热力学第一定律_章节学习

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题型：简答题

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简答题

一定质量的理想气体，从一个状态变化到另一个状态的过程中，吸收热量280J，并对外做功120J．试问：

①这些气体的内能发生了怎样的变化？

②如果这些气体又返回到原来的状态，并放出热量240J，那么在返回的过程中是气体对外界做功还是外界对气体做功？做功是多少？

正确答案

解：①已知：Q=280J，W=-120J，由△U=W+Q得，气体内能变化量△U=280-120=160（J），即内能增加160J．

②返回初状态的过程中，气体内能的变化量为△U‘=-△U=-160J

则W'=△U'-Q'=-160-（-240）=80J

即外界对气体做功为80J．

答：

①这些气体的内能增加160J．

②如果这些气体又返回到原来的状态，并放出热量240J，外界对气体做功为80J．

解析

解：①已知：Q=280J，W=-120J，由△U=W+Q得，气体内能变化量△U=280-120=160（J），即内能增加160J．

②返回初状态的过程中，气体内能的变化量为△U‘=-△U=-160J

则W'=△U'-Q'=-160-（-240）=80J

即外界对气体做功为80J．

答：

①这些气体的内能增加160J．

②如果这些气体又返回到原来的状态，并放出热量240J，外界对气体做功为80J．

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题型：简答题

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简答题

在一个大气压下，1g水在沸腾时吸收了2260J的热量后变成同温度的水蒸汽，对外做了170J的功，阿伏伽德罗常数NA=6.0×1023mol-1，水的摩尔质量M=18g/mol，求：

（1）水的分子总动能变化量及分子总势能变化量；

（2）1g水所含的分子数（结果保留两位有效数字）．

正确答案

解：①水作等温变化，分子平均动能不变，因分子数总数不变，分子的总动能不变．

根据热力学第一定律得：△U=Q+W

得水的内能变化量为：△U=2260-170=2090J

水的内能增大2090J，则水的分子总势能增大了2090J．

②1g水所含的分子数为n=NA=×6×1023=3.3×1022个

答：（1）水的分子总动能变化量是0，分子总势能变化量是2090J；②1g水所含的分子数是3.3×1022

解析

解：①水作等温变化，分子平均动能不变，因分子数总数不变，分子的总动能不变．

根据热力学第一定律得：△U=Q+W

得水的内能变化量为：△U=2260-170=2090J

水的内能增大2090J，则水的分子总势能增大了2090J．

②1g水所含的分子数为n=NA=×6×1023=3.3×1022个

答：（1）水的分子总动能变化量是0，分子总势能变化量是2090J；②1g水所含的分子数是3.3×1022

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题型：简答题

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简答题

一定质量的气体从外界吸收了1×105cal的热量，同时气体对外做了6×105J的功．问：

（1）物体的内能变化多少？

（2）分子势能是增加还是减少？

（3）分子动能如何变化？（1cal=4.2J）

正确答案

解：（1）气体从外界吸热：Q=1×105×4.2=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）（3）由于气体对外做功，体积膨胀，分子间距增大，分子力做负功，分子势能增加，因为内能减小，所以分子动能减少，且动能的减少量等于势能的增加量．

答：（1）物体的内能减少了1.8×105J

（2）分子的动能一定减少，势能增加，且动能的减少量等于势能的增加量

解析

解：（1）气体从外界吸热：Q=1×105×4.2=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）（3）由于气体对外做功，体积膨胀，分子间距增大，分子力做负功，分子势能增加，因为内能减小，所以分子动能减少，且动能的减少量等于势能的增加量．

答：（1）物体的内能减少了1.8×105J

（2）分子的动能一定减少，势能增加，且动能的减少量等于势能的增加量

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题型：简答题

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简答题

如图气缸放置在水平地面上，缸内封闭一定质量的理想气体，活塞横截面积为S，外界大气压强为p0，气缸内电热丝热功率为P，测得通电时间t内活塞缓慢向左移动距离为h，气缸向外界放出热量为Q，不计活塞与气缸之间的摩擦，则在时间t内缸内气体内能的变化量为______．

正确答案

解：根据热力学第一定律，有：△U=Q+W ①

根据题意可知气体体积膨胀对外做功为-p0Sh，外界对气体做功代数和为：W=Pt-p0Sh ②

因为放出热量，所以为-Q ③

联立①②③解得：△U=Pt-p0Sh-Q

故答案为：Pt-p0Sh-Q

解析

解：根据热力学第一定律，有：△U=Q+W ①

根据题意可知气体体积膨胀对外做功为-p0Sh，外界对气体做功代数和为：W=Pt-p0Sh ②

因为放出热量，所以为-Q ③

联立①②③解得：△U=Pt-p0Sh-Q

故答案为：Pt-p0Sh-Q

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题型：简答题

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简答题

如果气体膨胀与外界没有热交换，这样的膨胀叫做绝热膨胀，分别讨论气体在真空中和在大气中作绝热膨胀时是否做功，如果做功，所需的能量从何而来？

正确答案

解：气体膨胀，如果右边是真空，所以不对外做功，绝热过程，故由热力学第一定律可得，气体的内能不变，温度就不变，体积增大，压强减小；

气体膨胀，如果右边是大气，所以对外做功，绝热过程，故由热力学第一定律可得，气体的内能减小，温度降低，体积增大，压强减小；该过程中需要的能量来自气体的内能．

答：气体膨胀，如果右边是真空，则不对外做功；气体膨胀，如果右边是大气，则对外做功．该过程中需要的能量来自气体的内能．

解析

解：气体膨胀，如果右边是真空，所以不对外做功，绝热过程，故由热力学第一定律可得，气体的内能不变，温度就不变，体积增大，压强减小；

气体膨胀，如果右边是大气，所以对外做功，绝热过程，故由热力学第一定律可得，气体的内能减小，温度降低，体积增大，压强减小；该过程中需要的能量来自气体的内能．

答：气体膨胀，如果右边是真空，则不对外做功；气体膨胀，如果右边是大气，则对外做功．该过程中需要的能量来自气体的内能．

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