- 热力学第一定律
- 共1851题
一活塞在一次压缩过程中，系统内能增加600J，气体对外做功200J，求该过程中系统对外交换热量是多少？是吸热还是放热？
正确答案
解：对气体，此过程由热力学第一定律：
△E=Q+W
所以：Q=△E-W=600-（-200）=800J
所以，此过程吸收的热量为800J
答：该过程中系统对外交换热量是800J，是吸热．
解析
解：对气体，此过程由热力学第一定律：
△E=Q+W
所以：Q=△E-W=600-（-200）=800J
所以，此过程吸收的热量为800J
答：该过程中系统对外交换热量是800J，是吸热．
某同学家新买了一双门电冰箱，冷藏室容积107L，冷冻容积118L，假设室内空气为理想气体．
①若室内空气摩尔体积为22.5×10-3m3/mol，阿伏加德罗常数为6.0×1023个/mol，在家中关闭冰箱密封门后，电冰箱的冷藏室和冷冻室内大约共有多少个空气分子？
②若室内温度为27℃，大气压为1×105Pa，关闭冰箱密封门通电工作一段时间后，冷藏室内温度降为6℃，冷冻室温度降为-9℃，此时冷藏室与冷冻室中空气的压强差为多大？
③冰箱工作时把热量从温度较低的冰箱内部传到温度较高的冰箱外部，请分析说明这是否违背热力学第二定律．
正确答案
解：①分子个数：n=
②气体状态参量为：T1=273+27=300K，P1=1×105Pa，
T2=273+6=279K，P2=？，T3=273-9=264K，P3=？，
气体体积不变，根据查理定律得：
代入数据解得：p2=9.3×104Pa，p3=8.8×104Pa，
压强差：△P=p2-p3=5×103Pa；
③由于热量从低温的冰箱内部传到温度较高的冰箱外部的同时，消耗了电能，不违背热力学第二定律．
答：①电冰箱的冷藏室和冷冻室内大约共有6.0×1024个空气分子；
②此时冷藏室与冷冻室中空气压强差为5×103Pa；
③不违背热力学第二定律，因为热量不是自发的由低温的冰箱内部向高温的冰箱外部传递的，且冰箱工作过程中要消耗电能．
解析
解：①分子个数：n=
②气体状态参量为：T1=273+27=300K，P1=1×105Pa，
T2=273+6=279K，P2=？，T3=273-9=264K，P3=？，
气体体积不变，根据查理定律得：
代入数据解得：p2=9.3×104Pa，p3=8.8×104Pa，
压强差：△P=p2-p3=5×103Pa；
③由于热量从低温的冰箱内部传到温度较高的冰箱外部的同时，消耗了电能，不违背热力学第二定律．
答：①电冰箱的冷藏室和冷冻室内大约共有6.0×1024个空气分子；
②此时冷藏室与冷冻室中空气压强差为5×103Pa；
③不违背热力学第二定律，因为热量不是自发的由低温的冰箱内部向高温的冰箱外部传递的，且冰箱工作过程中要消耗电能．
某柴油机压缩冲程中，活塞对气体做功1.6×103J，由于时间很短，散热可以不计，则气体的内能增加多少？
温度升高后，达到柴油燃点，“点燃”柴油，柴油燃烧过程放出的能量为4.2×103J，使气体达到5×106Pa的高压，排量为2升的高压气体对活塞做功为2.0×103J，则废气带走的能量为多少？
正确答案
解：由公式△U=Q+W=0+1.6×103J=1.6×103J，
同理；Q=△U-W=4.2×103J-22.0×103J=2×103J
答：活塞对气体做功1.6×103J，由于时间很短，散热可以不计，则气体的内能增加1.6×103J，
废气带走的能量为2×103J．
解析
解：由公式△U=Q+W=0+1.6×103J=1.6×103J，
同理；Q=△U-W=4.2×103J-22.0×103J=2×103J
答：活塞对气体做功1.6×103J，由于时间很短，散热可以不计，则气体的内能增加1.6×103J，
