- 热力学第一定律
- 共1851题
空气压缩机在一次压缩过程中，活塞对空气做了3×105J的功，同时空气向外界放出1×105J的热量．请问该过程中空气的内能是如何变化的，变化了多少？
正确答案
解：由△U=Q+W
得△U=3×105J-1×105J=2×105J
内能增加2×105J
答：内能增加2×105J
解析
解：由△U=Q+W
得△U=3×105J-1×105J=2×105J
内能增加2×105J
答：内能增加2×105J
在地上反复摔打一块泥巴，泥巴摔在地上是什么碰撞？为什么泥巴的温度会升高？
正确答案
解：在地上反复摔打一块泥巴，泥巴摔在地上是非弹性碰撞，有能量损失，损失的能量以做功的方式增加泥巴的内能，内能增加温度升．
故答案为：泥巴摔在地上是非弹性碰撞，损失的能量以做功的方式增加泥巴的内能，内能增加温度升．
解析
解：在地上反复摔打一块泥巴，泥巴摔在地上是非弹性碰撞，有能量损失，损失的能量以做功的方式增加泥巴的内能，内能增加温度升．
故答案为：泥巴摔在地上是非弹性碰撞，损失的能量以做功的方式增加泥巴的内能，内能增加温度升．
（选修模块3-3）
（1）以下说法正确是______
A、满足能量守恒定律的宏观过程都是可以自发进行的
B、熵是物体内分子运动无序程度的量度
C、若容器中用活塞封闭着刚好饱和的一些水汽，当保持温度不变向下缓慢压活塞时，水汽的质量减少，密度不变
D、当分子间距离增大时，分子间引力增大，而分子间斥力减少
（2）如图1所示，由导热材料制成的气缸和活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内，活塞与气缸壁之间无摩擦，活塞上方存有少量液体，将一细管插入液体，利用虹吸现象，使活塞上方液体缓慢流出，在此过程中，大气压强与外界的温度均保持不变，下列各个描述理想气体状变化的图象中与上述过程相符合的是图2中的______图，该过程为______过程（选填“吸热”、“放热”或“绝热”）
（3）如图3，一集热箱里面封闭着一定量的气体，集热板作为箱的活塞且始终正对着太阳，其面积为S，在t时间内集热箱里气体膨胀对外做功数值为W，其内能增加了△U，不计封闭气体向外散的热，已知照射到集热板上太阳光的能量有50%被箱内气体吸收求：
①这段时间内集热箱里气体共吸收的热量；
②太阳光照在集热板单位面积上的辐射功率．
正确答案
解：（1）A、满足能量守恒定律的宏观过程不一定可以自发进行，比如热量就不能自发地从低温物体传到高温物体．故A错误．
B、熵的物理意义反映了宏观过程对应的微观状态的多少，标志着宏观状态的无序程度，即熵是物体内分子运动无序程度的量度．故B正确．
C、当保持温度不变向下缓慢压活塞时饱和汽压值不变，密度不变，水汽的体积减小，质量减少，故C正确．
D、当分子间距离增大时，分子间引力和斥力同时增大．故D错误．
故选：BC．
（2）封闭气体发生等温变化，根据玻意耳定律得知，压强P与体积V成反比，则P与
理想气体的温度不变，内能不变，气体的压强减小，气体增大，对外做功，根据热力学第一定律可知，气体吸热．
（3）①设这段时间内集热箱里气体共吸收的热量为E，根据热力学第一定律得：
50%E-W=△U，得到E=2（W+△U）
②太阳光照在集热板单位面积上的辐射功率P=
故答案为：
（1）B；（2）D，吸热；（3）①这段时间内集热箱里气体共吸收的热量为2（W+△U）．②太阳光照在集热板单位面积上的辐射功率P=
解析
解：（1）A、满足能量守恒定律的宏观过程不一定可以自发进行，比如热量就不能自发地从低温物体传到高温物体．故A错误．
B、熵的物理意义反映了宏观过程对应的微观状态的多少，标志着宏观状态的无序程度，即熵是物体内分子运动无序程度的量度．故B正确．
C、当保持温度不变向下缓慢压活塞时饱和汽压值不变，密度不变，水汽的体积减小，质量减少，故C正确．
