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题型:简答题
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简答题

如图所示,绝热隔板S把绝热的气缸分隔成体积相等的两部分,S与气缸壁的接触是光滑的.两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体a和b.气体分子之间相互作用可忽略不计.现通过电热丝对气体a缓慢加热一段时间后,a、b各自达到新的平衡状态.试分析a、b两部分气体与初状态相比,体积、压强、温度、内能各如何变化?

正确答案

解:当a加热时,气体a的温度升高,内能增大,压强增大;a的压强增大了,对s的压力就增大,由于s与气缸壁的接触是光滑的,可以自由移动,所以a推动s向b移动.所以a,b两部分的压强始终相同,都变大.由于a气体膨胀,b气体被压缩,所以外界对b气体做功,根据热力学第一定律得:b的内能增大,温度升高了.

答:a、b两部分气体的压强变大、温度升高、内能都增大.a的体积增大,b的体积减小.

解析

解:当a加热时,气体a的温度升高,内能增大,压强增大;a的压强增大了,对s的压力就增大,由于s与气缸壁的接触是光滑的,可以自由移动,所以a推动s向b移动.所以a,b两部分的压强始终相同,都变大.由于a气体膨胀,b气体被压缩,所以外界对b气体做功,根据热力学第一定律得:b的内能增大,温度升高了.

答:a、b两部分气体的压强变大、温度升高、内能都增大.a的体积增大,b的体积减小.

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简答题

[选修3-3]

(1)汽车是一种将内能转化为机械能来工作的机器.有人总想将汽车发动机的工作效率提升到100%,根据我们所学的热学知识可知,这是不可能的,这种想法违背了______.(选填“热力学第一定律”、“热力学第二定律”、“热力学第三定律”)

(2)一定质量的理想气体由状态A经状态B变为状态C,其中A→B过程为等压变化,B→C过程为等容变化.已知VA=0.3m3,TA=TC=300K、TB=400K.

①求气体在状态B时的体积.

②没A→B过程气体吸收热量为Q,B→C过 气体  放出热量为Q2,比较Q1、Q2的大小说明原因.

正确答案

解:

(1)有人总想将汽车发动机的工作效率提升到100%,没有违反能量转化和守恒定律,也就不违反热力学第一定律,但违反了物理过程的方向性,即违反了热力学第二定律.

(2)①设气体在B状态时的体积为VB,A→B过程为气体发生等压变化,由盖--吕萨克定律得,

   ,代入数据得VB=0.4m3

②由题,TA=TC,所以气体A到B过程增加的内能与B到C减小的内能相同.而AB过程气体对外做正功,B→C过程气体不做功,由热力学第一定律可知,Q1>Q2

故答案为:(1)热力学第二定律.(2)①气体在状态B时的体积为0.4m3.Q1>Q2

解析

解:

(1)有人总想将汽车发动机的工作效率提升到100%,没有违反能量转化和守恒定律,也就不违反热力学第一定律,但违反了物理过程的方向性,即违反了热力学第二定律.

(2)①设气体在B状态时的体积为VB,A→B过程为气体发生等压变化,由盖--吕萨克定律得,

   ,代入数据得VB=0.4m3

②由题,TA=TC,所以气体A到B过程增加的内能与B到C减小的内能相同.而AB过程气体对外做正功,B→C过程气体不做功,由热力学第一定律可知,Q1>Q2

故答案为:(1)热力学第二定律.(2)①气体在状态B时的体积为0.4m3.Q1>Q2

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一定量的气体,从外界吸收热量2.7×105J,内能增加4.3×105J.是气体对外界做了功还是外界对气体做了功?做了多少功?

正确答案

解:由热力学第一定律得:△U=W+Q,

得W=△U-Q=4.3×105J-2.7×105J=1.6×105J,

外界对气体做了1.6×105J的功;

答:外界对气体做了1.6×105J的功.

解析

解:由热力学第一定律得:△U=W+Q,

得W=△U-Q=4.3×105J-2.7×105J=1.6×105J,

外界对气体做了1.6×105J的功;

答:外界对气体做了1.6×105J的功.

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简答题

某理想气体的摩尔质量为M,密度为ρ,求

(1)每个气体分子的质量和气体分子平均占有的长度;

(2)若该气体保持温度不变,体积扩大对外做功为W,则该过程中能否确定是吸热还是放热?若能求出热量;若不能说明理由.

正确答案

解:(1)阿伏加德罗常数=,故每个分子的质量为:

气体的摩尔体积为:,每个分子占据的空间体积为:,分子的平均间距为为:

(2)若该气体保持温度不变,则气体的内能不变,体积扩大对外做功为W,外界对气体做功为-W;据热力学第一定律,△U=W+Q,所以:Q=△U-(-W)=W.气体吸收热量.   

答:(1)每个气体分子的质量为,气体分子平均占有的长度为

(2)该过程中气体是吸热,吸收的热量的大小是W.

解析

解:(1)阿伏加德罗常数=,故每个分子的质量为:

气体的摩尔体积为:,每个分子占据的空间体积为:,分子的平均间距为为:

(2)若该气体保持温度不变,则气体的内能不变,体积扩大对外做功为W,外界对气体做功为-W;据热力学第一定律,△U=W+Q,所以:Q=△U-(-W)=W.气体吸收热量.   

答:(1)每个气体分子的质量为,气体分子平均占有的长度为

(2)该过程中气体是吸热,吸收的热量的大小是W.

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简答题

一定质量的气体从外界吸收热量6000J,内能增加 4000J,那么气体对外做功还是外界对气体做功?做了多少功?

正确答案

解:由热力学第一定律得:△U=W+Q,

得W=△U-Q=4000-6000=-2000J,

气体对外界做了2000J的功;

答:气体对外界做了2000J的功.

解析

解:由热力学第一定律得:△U=W+Q,

得W=△U-Q=4000-6000=-2000J,

气体对外界做了2000J的功;

答:气体对外界做了2000J的功.

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