废气带走的能量为2×103J．
一定量的气体从外界吸收了2.6×105J的热量，内能增加了4.2×105J．
问：①是气体对外界做了功，还是外界对气体做了功？做了多少焦耳的功？
②如果气体吸收的热量仍为2.6×105J不变，但是内能只增加了1.6×105J，这一过程做功情况怎样？
正确答案
解：由热力学第一定律可知：
△U=W+Q；
则解得：W=4.2×105J-2.6×105J=1.6×105J；外界对气体做功；
同理解得：W′=1.6×105J-2.6×105J=-1.0×105J；
负号表示气体对外界做功；
答：①是外界对气体做了功，做了1.6×105J焦耳的功
②如果气体吸收的热量仍为2.6×105J不变，但是内能只增加了1.6×105J，这一过程气体对外界做功为1.0×105J．
解析
解：由热力学第一定律可知：
△U=W+Q；
则解得：W=4.2×105J-2.6×105J=1.6×105J；外界对气体做功；
同理解得：W′=1.6×105J-2.6×105J=-1.0×105J；
负号表示气体对外界做功；
答：①是外界对气体做了功，做了1.6×105J焦耳的功
②如果气体吸收的热量仍为2.6×105J不变，但是内能只增加了1.6×105J，这一过程气体对外界做功为1.0×105J．
（1）（不定项选择）下列说法正确的是______．
A．气球内气体的压强是由于气体重力而产生的
B．由于小刚同学压迫气球．球内气体分子间表现为斥力
C．气球内气体分子平均动能不变
D．气球内气体的体积是所有气体分子的体积之和
（2）表演过程中，外界对球内气体共做了4J的功，此过程中气球______（填“吸收”或“放出”）的热量是______J．若小强同学代替小刚表演时，某气球突然爆炸，则该气球内的气体内能______（填“增加”或“减少”），温度______（填“升高”或“降低”）．
正确答案
解：（1）A、由于大量分子都在不停地做无规则热运动，与器壁频繁碰撞，使器壁受到一个平均持续的冲力，致使气体对器壁产生一定的压强，气体压强不是由于气体重力产生的，故A错误；
B、小刚同学压迫气球，但是气体分之间的距离还是很大，气体分子间表现为引力，分子间作力没有表现为斥力，故B错误．
C、球内气体温度可视为不变，所以气球内气体分子平均动能不变．故C正确．
D、气体分子间的空隙很大，所以气球内气体的体积远大于所有气体分子的体积之和，故D错误．
故选：C
（2）表演过程中，球内气体温度可视为不变，说明球内气体内能不变，即△U=0，
对球内气体共做了4J的功，即W=4J，所以此过程中Q=-4J，即气球放出的热量是4J，若某气球突然爆炸，气体对外做功，瞬间无热传递，则该气球内的气体内能减少，温度降低．
故答案为：（1）C （2）放出，4，减少，降低
解析
解：（1）A、由于大量分子都在不停地做无规则热运动，与器壁频繁碰撞，使器壁受到一个平均持续的冲力，致使气体对器壁产生一定的压强，气体压强不是由于气体重力产生的，故A错误；
B、小刚同学压迫气球，但是气体分之间的距离还是很大，气体分子间表现为引力，分子间作力没有表现为斥力，故B错误．
C、球内气体温度可视为不变，所以气球内气体分子平均动能不变．故C正确．
D、气体分子间的空隙很大，所以气球内气体的体积远大于所有气体分子的体积之和，故D错误．
故选：C
（2）表演过程中，球内气体温度可视为不变，说明球内气体内能不变，即△U=0，
对球内气体共做了4J的功，即W=4J，所以此过程中Q=-4J，即气球放出的热量是4J，若某气球突然爆炸，气体对外做功，瞬间无热传递，则该气球内的气体内能减少，温度降低．
故答案为：（1）C （2）放出，4，减少，降低
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