- 热力学第一定律
- 共122题
（1）关于热力学定律，下列说法正确的是_________（填入正确选项前的字母）。
A为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量
B对某物体做功，必定会使该物体的内能增加
C可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功
D不可能使热量从低温物体传向高温物体
E功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程
（2）
如图，由U形管和细管连接的玻璃泡A、B和C浸泡在温度均为0°C的水槽中，B的容积是A的3倍。阀门S将A和B两部分隔开。A内为真空，B和C内都充有气体。U形管内左边水银柱比右边的低60mm。打开阀门S，整个系统稳定后，U形管内左右水银柱高度相等。假设U形管和细管中的气体体积远小于玻璃泡的容积。
（i）求玻璃泡C中气体的压强（以mmHg为单位）
（ii）将右侧水槽的水从0°C加热到一定温度时，U形管内左右水银柱高度差又为60mm，求加热后右侧水槽的水温。
正确答案
解析
（2）（i）在打开阀门S前，两水槽水温均为T0=273K。设玻璃泡B中气体的压强为p1，体积为VB，玻璃泡C中气体的压强为pC，依题意有
式中Δp=60mmHg，打开阀门S后，两水槽水温仍为T0，玻璃泡C中气体根据题意其体积也没有改变，则C中气体的压强也没有改变仍为pC，设玻璃泡B中气体的压强为pB。有
玻璃泡A和B中气体的体积为
V2=VA+VB ③
玻璃泡B中气体经历了一个等温过程，根据玻意耳定律得
p1VB=pBV2 ④
联立①②③④式，并代入题给数据得
（ii）当右侧水槽的水温加热至
玻璃泡C的气体体积不变，根据查理定理得
联立②⑤⑥⑦式，并代入题给数据得
知识点
（1）为了将空气装入气瓶内，现将一定质量的空气等温压缩，空气可视为理想气体，下列图象能正确表示该过程中空气的压强p和体积V关系的是 。
（2）在将空气压缩装入气瓶的过程中，温度保持不变，外界做了24kJ的功，现潜水员背着该气瓶缓慢地潜入海底，若在此过程中，瓶中空气的质量保持不变，且放出了5kJ的热量，在上述两个过程中，空气的内能共减小 kJ，空气 （选填“吸收”或“放出”）的总能量为 kJ。
（3）已知潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为1.3kg/
正确答案
（1）B
（2）5；放出；
（3）3×1022
解析
（1）
（2）根据热力学第一定律W+Q=△U，第一阶段W1=24J，△U1=0，所以Q1=-24J，放热；第二阶段W2=0，△U2=-5J，所以Q2=-5J，放热；所以Q= Q1+Q2=29J，放热。△U=-5J，即减少5J。
（3）设空气的摩尔质量为M，在海底和岸上的密度分别为
知识点
某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由气缸和活塞组成，开箱时，密闭于气缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图所示，在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间相互作用，则缸内气体
正确答案
解析
气体膨胀，体积增大对外做功；由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，由于是绝热过程，故气体内能减少，气体温度降低，分子的平均动能减小。
知识点
一种海浪发电机的气室如图所示。工作时，活塞随海浪上升或下降，改变气室中空气的压强，从而驱动进气阀门和出气阀门打开或关闭。气室先后经历吸入、压缩和排出空气的过程，推动出气口处的装置发电。气室中的空气可视为理想气体。
(1)压缩过程中，两个阀门均关闭。若此过程中，气室中的气体与外界无热量交换，内能增加了3. 4×104 J，则该气体的分子平均动能 (选填“增大”、“减小”或“不变”)，活塞对该气体所做的功 (选填“大于”、“小于”或“等于”)3. 4×104 J。
(2)上述过程中，气体刚被压缩时的温度为27℃，体积为0. 224m3，压强为1个标准大气压。已知1 mol气体在1个标准大气压、0℃时的体积为22. 4L，阿伏加德罗常数NA=6. 02×1023 mol-1。计算此时气室中气体的分子数。(计算结果保留一位有效数字)
(3)下列对理想气体的理解，正确的有 。
正确答案
解析
（1）根据热力学第一定律可知改变气体的内能的方式是做功和热传递，与外界绝热的情况下，对气体做功，气体的内能增加，又因为气体的内能由温度决定，所以温度升高，气体分子热运动加剧，分子平均动能增大；由：
（2）设气体在标准状态时的体积为V1，等压过程：
气体物质的量：
解得
代入数据得：
（3）理想气体是指气体本身的体积和分子间作用力都忽略不计的气体，是一种理想模型，A项正确；B项错误；理想气体的内能只有气体的温度决定，C项错误；理想气体在任何情况下都严格遵守三大定律，D项正确。
知识点
（1）以下说法正确的是 。
a，水的饱和汽压随温度的升高而增大
b，扩散现象表明，分子在永不停息地运动
c，当分子间距离增大时，分子间引力增大，分子间斥力减小
d，一定质量的理想气体，在等压膨胀过程中，气体分子的平均动能减小
（2）如图所示，粗细均匀、导热良好、装有适量水银的U型管竖直放置，右端与大气相通，左端封闭气柱长
①求稳定后低压舱内的压强（用“cmHg”做单位）
②此过程中左管内的气体对外界 （填“做正功”“做负功”“不做功”），气体将 （填“吸热”或放热“）。
正确答案
见解析。
解析
（1）ab 当分子间距离增大时，分子间引力减小，分子间斥力也减小，选项c错误；一定质量的理想气体，在等压膨胀过程中，温度升高，气体分子的平均动能增大，选项d错误。
（2）①设U型管横截面积为S，右端与大气相通时左管中封闭气体压强为
由几何关系得
联立①②③④⑤⑥式，代入数据得
②做正功；吸热
知识点
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