- 热力学第一定律
- 共1851题
（1）现使环境压强不变，温度缓慢升高，最终被封闭气体体积变为2V0，此过程气体从外界吸收热量为Q1，对于气体在此过程中的下列说法正确的是______
A．密闭气体分子间的作用力增大，使活塞上移．
B．密闭气体的分子平均动能增加
C．该密闭气体的压强是由于气体重力而产生的
D．该密闭气体的体积是所有气体分子的体积之和
（2）若使该气体先等温膨胀变为2V0，再等容升压使其压强变为P0，则此过程气体吸收热量为Q2，则Q1，Q2的大小关系是Q1______Q2．（选填“＜”、“=”或“＞”）
（3）若已知气体在原来状态下的密度为1.29kg/m3，体积V0=450cm3，空气的摩尔质量M=0.029kg/mol，阿伏加德罗常数NA=6.0×1023mol-1，则被封闭空气的分子个数约是多少？（保留一位有效数字）
正确答案
解：（1）A、气体分子间的作用力很小，活塞重力不计，由于封闭气体的压强等于大气压，保持不变，温度升高，体积增大，则活塞上移，故A错误．
B、温度是分子平均动能的标志，温度升高，密闭气体的分子平均动能增加．故B正确．
C、密闭气体的压强不是由于气体重力而产生的，而是由于大量气体分子频率碰撞器壁产生的，故C错误．
D、由于气体分子间距离较大，所以密闭气体的体积大于所有气体分子的体积之和．故D错误．
故选：B
（2）本题中间的变换过程不必要去理会，只看初始状态和最终状态，气体的质量始终没变，三个初始状态P、V、T一样，终了状态的P、V一样，都是一个大气压、体积2V0，就只剩温度T了，根据理想气体状态方程
②等温膨胀变为2V0，压强变为原来的一半，再等容升压使其恢复成一个标准大气压，终态温度是初始温度的2倍，对外做功W=
（3）被封闭的空气质量为 m=ρV0
分子个数为 n=
故答案为：（1）B；（2）＞；（3）被封闭空气的分子个数约为1×1022个．
解析
解：（1）A、气体分子间的作用力很小，活塞重力不计，由于封闭气体的压强等于大气压，保持不变，温度升高，体积增大，则活塞上移，故A错误．
B、温度是分子平均动能的标志，温度升高，密闭气体的分子平均动能增加．故B正确．
C、密闭气体的压强不是由于气体重力而产生的，而是由于大量气体分子频率碰撞器壁产生的，故C错误．
D、由于气体分子间距离较大，所以密闭气体的体积大于所有气体分子的体积之和．故D错误．
故选：B
（2）本题中间的变换过程不必要去理会，只看初始状态和最终状态，气体的质量始终没变，三个初始状态P、V、T一样，终了状态的P、V一样，都是一个大气压、体积2V0，就只剩温度T了，根据理想气体状态方程
②等温膨胀变为2V0，压强变为原来的一半，再等容升压使其恢复成一个标准大气压，终态温度是初始温度的2倍，对外做功W=
（3）被封闭的空气质量为 m=ρV0
分子个数为 n=
故答案为：（1）B；（2）＞；（3）被封闭空气的分子个数约为1×1022个．
阳光烤暖了大地，地面辐射使地面附近的空气变热，形成暖气团升往高空．一大团暖空气上升过程中，边缘部分和外界空气的热交换对整个气团没有明显的影响，可以看成气团与外界没有热交换．则在暧气团上升的过程中温度如何变化？说说你的看法．
正确答案
解：在暧气团上升的过程中温度减小．
根据热力学第一定律△U=Q+W，气团上升过程中没有热交换，即Q为零，在气团上升过程中大气压强变小，体积要膨胀，所以气团要对外做功，W为负值，故△U 也为负值，即气体的内能减小．
气体由于分子间距离较大，不考虑分子势能，所以气体只有分子动能．所以气体分子内能减小，就是分子平均动能变小．
温度是分子平均动能的标志，故温度要减小．
故答案为：在暧气团上升的过程中温度减小．
解析
解：在暧气团上升的过程中温度减小．
根据热力学第一定律△U=Q+W，气团上升过程中没有热交换，即Q为零，在气团上升过程中大气压强变小，体积要膨胀，所以气团要对外做功，W为负值，故△U 也为负值，即气体的内能减小．
