- 热力学第一定律
- 共1851题
如图所示,在常态下用一活塞封闭有一定量空气,活塞与气缸壁间光滑,气缸导热良好,活塞重力不计,已知气体体积为V0,压强为P0.
(1)现使环境压强不变,温度缓慢升高,最终被封闭气体体积变为2V0,此过程气体从外界吸收热量为Q1,对于气体在此过程中的下列说法正确的是______
A.密闭气体分子间的作用力增大,使活塞上移.
B.密闭气体的分子平均动能增加
C.该密闭气体的压强是由于气体重力而产生的
D.该密闭气体的体积是所有气体分子的体积之和
(2)若使该气体先等温膨胀变为2V0,再等容升压使其压强变为P0,则此过程气体吸收热量为Q2,则Q1,Q2的大小关系是Q1______Q2.(选填“<”、“=”或“>”)
(3)若已知气体在原来状态下的密度为1.29kg/m3,体积V0=450cm3,空气的摩尔质量M=0.029kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.0×1023mol-1,则被封闭空气的分子个数约是多少?(保留一位有效数字)
正确答案
解析
解:(1)A、气体分子间的作用力很小,活塞重力不计,由于封闭气体的压强等于大气压,保持不变,温度升高,体积增大,则活塞上移,故A错误.
B、温度是分子平均动能的标志,温度升高,密闭气体的分子平均动能增加.故B正确.
C、密闭气体的压强不是由于气体重力而产生的,而是由于大量气体分子频率碰撞器壁产生的,故C错误.
D、由于气体分子间距离较大,所以密闭气体的体积大于所有气体分子的体积之和.故D错误.
故选:B
(2)本题中间的变换过程不必要去理会,只看初始状态和最终状态,气体的质量始终没变,三个初始状态P、V、T一样,终了状态的P、V一样,都是一个大气压、体积2V0,就只剩温度T了,根据理想气体状态方程=c:①等压膨胀到2V0,温度为原来的2倍,W′=pV0,吸收的热量为Q1,内能的变化为△U1.
②等温膨胀变为2V0,压强变为原来的一半,再等容升压使其恢复成一个标准大气压,终态温度是初始温度的2倍,对外做功W=,根据热力学第一定律知:△U1=△U2,Q1>Q2.
(3)被封闭的空气质量为 m=ρV0
分子个数为 n=NA=
NA=
×6.0×1023=1×1022(个)
故答案为:(1)B;(2)>;(3)被封闭空气的分子个数约为1×1022个.
一定质量的理想气体从外界吸收了4.2×105J的热量,同时气体对外做了6×105 J的功,问:
(1)物体的内能如何变化?变化多少?
(2)这部分理想气体的压强如何变化?(回答“增大””减小”还是“不变”)
正确答案
解析
解:(1)由热力学第一定律:△U=W+Q
可得:△U=-6.0×105+4.2×105=-1.8×105J,
气体内能减少:1.8×105J.
(2)理想气体气体内能减小,温度T降低,
由于气体对外做功,气体体积V增大,
由理想气体状态方程:=C可知:气体压强p减小;
答:(1)理想气体的气体内能减少了1.8×105J.
(2)这部分理想气体的压强减小
如图所示,一绝热容器(与外界没有热交换)被隔板K隔开成a、b两部分,a内有一定量的稀薄气体,b内为真空.抽开隔板K后,a内气体进入b,最终达到平衡状态.在此过程中( )
正确答案
解析
解:稀薄气体向真空扩散没有做功,W=0;
绝热容器内的稀薄气体与外界没有热传递,Q=0,W=0,则根据热力学第一定律得知内能不变;故C正确,ABD错误.
故选:C
某校开展探究性课外活动,一同学用如图所示的装置研究气体压强、体积、温度三量之间的关系.该同学选用导热良好的汽缸开口向下,内有理想气体,汽缸固定不动,缸内活塞可自由移动且不漏气.把一温度计通过缸底小孔插入缸内,插口处密封良好,活塞下挂一个沙桶,沙桶装满沙子时活塞恰好静止.现给沙桶底部钻一个小洞,细沙缓慢漏出,外部温度恒定不变,则( )
正确答案
解析
解:气缸内气体的压强p=p0-,由于G减小,则p增大,由于气缸导热良好,环境温度不变,则气体温度不变,内能不变,由玻意耳定律pV=C可知,气体体积V减小,外界对气体做功;
故选:B
空气压缩机在一次压缩过程中,活塞对气缸中的气体做功为2.0×105J,同时气体的内能增加了1.5×105J.试问:此压缩过程中,气体______(填“吸收”或“放出”)的热量等于______J.
正确答案
解析
解:根据热力学第一定律△U=Q+W,活塞对气缸中的气体做功为W=3.0×105 J,气体内能增加了2.5×105J,根据公式为:△U=Q+W.放出热量为Q=5.0×104J.
故答案为:放出,5×l04.
一活塞在压缩气体时做了80J的功,气缸内的气体内能同时增加了20J,则气缸内气体是吸热还是放热?其值为多少?( )
正确答案
解析
解:由题,已知W=80J,△U=20J,根据热力学第一定律△U=W+Q得
Q=△U-W=20J-80J=-60J<0
所以气体放热60J,
故选B.
如图所示,A、B两球完全相同,分别浸没在水和水银的同一深度内,A、B球用同一种特殊的材料制作,当温度稍微升高时,球的体积明显地增大,如果水和水银的初温及缓慢升高后的末温都相同,且两球膨胀后体积也相等,两球也不再上升,则( )
正确答案
解析
解:A、B两球初末状态完全相同,故内能变化量△U相同;B球膨胀对水银做的功大于A球膨胀对水做的功,由热力学第一定律△U=W+Q,所以B球吸收的热量大于A球吸收的热量,故B正确.
答案:B
一个物体的内能增加了30J.如果物体跟周围环境不发生热交换,周围环境对物体做______J的功.如果周围环境对物体没有做功,需要传给物体______J热量.
正确答案
30
30
解析
解:一个物体的内能增加了30J.△U=30J;如果物体跟周围环境不发生热交换,则Q=0,所以得:W=30J,即周围环境对物体做 30J的功.
如果周围环境对物体没有做功,则W=0,所以Q=30J,需要传给物体30J的热量.
故答案为:30,30
下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、物体吸热时,若同时对外做功,且做功值大于吸收的热量,则内能减小,故A错误,C正确;
B、外界对物体做功时,物体同时散热,则内能不一定增加,故B错误;
D、内能包括分子动能和势能,温度不变说明分子平均动能不变,但分子势能可能变化,内能也可能变化,故D错误;
故选:C.
消防车停于水平地面上,在缓缓放水的过程中,若车胎不漏气,胎内气体温度不变,不计气体分子势能,则胎内气体( )
正确答案
解析
解:A、胎内气体温度不变,温度是分子平均动能的标志,故分子平均动能不变,故A错误;
B、胎内气体经历了一个温度不变,压强减小,由理想气体状态方程可知,气体体积变大,故气体对外界做正功,B正确;
C在缓缓放水的过程中,胎内气体压强减小,温度不变,分子对胎内壁单位面积上的撞击力增减小,C错误;
D、不计分子势能,分子平均动能不变,故气体内能不变,故D错误;
故选:B.
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