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

汽缸中气体的压强为5×105Pa，活塞的面积是40cm2，气体做等压膨胀，推动活塞移动了20cm．求：

（1）气体做了多少功？

（2）在做功过程中气体吸热2.0×103J，气体的内能改变了多少？

正确答案

解：（1）由功的公式知：W=FL=pSL=5×105×40×10-4×0.2 J=4.0×102 J

（2）由热力学第一定律知：△E=Q-W=2.0×103-4.0×102 J=1.6×103 J

答：气体做了4.0×102 J的功，在做功过程中气体的内能改变了1.6×103 J．

解析

解：（1）由功的公式知：W=FL=pSL=5×105×40×10-4×0.2 J=4.0×102 J

（2）由热力学第一定律知：△E=Q-W=2.0×103-4.0×102 J=1.6×103 J

答：气体做了4.0×102 J的功，在做功过程中气体的内能改变了1.6×103 J．

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题型：简答题

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简答题

（1）奥运祥云火炬的燃烧系统传燃气煤（内有液态丙烷）、稳压装置和燃烧器三部分组成，当稳压阀打开以后，燃气以气态形式从气罐里出来，经过稳压阀后隧入燃烧室进行燃烧，则以下说法中正确的是______．（填选项前的字母）

A、燃气由液态变为气态的过程中要对外做功

B、燃气由液态变为气态的过程中分子势能不变

C、燃气在燃烧室燃烧的过程中分子热运动的平均速度不变

D、燃气在燃烧后释放在周围环境中的能量很容易被回收再利用

（2）截面均匀的U形管，左端与大气相通，右端封闭有长为40cm的空气柱，左右两边水银面的高度差为19cm，如图所示．若大气压强为76cmHg，环境温度不变，当往左管中再缓慢注入一定量的水银后使两边管中水银面一样高，则这时右管中空气柱长度为______．（填选项前的字母）

A、50cm B、39cm C、30cm D、10cm．

正确答案

解：（1）A、燃气由液态变为气态的过程中体积增大，因此对外做功，故A正确；

B、燃气由液态变为气态的过程中分子势能增大，故B错误；

C、燃气在燃烧室燃烧的过程温度升高，温度是分子平均动能标志，温度升高，分子平均动能增大，因此分子平均速率增大，故C错误；

D、燃气在燃烧后释放在周围环境中的能量变为品质低的大气内能，能量耗散了，很难再被利用，故D错误．

故选A．

（2）开始时气体压强为：P1=P0+h=95cmHg

当两边管中水银面一样高时，压强为：P2=P0=76cmHg

气体等温变化，所以有：P1h1s=P2h2s，带入数据得：h2=50cm，故BCD错误，A正确．

故选A．

解析

解：（1）A、燃气由液态变为气态的过程中体积增大，因此对外做功，故A正确；

B、燃气由液态变为气态的过程中分子势能增大，故B错误；

C、燃气在燃烧室燃烧的过程温度升高，温度是分子平均动能标志，温度升高，分子平均动能增大，因此分子平均速率增大，故C错误；

D、燃气在燃烧后释放在周围环境中的能量变为品质低的大气内能，能量耗散了，很难再被利用，故D错误．

故选A．

（2）开始时气体压强为：P1=P0+h=95cmHg

当两边管中水银面一样高时，压强为：P2=P0=76cmHg

气体等温变化，所以有：P1h1s=P2h2s，带入数据得：h2=50cm，故BCD错误，A正确．

故选A．

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题型：简答题

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简答题

如图所示，一定质量的理想气体从状态A经等压变化到状态B．此过程中，气体的压强p=1.5×105Pa，吸收的热量为Q=2×102J，求此过程中气体内能的增量．

正确答案

解：气体由状态A到状态B的过程中，发生等压变化，由盖-吕萨克定律得：

=

得 VB==2×10-3m3；

在该过程中，外界对气体做功：W=p（VA-VB）=1.5×105×10-3J=150J

根据热力学第一定律得：△U=Q+W=150+200=350J

答：此过程中气体内能的增量是350J．

解析

解：气体由状态A到状态B的过程中，发生等压变化，由盖-吕萨克定律得：

=

得 VB==2×10-3m3；

在该过程中，外界对气体做功：W=p（VA-VB）=1.5×105×10-3J=150J

根据热力学第一定律得：△U=Q+W=150+200=350J

答：此过程中气体内能的增量是350J．

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题型：简答题

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简答题

下列说法正确的是______

A．只要外界对气体做功，气体内能一定增大

B．物体由气态变成液态的过程，分子势能减小

C．当分子间距离增大时，分子间引力增大，而分子间斥力减小

D．液体表面层的分子比液体内部的分子有更大的分子势能．

正确答案

解：A、外界对气体做功，气体内能不一定增大，还要看吸放热情况．故A错误．

B．物体由气态变成液态的过程，温度不变，分子的平均动能不变，放出热量，根据热力学第一定律得知，分子势能减小．故B正确．

C．当分子间距离增大时，分子间引力同时减小．故C错误．

D．液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，分子表现为引力，分子势能随着分子距离的增大而增大，所以液体表面层的分子有更大的分子势能．故D正确．

故选BD

解析

解：A、外界对气体做功，气体内能不一定增大，还要看吸放热情况．故A错误．

B．物体由气态变成液态的过程，温度不变，分子的平均动能不变，放出热量，根据热力学第一定律得知，分子势能减小．故B正确．

C．当分子间距离增大时，分子间引力同时减小．故C错误．

D．液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，分子表现为引力，分子势能随着分子距离的增大而增大，所以液体表面层的分子有更大的分子势能．故D正确．

故选BD

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题型：简答题

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简答题

已知工作于温度为T1的高温热源和温度为T2的低温热源（T1、T2为热力学温度）之间的理想热机效率η0=1-．某热机R工作于温度为l27℃和27℃的高低温热源之间，其效率为工作于相同高低温热源之间理想热机效率的75%．

（1）求热机R的效率？

（2）若热机R每次循环从高温热源吸收1600J的热量，求每次循环对外做的功及传入低温热源的热量．

正确答案

解：（1）由题可知，T1=273+127=400K，T2=273+27=300K；

由公式：η0=1-得：η0=1-=1-

所以：η=η0×75%=

（2）每次循环对外做的功：A=η×Q1=J

传入低温热源的热量：Q=Q1-A=1600-300=1300J

答：（1）热机R的效率是；

（2）若热机R每次循环从高温热源吸收1600J的热量，每次循环对外做的功是300J，传入低温热源的热量是1300J．

解析

解：（1）由题可知，T1=273+127=400K，T2=273+27=300K；

由公式：η0=1-得：η0=1-=1-

所以：η=η0×75%=

（2）每次循环对外做的功：A=η×Q1=J

传入低温热源的热量：Q=Q1-A=1600-300=1300J

答：（1）热机R的效率是；

（2）若热机R每次循环从高温热源吸收1600J的热量，每次循环对外做的功是300J，传入低温热源的热量是1300J．

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正确答案

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