气体由于分子间距离较大，不考虑分子势能，所以气体只有分子动能．所以气体分子内能减小，就是分子平均动能变小．
温度是分子平均动能的标志，故温度要减小．
故答案为：在暧气团上升的过程中温度减小．
空气压缩机在一次压缩过程中，活塞对气缸中的气体做功为2.0×105J，同时气体的内能增加了1.5×105J．试问：此压缩过程中，气体______（填“吸收”或“放出”）的热量等于______J．
正确答案
解：根据热力学第一定律△U=Q+W，活塞对气缸中的气体做功为W=3.0×105 J，气体内能增加了2.5×105J，根据公式为：△U=Q+W．放出热量为Q=5.0×104J．
故答案为：放出，5×l04．
解析
解：根据热力学第一定律△U=Q+W，活塞对气缸中的气体做功为W=3.0×105 J，气体内能增加了2.5×105J，根据公式为：△U=Q+W．放出热量为Q=5.0×104J．
故答案为：放出，5×l04．
一定质量的理想气体从外界吸收了4.2×105J的热量，同时气体对外做了6×105 J的功，问：
（1）物体的内能如何变化？变化多少？
（2）这部分理想气体的压强如何变化？（回答“增大””减小”还是“不变”）
正确答案
解：（1）由热力学第一定律：△U=W+Q
可得：△U=-6.0×105+4.2×105=-1.8×105J，
气体内能减少：1.8×105J．
（2）理想气体气体内能减小，温度T降低，
由于气体对外做功，气体体积V增大，
由理想气体状态方程：
答：（1）理想气体的气体内能减少了1.8×105J．
（2）这部分理想气体的压强减小
解析
解：（1）由热力学第一定律：△U=W+Q
可得：△U=-6.0×105+4.2×105=-1.8×105J，
气体内能减少：1.8×105J．
（2）理想气体气体内能减小，温度T降低，
由于气体对外做功，气体体积V增大，
由理想气体状态方程：
答：（1）理想气体的气体内能减少了1.8×105J．
（2）这部分理想气体的压强减小
正确答案
解：打开阀门K后，A中的水逐渐向B中流动，达到平衡时，两边水面达到相同的高度．
设大气压为p，A中活塞的横截面积为S1，活塞向下移动的距离为h1，则对A来说，大气压力对水所做的正功W1=pS1h1=pV1．
同时B中活塞上移，设其横截面积为S2，上移距离为h2，对B来说，大气压力对水做的负功W2=-pS2h2=-pV2．
因水的压缩很小，可认为水的体积不变，有V1=V2，所以大气压力对水做的总功W=W1+W2=p（V1-V2）=0，即大气压力对连通器中的水不做功．
内能的变化是由做功和热传递引起的，由题目知水与外界不发生热传递，因此内能的变化必然是由做功引起的．大气压力不做功，只有重力做功．
在重力作用下，相当于A中体积为V1的那部分水降到B中V2部分中去了．因V1=V2，所以m1=m2=m，显然重力做正功WG=mg
答：在整个过程中，水的内能增加了mg
解析
解：打开阀门K后，A中的水逐渐向B中流动，达到平衡时，两边水面达到相同的高度．
设大气压为p，A中活塞的横截面积为S1，活塞向下移动的距离为h1，则对A来说，大气压力对水所做的正功W1=pS1h1=pV1．
同时B中活塞上移，设其横截面积为S2，上移距离为h2，对B来说，大气压力对水做的负功W2=-pS2h2=-pV2．
因水的压缩很小，可认为水的体积不变，有V1=V2，所以大气压力对水做的总功W=W1+W2=p（V1-V2）=0，即大气压力对连通器中的水不做功．
内能的变化是由做功和热传递引起的，由题目知水与外界不发生热传递，因此内能的变化必然是由做功引起的．大气压力不做功，只有重力做功．
在重力作用下，相当于A中体积为V1的那部分水降到B中V2部分中去了．因V1=V2，所以m1=m2=m，显然重力做正功WG=mg
答：在整个过程中，水的内能增加了mg
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