D、当分子间距离增大时，分子间引力和斥力同时增大．故D错误．
故选：BC．
（2）封闭气体发生等温变化，根据玻意耳定律得知，压强P与体积V成反比，则P与
理想气体的温度不变，内能不变，气体的压强减小，气体增大，对外做功，根据热力学第一定律可知，气体吸热．
（3）①设这段时间内集热箱里气体共吸收的热量为E，根据热力学第一定律得：
50%E-W=△U，得到E=2（W+△U）
②太阳光照在集热板单位面积上的辐射功率P=
故答案为：
（1）B；（2）D，吸热；（3）①这段时间内集热箱里气体共吸收的热量为2（W+△U）．②太阳光照在集热板单位面积上的辐射功率P=
在导热的气缸内用质量不计的轻活塞，封闭一定质量的理想气体，活塞可沿气缸无摩擦地滑动，开始气缸开口向上竖直放置，活塞相对于底部的高度为h．现缓慢向活塞上加沙粒，活塞距缸底的距离减少
（1）最后缸内气体压强多大，所加沙粒的质量多大；
（2）从微观角度解释气体压强变化的原因；
（3）在此过程中缸内气体是吸热还是放热，为什么．
正确答案
解：（1）该过程是等温变化，开始气体的压强为p0，气体体积为v1=sh
加上沙子的质量为m，气体压强为p，气体体积为v2=
p0h=p（h-
加沙子后由平衡方程：P=P0+
由①式得
联立②③式解得：
（2）温度不变分子热运动的平均动能不变，体积减小，单位体积内的分子数增加，分子密集程度增大，气体压强变大．
（3）在此过程中外界对气体做正功，且内能不变，据热力学第一定律△U=W+Q知，气体放出热量．
答：（1）最后缸内气体压强多大，所加沙粒的质量是
（2）温度不变分子热运动的平均动能不变，体积减小，单位体积内的分子数增加，分子密集程度增大，气体压强变大．；
（3）在此过程中缸内气体是放热．
解析
解：（1）该过程是等温变化，开始气体的压强为p0，气体体积为v1=sh
加上沙子的质量为m，气体压强为p，气体体积为v2=
p0h=p（h-
加沙子后由平衡方程：P=P0+
由①式得
联立②③式解得：
（2）温度不变分子热运动的平均动能不变，体积减小，单位体积内的分子数增加，分子密集程度增大，气体压强变大．
（3）在此过程中外界对气体做正功，且内能不变，据热力学第一定律△U=W+Q知，气体放出热量．
答：（1）最后缸内气体压强多大，所加沙粒的质量是
（2）温度不变分子热运动的平均动能不变，体积减小，单位体积内的分子数增加，分子密集程度增大，气体压强变大．；
（3）在此过程中缸内气体是放热．
一定质量的理想气体在某一过程中内能增加了3×105J．
（1）若吸收了2×105J的热量，则是气体对外界做功，还是外界对气体做功？做了多少焦耳的功？
（2）若气体对外界做了4×105J的功，则是气体向外界放热，还是从外界吸热？放出或吸收多少焦耳的热量？
正确答案
解：（1）气体的内能增加了3×105J，吸收了2×105J的热量，由热力学第一定律可得：W=△U-Q=3×105J-2.0×105J=1×105J，所以外界对气体做功：1×105J；
（2）若气体对外界做了4×105J的功，由热力学第一定律可得：Q=△U-W=3×105J-（-4.0×104J）=7×105J，气体吸收热量为7×105J；
答：（1）气体外界对气体做功：1×105J；（2）吸收的热量为7×105J
解析
解：（1）气体的内能增加了3×105J，吸收了2×105J的热量，由热力学第一定律可得：W=△U-Q=3×105J-2.0×105J=1×105J，所以外界对气体做功：1×105J；
（2）若气体对外界做了4×105J的功，由热力学第一定律可得：Q=△U-W=3×105J-（-4.0×104J）=7×105J，气体吸收热量为7×105J；
答：（1）气体外界对气体做功：1×105J；（2）吸收的热量为7×105J
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