- 热力学第一定律
- 共1851题
用4根相同的金属杆制成Y形端点固定了三个同样的大金属球,温度分别为t1=0℃,t2=50℃,t3=100℃(如图),金属杆与球与另外的金属杆良好的热接触,过一会发现1球的温度变为0.2℃,如果不考虑与外界有热交换且杆的热传导功率与其两端的温差成正比,则2号球的温度降低______℃;3号球的温度降低______℃(已知杆的热容小至可以忽略,系统与周围没有热交换,杆的热传导功率与其两端的温度差成正比)
正确答案
解:因为4根相同的金属杆的热容小至可以忽略,再根据题意:
所以,100℃的球对0℃的球的传导的功率:
100℃的球对50℃的球的传导的功率:
50℃的球对0℃的球的传导的功率:
由于三个球是相同的,所以它们变化相等的内能时,温度的变化也是相等的,所以得:
球1 的温度变成0.2℃,设球2温度的变化的t2,则:
整理得:t2=
球3温度的变化的t3,则:
整理得:t3=
故答案为:0.0286,0.1714
解析
解:因为4根相同的金属杆的热容小至可以忽略,再根据题意:
所以,100℃的球对0℃的球的传导的功率:
100℃的球对50℃的球的传导的功率:
50℃的球对0℃的球的传导的功率:
由于三个球是相同的,所以它们变化相等的内能时,温度的变化也是相等的,所以得:
球1 的温度变成0.2℃,设球2温度的变化的t2,则:
整理得:t2=
球3温度的变化的t3,则:
整理得:t3=
故答案为:0.0286,0.1714
如图,内壁光滑的气缸竖直放置在水平桌面上,气缸内封闭一定质量的理想气体,在活塞从A运动到B的过程中,气体吸收了280J的热量,并对外做功310J,则气体的内能改变了多少?此后活塞又在外力作用下从B返回到A,且返回到A时温度与原来在A处时相同,此过程中气体放热250J,则此过程中是外界对气体做功还是气体对外界做功?其数值是多少?
正确答案
解:气缸内封闭一定质量的理想气体,在活塞从A运动到B的过程中,气体吸收了280J的热量,并对外做功310J,故Q=280J,W=-310J;
故△U=W+Q=-310+280=-30J
即内能减小了30J;
活塞又在外力作用下从B返回到A,且返回到A时温度与原来在A处时相同,此过程中气体放热250J,内能增加30J,即△U′=30J,Q′=-250J,故:
W′=△U′-Q′=30J-(-250J)=280J
答:在活塞从A运动到B的过程中,气体的内能减小了30J;
活塞在外力作用下从B返回到A的过程中,外界对气体做功280J.
解析
解:气缸内封闭一定质量的理想气体,在活塞从A运动到B的过程中,气体吸收了280J的热量,并对外做功310J,故Q=280J,W=-310J;
故△U=W+Q=-310+280=-30J
即内能减小了30J;
活塞又在外力作用下从B返回到A,且返回到A时温度与原来在A处时相同,此过程中气体放热250J,内能增加30J,即△U′=30J,Q′=-250J,故:
W′=△U′-Q′=30J-(-250J)=280J
答:在活塞从A运动到B的过程中,气体的内能减小了30J;
活塞在外力作用下从B返回到A的过程中,外界对气体做功280J.
如图所示,太空宇航员的航天服内充有气体,与外界绝热,为宇航员提供适宜的环境,若宇航员出舱前航天服与舱内气体的压强相等,舱外接近真空,在打开舱门的过程中,舱内气压逐渐降低,航天服内气体内能______(选填“增加”、“减少”或“不变”).为使航天服内气体保持恒温,应给内部气体______(选填“制冷”或“加热”)
正确答案
解:根据热力学第一定律△U=W+Q,Q=0,气体急剧膨胀,气体对外界做功,W取负值,可知△U为负值,即内能减小.
为使航天服内气体保持恒温,应给内部气体加热.
故答案为:减小,加热
解析
解:根据热力学第一定律△U=W+Q,Q=0,气体急剧膨胀,气体对外界做功,W取负值,可知△U为负值,即内能减小.
为使航天服内气体保持恒温,应给内部气体加热.
故答案为:减小,加热
一定质量的理想气体从状态A变化到状态B,再变化到状态C,其状态变化过程的p-V图象如图所示,已知A→B过程放出热量Q,TA=TC,则 B→C过程气体吸收还是放出热量?热量是多少?
正确答案
解:根据=c,知 B→C过程气体的压强不变,体积增大,温度升高,则气体的内能增大.
气体对外做功,由热力学第一定律知气体吸收热量.
B到C过程,气体对外做功的值为:W=p2(V2-V1)
A到B过程,气体的体积不变,不做功.由A到C过程,根据△U=W+Q得:
-Q-W+QBC=0
可得 QBC=Q+W=Q-p2(V2-V1),即B→C过程吸收热量为Q-p2(V2-V1).
答:B→C过程吸收热量为Q-p2(V2-V1).
解析
解:根据=c,知 B→C过程气体的压强不变,体积增大,温度升高,则气体的内能增大.
气体对外做功,由热力学第一定律知气体吸收热量.
B到C过程,气体对外做功的值为:W=p2(V2-V1)
A到B过程,气体的体积不变,不做功.由A到C过程,根据△U=W+Q得:
-Q-W+QBC=0
可得 QBC=Q+W=Q-p2(V2-V1),即B→C过程吸收热量为Q-p2(V2-V1).
答:B→C过程吸收热量为Q-p2(V2-V1).
如图所示,在长为L=56cm的一端封闭、另一端开口向上、粗细均匀、导热良好竖直玻璃管内,用4cm高的水银柱封闭着长为L1=50cm的理想气体,管内外的温度均为27℃.现缓慢对玻璃管进行加热,最终水银柱刚好到达与玻璃管开口相平处静止.(大气压强是p0=76cmHg)求:
①此时玻璃管内气体的温度为多少?
②此过程中玻璃管内的气体对外界______(填“做正功”、“做负功”或“不做功”),气体的内能______(填“增加”、“减少”或“不变”).
正确答案
解:①封闭在玻璃管里的气体发生的是等压变化
其中T1=(27+273 )K=300K
V1=L1S=50S,V2=L2S=52S
则由
得:T1=312K(或39℃)
②玻璃管内气体体积增大,则气体对外界做正功,理想气体内能只与温度有关,温度升高则内能增加.
故答案为:①312K;②正功,增加.
解析
解:①封闭在玻璃管里的气体发生的是等压变化
其中T1=(27+273 )K=300K
V1=L1S=50S,V2=L2S=52S
则由
得:T1=312K(或39℃)
②玻璃管内气体体积增大,则气体对外界做正功,理想气体内能只与温度有关,温度升高则内能增加.
故答案为:①312K;②正功,增加.
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