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

空气压缩机在一次压缩过程中，活塞对气缸中空气做功为2×105J，空气的内能增加了1.5×105J，则空气______（填“吸”或“放”）热为______J．

正确答案

解：由题：活塞对空气做了2×105J的功，W=2×105J．空气的内能增加了1.5×105J，△U=1.5×105J．

根据热力学第一定律△U=W+Q得

Q=△U-W=5.0×104J＞0，即空气从外界吸收热量5.0×104J．

故答案为：放；5×104

解析

解：由题：活塞对空气做了2×105J的功，W=2×105J．空气的内能增加了1.5×105J，△U=1.5×105J．

根据热力学第一定律△U=W+Q得

Q=△U-W=5.0×104J＞0，即空气从外界吸收热量5.0×104J．

故答案为：放；5×104

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题型：简答题

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简答题

在一个恒定标准大气压p=1.0×105Pa下，水在沸腾时，1g水由液态变成同温度的气态，其体积由1cm3变为1 701cm3．已知水的汽化热为L=2 264J/g，则体积膨胀时气体对外做的功为______；气体吸收的热量为______．

正确答案

解：已知水的汽化热为L=2264J/g．1g的水由液态变成同温度的气态，则气体吸收的热量是2264J．

在一个恒定标准大气压P=1.0×105 Pa下，其体积由1.0cm3变为1701cm3．

所以体积膨胀时气体对外做的功为W=P0△V=1.0×105×（1701-1）×10-6J=170J

故答案为：170J，2264J．

解析

解：已知水的汽化热为L=2264J/g．1g的水由液态变成同温度的气态，则气体吸收的热量是2264J．

在一个恒定标准大气压P=1.0×105 Pa下，其体积由1.0cm3变为1701cm3．

所以体积膨胀时气体对外做的功为W=P0△V=1.0×105×（1701-1）×10-6J=170J

故答案为：170J，2264J．

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题型：简答题

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简答题

如图所示，两个截面积都为S的圆柱形容器，右边容器高为H．上端封闭，左边容器上端是一个可以在容器内无摩檫滑动的质量为M的活塞：两容器由装有阀门的极细管道相连，容器、活塞和细管都是绝热的．开始时阀门关闭，左边容器中装有理想气体，平衡时活塞到容器底的距离为H，右边容器内为真空．现将阀门缓慢打开，活塞便缓慢下降，直至系统达到新的平衡．此时理想气体的温度增加为原来的1.4倍，已知外界大气压强为P0，求此过程中气体内能的增加量．

正确答案

解：理想气体发生等压变化，气体压强为P，对活塞由：

PS=Mg+P0S

设气体初温为T，活塞下降X，平衡时有：

解得X=

系统绝热，Q=0

外界对气体做功W=PSX

由热力学第一定律△U=Q+W

所以△U=

答：此过程中气体内能的增加量．

解析

解：理想气体发生等压变化，气体压强为P，对活塞由：

PS=Mg+P0S

设气体初温为T，活塞下降X，平衡时有：

解得X=

系统绝热，Q=0

外界对气体做功W=PSX

由热力学第一定律△U=Q+W

所以△U=

答：此过程中气体内能的增加量．

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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由燃气罐（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，经过稳压阀后进入燃烧室进行燃烧．则以下说法中正确的是______．

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的分子势能减少

C．燃气在燃烧室燃烧的过程是熵增加的过程

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）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．试分析气体b的压强、温度、内能的变化情况．

正确答案

解：（1）A、B燃气由液态变为气态的过程中体积增大，要对外做功，分子势能增大，故A正确，B错误；

C、燃气在燃烧室燃烧的过程是熵增加的过程，故C正确．

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AC

（2）气缸和隔板绝热，电热丝对气体a加热，气体a温度升高，压强增大，体积增大．气体a对气体b做功，气体b的体积减小，压强增大，温度升高，内能增大．

答：

（1）AC；

（2）气体b压强增大，温度升高，内能增大．

解析

解：（1）A、B燃气由液态变为气态的过程中体积增大，要对外做功，分子势能增大，故A正确，B错误；

C、燃气在燃烧室燃烧的过程是熵增加的过程，故C正确．

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AC

（2）气缸和隔板绝热，电热丝对气体a加热，气体a温度升高，压强增大，体积增大．气体a对气体b做功，气体b的体积减小，压强增大，温度升高，内能增大．

答：

（1）AC；

（2）气体b压强增大，温度升高，内能增大．

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题型：简答题

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简答题

一定质量的某种理想气体的体积V与热力学温度T的关系图象如图所示，气体在状态A 时压强p0=1.0×105Pa、体积V0=800cm3，线段AB与V轴平行，BC延长线过坐标原点O．

①求该气体状态B时的压强；

②已知该气体从状态B变化到状态C过程中，向外界放热60J，求该过程中气体内能的变化量．

正确答案

解：①A到B是等温变化，压强和体积成反比，根据玻意耳定律有：

AA=BB

解得：B=5×104 Pa

②状态至状态过程是等压压缩过程，外界对气体做功：

W=B△=40J

根据热力学第一定律有：

△U=W+Q=40J+（-60J）=-20J，即内能减小20J．

答：①该气体状态B时的压强5×104 Pa；

②该过程中气体内能减小20J．

解析

解：①A到B是等温变化，压强和体积成反比，根据玻意耳定律有：

AA=BB

解得：B=5×104 Pa

②状态至状态过程是等压压缩过程，外界对气体做功：

W=B△=40J

根据热力学第一定律有：

△U=W+Q=40J+（-60J）=-20J，即内能减小20J．

答：①该气体状态B时的压强5×104 Pa；

②该过程中气体内能减小20J．

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