②气体体积保持不变，故分子势能保持不变，由于气体温度升高，所以A内气体分子的平均动能增大，故气体的内能增大．

根据热力学第一定律△U=Q+W，与气体体积保持不变，故W=0，由于气体的内能增大，故△U＞0，所以Q＞0，即气体从外界吸热．

故答案为：（1）ad

（2）①恒温槽的温度为364K．②增大；吸热．

解析

解：（1）a、液体分子之间的距离不同，液体分子之间的分子力大小就不同，所以分子势能就不同，所以液体的分子势能与体积有关，故a正确．

b、单晶体的物理性质具有各向异性，而多晶体的物理性质具有各向同性．故b错误．

c、温度越高分子的平均动能越大，但对于某个分子来说其分子动能反而可能减小，故温度对单个分子来说没有意义，故c错误．

d、由于液体表面张力的作用使液体的表面积收缩，是露珠呈球形．故d正确．

故选ad．

（2）①由于使C中水银面仍在O点处，故封闭气体的体积保持不变，即发生等容变化．冰水混合物的温度

T1=273K，此时封闭气体的压强P1=P0+h1=90cmHg

设待测恒温槽的温度T2，此时封闭气体的压强P2=P0+h2=120cmHg

根据查理定律得，=

解得T2=364K．

②气体体积保持不变，故分子势能保持不变，由于气体温度升高，所以A内气体分子的平均动能增大，故气体的内能增大．

根据热力学第一定律△U=Q+W，与气体体积保持不变，故W=0，由于气体的内能增大，故△U＞0，所以Q＞0，即气体从外界吸热．

故答案为：（1）ad

（2）①恒温槽的温度为364K．②增大；吸热．

1

题型：简答题

|

简答题

用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做了900J的功，同时汽缸向外散热210J，汽缸里的内能改变了多少？内能是增加还是减少？

正确答案

解：根据热力学第一定律得：压缩汽缸里的空气，对空气做了900J的功，W为正；同时汽缸向外散热210J，Q为负值；代入△U=W+Q可得，△U=900-210=690 J，正号表示内能增大．

答：汽缸里的内能改变了690J，内能是增加．

解析

解：根据热力学第一定律得：压缩汽缸里的空气，对空气做了900J的功，W为正；同时汽缸向外散热210J，Q为负值；代入△U=W+Q可得，△U=900-210=690 J，正号表示内能增大．

答：汽缸里的内能改变了690J，内能是增加．

1

题型：简答题

|

简答题

长时间旋转在恒温环境中的橡皮胎（可导热），胎内充有压强为P0，体积为V0的气体．在橡皮胎上压一重物，使其形变，胎内气体体积最终减小了△V，整个过程中橡皮胎对外界放出的热量为Q．不考虑气体分子势能．求：

（1）橡皮胎对气体做的功；

（2）胎内气体压强的变化量．

正确答案

解：（1）橡皮胎内气体体积变化前后温度不变，故气体内能不变化，由热力学第一定律可得：

W=Q

（2）由题意可得：

P0V0=P（V0-△V）

△P=P-P0

解得：△P=

答：（1）橡皮胎对气体做的功Q；

（2）胎内气体压强的变化量．

解析

解：（1）橡皮胎内气体体积变化前后温度不变，故气体内能不变化，由热力学第一定律可得：

W=Q

（2）由题意可得：

P0V0=P（V0-△V）

△P=P-P0

解得：△P=

答：（1）橡皮胎对气体做的功Q；

（2）胎内气体压强的变化量．

1

题型：简答题

|

简答题

如图所示，在竖直放置的圆柱形容器内用质量为m的活塞密封一部分气体，活塞与容器壁间可以无摩擦滑动，活塞的面积为S．现将整个装置放在大气压恒为p0的空气中，开始时气体的温度为T0，活塞与容器底的距离为h0．在气体从外界吸收热量Q的过程中，活塞缓慢上升d后再次平衡．则在此过程中密闭气体的内能增加了多少？

正确答案

解：活塞上升的过程，密闭气体克服大气压力和活塞的重力做功，所以外界对系统做为：

W=-（mg+P0S）d

根据热力学第一定律得密闭气体增加的内能为：

△U=Q+W=Q-（mg+P0S）d

答：在此过程中的密闭气体的内能增加了Q-（mg+P0S）d．

解析

解：活塞上升的过程，密闭气体克服大气压力和活塞的重力做功，所以外界对系统做为：

W=-（mg+P0S）d

根据热力学第一定律得密闭气体增加的内能为：

△U=Q+W=Q-（mg+P0S）d

答：在此过程中的密闭气体的内能增加了Q-（mg+P0S）d．

1

题型：简答题

|

简答题

（1）一定质量的理想气体经历如图1所示的一系列过程ab、bc、cd和da这四段过程在p-T图上都是直线段，其中ab的延长线通过坐标原点，bc垂直于ab，而cd平行于ab，由图可以判

断______

A．ab过程中气体体积不断减小

B．bc过程中气体体积不断减小

C．cd过程中气体体积不断增大

D．da过程中气体体积不断增大

（2）一定质量的气体从外界吸收了4.2×105J的热量，同时对外做了6×105J的功，问：

①物体的内能是增加了还是减少了，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小？

（3）在做“用油膜法估测分子的大小”实验中，油酸酒精溶液的浓度为每104mL溶液中有纯油酸6mL．用注射器量得1mL上述溶液中有液滴50滴．把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在坐标纸上，其形状如图2所示，坐标中正方形小方格的边长为20mm．求：

