- 热力学第一定律
- 共1851题
一定质量的气体,从外界吸收了500J的热量,同时对外做了100J的功,问:物体的内能是增加还是减少?变化了多少?
正确答案
解:气体从外界吸:Q=500J,气体对外界做功:W=-100J,
由热力学第一定律得△U=W+Q=500J-100J=400J
△U为正,说明气体内能增加了400J
答:物体的内能是增加了400J.
解析
解:气体从外界吸:Q=500J,气体对外界做功:W=-100J,
由热力学第一定律得△U=W+Q=500J-100J=400J
△U为正,说明气体内能增加了400J
答:物体的内能是增加了400J.
如图所示,一气缸竖直放置,用一质量为m的活塞在缸内封闭了一定量的理想气体,在气缸的底部安装有一根电热丝,用导线和外界电源相连,已知气缸壁和活塞都是绝热的,气缸壁与活塞间接触光滑且不漏气.现接通电源,电热丝对缸内气体缓慢加热.设活塞横截面积为S,外界大气压强为p0,电热丝热功率为P,测得通电t时间内活塞缓慢向上移动高度h,求:
①气缸内气体压强的大小;
②t时间缸内气体对外所做的功和内能的变化量.
正确答案
解:①由活塞受力平衡,内部气体压强为P则:
p0+=p
②气体对外做功:
W=pSh=p0Sh+mgh
内能的变化量:
△E=Q-W=Pt-mgh-p0Sh
答:①气缸内气体压强的大小p0+;
②t时间缸内气体对外所做的功p0Sh+mgh,内能的变化量Pt-mgh-p0Sh.
解析
解:①由活塞受力平衡,内部气体压强为P则:
p0+=p
②气体对外做功:
W=pSh=p0Sh+mgh
内能的变化量:
△E=Q-W=Pt-mgh-p0Sh
答:①气缸内气体压强的大小p0+;
②t时间缸内气体对外所做的功p0Sh+mgh,内能的变化量Pt-mgh-p0Sh.
在装有食品的包装袋中充入氮气,可以起到保质作用,某厂家为检测包装袋的密封性,在包装袋中充满一定量的氮气,然后密封进行加压测试,测试时,对包装袋缓慢地施加压力,将袋内的氮气视为理想气体,则加压测试过程中,包装袋内壁单位面积上所受气体分子撞击的作用力______(选填“增大”、“减小”或“不变”),包装袋内氮气的内能______(选填“增大”、“减小”或“不变”).
正确答案
解:包装袋缓慢地施加压力,气体的体积减小,压强增大,装袋内壁单位面积上所受气体分子撞击的作用力增大,
测试时,对包装袋缓慢地施加压力,说明在实验的过程中,气体的温度不变,所以实验气体的内能不变.
故答案为:增大;不变
解析
解:包装袋缓慢地施加压力,气体的体积减小,压强增大,装袋内壁单位面积上所受气体分子撞击的作用力增大,
测试时,对包装袋缓慢地施加压力,说明在实验的过程中,气体的温度不变,所以实验气体的内能不变.
故答案为:增大;不变
如图所示,倒悬的导热气缸中封闭着一定质量的理想气体.轻质活塞可无摩擦上下移动,活塞的横截面积为S,活塞的下面吊着一个重量为G的物体,大气压强恒为
.起初环境的热力学温度为
时,活塞到气缸底面的距离为L.当环境温度逐渐升高,导致活塞缓慢下降,该过程中活塞下降了0.1L,气缸中的气体吸收的热量为Q.求:
①气缸内部气体内能的增量U;
②最终的环境温度T.
正确答案
解:①气体等压膨胀,外界对气体做功为:W=-P0S•0.1L=-0.1P0SL;
气体吸收热量为Q;
根据热力学第一定律,气体内能的增量为:U=W+Q=Q-0.1P0SL;
②气体等压膨胀,根据盖•吕萨克定律,有:
解得:T=1.1T0
答:①气缸内部气体内能的增量U为Q-0.1P0SL;
②最终的环境温度T为1.1T0.
解析
解:①气体等压膨胀,外界对气体做功为:W=-P0S•0.1L=-0.1P0SL;
气体吸收热量为Q;
根据热力学第一定律,气体内能的增量为:U=W+Q=Q-0.1P0SL;
②气体等压膨胀,根据盖•吕萨克定律,有:
解得:T=1.1T0
答:①气缸内部气体内能的增量U为Q-0.1P0SL;
②最终的环境温度T为1.1T0.
如图所示是用导热性能良好的材料制成的气体实验装置,开始时封闭的空气柱长度为20cm,压强为p0=1×105Pa,现用竖直向下的外力压缩气体,使封闭的空气柱长度变为5cm.
①若用足够长的时间缓慢压缩,求压缩后气体的压强;
②若快速压缩活塞,对气体做功 10J,同时气体向外散失的热量为2J,求该过程中气体内能的变化.
正确答案
解:①设压缩后气体的压强为P,活塞的横截面积为S,10=20cm,1=5cm,V0=10S,V=lS,缓慢压缩,气体温度不变,
由玻意耳定律得:P0V0=PV
解出:p=4×105Pa
②活塞对气体做功W=10J,气体向外散失的热量2J,即Q=-2J,由热力学第一定律:△U=W+Q
代入解得△U=8J
答:①若用足够长的时间缓慢压缩,压缩后气体的压强是2×105Pa
②若压缩气体,对气体做功 10J,此过程气体向外散失的热量为2J,则气体的内能增加8J.
解析
解:①设压缩后气体的压强为P,活塞的横截面积为S,10=20cm,1=5cm,V0=10S,V=lS,缓慢压缩,气体温度不变,
由玻意耳定律得:P0V0=PV
解出:p=4×105Pa
②活塞对气体做功W=10J,气体向外散失的热量2J,即Q=-2J,由热力学第一定律:△U=W+Q
代入解得△U=8J
答:①若用足够长的时间缓慢压缩,压缩后气体的压强是2×105Pa
②若压缩气体,对气体做功 10J,此过程气体向外散失的热量为2J,则气体的内能增加8J.
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