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

若在绝热条件下对一定质量的理想气体做1500J的功，可使其温度升高5℃．改只用热传递的方式，使气体温度同样升高5℃，那么气体应吸收______J的热量若对一定理想气体做2000J的功，其内能增加了2400J，表明该过程中，气体还______（填“吸收”或“放出”）热量______J．

正确答案

解：由热力学第一定律知△U=Q+W知，做功和热传递在改变内能上是等效的，所以使气体温度同样升高5℃，那么气体应吸收1500J的热量，Q=2400-2000=400J表明该过程中，气体还吸收热量 400J．

故答案为：1500，吸收，400

解析

解：由热力学第一定律知△U=Q+W知，做功和热传递在改变内能上是等效的，所以使气体温度同样升高5℃，那么气体应吸收1500J的热量，Q=2400-2000=400J表明该过程中，气体还吸收热量 400J．

故答案为：1500，吸收，400

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题型：简答题

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简答题

如图所示，将一定质量的气体密封在烧瓶内，烧瓶通过细玻璃管与注射器和装有水银的U形管连接，最初竖直放置的U形管两臂中的水银柱等高，烧瓶中气体体积为400ml，现用注射器缓慢向烧瓶中注水，稳定后两臂中水银面的高度差为25cm，已知大气压强为75cmHg柱，不计玻璃管中气体的体积，环境温度不变，求：

（1）共向玻璃管中注入了多大体积的水？

（2）试分析此过程中气体吸热还是放热，气体的内能如何变化．

正确答案

解：（1）初状态：P1=75cmHg，V1=400ml

注入水后，P2=100cmHg

由玻意耳定律得：P1V1=P2V2

代入数据，解得：V2=300ml

注入水的体积：△V=V1-V2=100ml

（2）气体的内能是由温度和物质的量的多少决定的，一定质量的气体，温度不变，那么它的内能也不变；根据题意气体的体积减小，说明外界对气体做功，又由热力学第二定律得出：气体对外放热．

答：（1）共向玻璃管中注入了100ml体积的水；

（2）此过程中气体放热，气体的内能不变．

解析

解：（1）初状态：P1=75cmHg，V1=400ml

注入水后，P2=100cmHg

由玻意耳定律得：P1V1=P2V2

代入数据，解得：V2=300ml

注入水的体积：△V=V1-V2=100ml

（2）气体的内能是由温度和物质的量的多少决定的，一定质量的气体，温度不变，那么它的内能也不变；根据题意气体的体积减小，说明外界对气体做功，又由热力学第二定律得出：气体对外放热．

答：（1）共向玻璃管中注入了100ml体积的水；

（2）此过程中气体放热，气体的内能不变．

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题型：简答题

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简答题

用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做了900J的功，同时汽缸向外散热210J，汽缸里空气的内能改变了多少？

正确答案

解：依题意可得：W=900J，Q=-210J

由△U=W+Q得：△U=900+（-210）J=690J

答：汽缸里空气的内增加了690J．

解析

解：依题意可得：W=900J，Q=-210J

由△U=W+Q得：△U=900+（-210）J=690J

答：汽缸里空气的内增加了690J．

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题型：简答题

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简答题

蒸汽机、内燃机等热机以及电冰箱工作时都利用了气体状态变化来实现能量的转移和转化，我们把这些气体称为工质．某热机经过一个循环后，工质从高温热源吸热Q1，对外做功W，又对低温热源放热Q2，工质完全回复初始状态，内能没有变化．根据热力学第一定律，在工质的一个循环中，Q1、Q2、W三者之间满足的关系是______．热机的效率不可能达到100%，从能量转换的角度，说明______能不能完全转化为______能，而不引起任何变化．

正确答案

解：（1）根据热力学第一定律，有：△U=W′+Q；

其中：△U=0，Q=Q1-Q2，W′=-W；

故Q1=W+Q2；

热机将从高温热源吸收热量的一部分转化为机械能，即内能不能完全转化为机械能，而不引起任何变化．

故答案为：Q1=W+Q2 内机械

解析

解：（1）根据热力学第一定律，有：△U=W′+Q；

其中：△U=0，Q=Q1-Q2，W′=-W；

故Q1=W+Q2；

热机将从高温热源吸收热量的一部分转化为机械能，即内能不能完全转化为机械能，而不引起任何变化．

故答案为：Q1=W+Q2 内机械

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题型：简答题

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简答题

如图所示，竖直放置的粗细均匀的U形管，右端封闭有一段空气柱，两管内水银面高度差为h=19cm，封闭端空气柱长度为L1=40cm．为了使左、右两管中的水银面相平，（设外界大气压强P0=76cmHg，空气柱温度保持不变）试问：

①需从左管的开口端再缓慢注入高度多少的水银柱？此时封闭端空气柱的长度是多少？

②注入水银过程中，外界对封闭空气做______（填“正功”或“负功”或“不做功”）气体将______（填“吸热”或“放热”）．

正确答案

解：①以cmHg为单位，水银柱的初始压强为：（p0-h）cmHg；压缩后的压强为p0；

等温压缩，根据波义耳定律，对空气柱有：

（p0-h）SL1=p0SL2

得L2=30cm

重新平衡后，两侧水银面等高，气体长度缩短10cm，故需要再注入10+19+10=39cm的水银柱；

②气体被压缩，是外界对气体做功正功；

气体温度不变，内能不变，根据热力学第一定律公式△U=W+Q，气体对外放热；

答：①需需要再注入39cm的水银柱；此时封闭端空气柱的长度是30cm；

②注入水银过程中，外界对封闭空气做正功，气体将放热．

解析

解：①以cmHg为单位，水银柱的初始压强为：（p0-h）cmHg；压缩后的压强为p0；

等温压缩，根据波义耳定律，对空气柱有：

（p0-h）SL1=p0SL2

得L2=30cm

重新平衡后，两侧水银面等高，气体长度缩短10cm，故需要再注入10+19+10=39cm的水银柱；

②气体被压缩，是外界对气体做功正功；

气体温度不变，内能不变，根据热力学第一定律公式△U=W+Q，气体对外放热；

答：①需需要再注入39cm的水银柱；此时封闭端空气柱的长度是30cm；

②注入水银过程中，外界对封闭空气做正功，气体将放热．

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正确答案

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