①油酸膜的面积是多少？

②每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少？

③根据上述数据，估测出油酸分子的直径是多少？

正确答案

解：（1）A、由理想气体状态方程整理得：p=，在P--T图象中b到a过程斜率不变，即气体的体积不变，故A错误；

B、由理想气体状态方程整理得：p=，可以判断图象上的各点与坐标原点连线的斜率即为，故BC正确；

D、da过程中，od，oa两线的斜率减小，气体的体积变大，所以D正确．

故选BCD

（2）①气体从外界吸热：Q=4.2×105J

气体对外做功：W=-6×105J

由热力学第一定律：△U=W+Q=-1.8×105J

△U为负，说明气体的内能减少了1.8×105J

②因为气体对外做功，所以气体体积膨胀分子间距增大分子力做负功，气体分子势能增加了．

③气体的内能减少，所以其分子的平均动能一定减少．

（3）①每个完整方格面积S1=4cm2，数出油膜面积约占56个完整方格（超过半个方格的进为一个方格，不足半个方格的舍去），故其面积为：

S=56S1=224cm2=2.24×10-2m2

②每一滴油酸溶液中含油酸体积

V=mL=1.2×10-5mL=1.2×10-11m3．

③将油膜看成单层油酸分子紧密排列而成，则油膜厚度即等于其分子直径，即

d=cm=5.4×10-8cm=5.4×10-10m．

故答案为：（1）BCD；

（2）①减少1.8×105J

②因为气体对外做功，所以气体体积膨胀分子间距增大分子力做负功，气体分子势能增加了．

③气体内能减少，气体分子势能增加，说明气体分子的平均动能一定减少了．

（3）①2.4×10-2m2

②1.2×10-11m3

③5×10-10m．

解析

解：（1）A、由理想气体状态方程整理得：p=，在P--T图象中b到a过程斜率不变，即气体的体积不变，故A错误；

B、由理想气体状态方程整理得：p=，可以判断图象上的各点与坐标原点连线的斜率即为，故BC正确；

D、da过程中，od，oa两线的斜率减小，气体的体积变大，所以D正确．

故选BCD

（2）①气体从外界吸热：Q=4.2×105J

气体对外做功：W=-6×105J

由热力学第一定律：△U=W+Q=-1.8×105J

△U为负，说明气体的内能减少了1.8×105J

②因为气体对外做功，所以气体体积膨胀分子间距增大分子力做负功，气体分子势能增加了．

③气体的内能减少，所以其分子的平均动能一定减少．

（3）①每个完整方格面积S1=4cm2，数出油膜面积约占56个完整方格（超过半个方格的进为一个方格，不足半个方格的舍去），故其面积为：

S=56S1=224cm2=2.24×10-2m2

②每一滴油酸溶液中含油酸体积

V=mL=1.2×10-5mL=1.2×10-11m3．

③将油膜看成单层油酸分子紧密排列而成，则油膜厚度即等于其分子直径，即

d=cm=5.4×10-8cm=5.4×10-10m．

故答案为：（1）BCD；

（2）①减少1.8×105J

②因为气体对外做功，所以气体体积膨胀分子间距增大分子力做负功，气体分子势能增加了．

③气体内能减少，气体分子势能增加，说明气体分子的平均动能一定减少了．

（3）①2.4×10-2m2

②1.2×10-11m3

③5×10-10m．

1

题型：简答题

|

简答题

（1）以下说法正确的是______ （填入选项前面的英文代号，全对的得6分，漏选一个扣1分，错选一个扣1分，全选不得分）

A．分子的热运动是指物体内部分子的无规则运动

B．碎玻璃不能拼在一起，是由于分子间存在着斥力

C．物体做加速运动时速度越来越大，物体内分子的平均动能也越来越大

D．液晶既有液体的流动性，又具有光学各向异性

E．在轮胎爆裂这一短暂过程中，气体膨胀，温度下降

F．在完全失重的情况下，熔化的金属能够收缩成标准的球形

（2）如图是用导热性能良好的材料制成的气体实验装置，封闭有一定质量的理想气体，若用力缓慢向下推动活塞，使活塞向下移一段距离，不计活塞与气缸内壁间的摩擦，环境温度保持不变．由此可以判断，被封闭气体的内能______（填不变或改变），体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体______热（填吸或放）．

正确答案

解：（1）A、分子的热运动是指物体内部分子的无规则运动，A正确；

B、碎玻璃不能拼在一起，是由于分子力是短程力，B错误；

C、平均动能由温度决定，与机械运动的速度无关，C错误；

D、液晶既有液体的流动性，又具有光学各向异性D正确；

E、在轮胎爆裂这一短暂过程中，气体膨胀，温度下降，E正确；

F、在完全失重的情况下，在液体表面张力的作用下，熔化的金属能够收缩成标准的球形，F正确；

故选ADEF

（2）理想气体的内能由温度决定，环境温度保持不变．由此可以判断，被封闭气体的内能不变，体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体放热

故答案为（1）ADEF．（2）不变；放．

解析

解：（1）A、分子的热运动是指物体内部分子的无规则运动，A正确；

B、碎玻璃不能拼在一起，是由于分子力是短程力，B错误；

C、平均动能由温度决定，与机械运动的速度无关，C错误；

D、液晶既有液体的流动性，又具有光学各向异性D正确；

E、在轮胎爆裂这一短暂过程中，气体膨胀，温度下降，E正确；

F、在完全失重的情况下，在液体表面张力的作用下，熔化的金属能够收缩成标准的球形，F正确；

故选ADEF

（2）理想气体的内能由温度决定，环境温度保持不变．由此可以判断，被封闭气体的内能不变，体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体放热

故答案为（1）ADEF．（2）不变；放．

热门试卷

正确答案

解析

正确答案

解析

正确答案

解析

正确答案

解析

正确答案

解析

正确答案

解析

正确答案

解析

正确答案

解析

正确答案

解析

正确答案

解析