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简答题

一密闭理想气体等温膨胀对外做功150J,同时从外界吸热______J;用分子动理论解释该气体压强变小的原因为______

正确答案

解:根据热力学第一定律得:气体膨胀对外做功150J,W=-150 J,同时温度不变则内能不变,所以从外界吸热150J;

气体的温度不变则分子的平均动能不变,分子运动的激烈程度不变,体积增大则单位体积内的分子的数目减小,则单位时间内对器壁单位面积上的平均碰撞次数减少,所以压强减小.

故答案为:150;一定质量的理想气体的压强与分子平均动能和分子数密度有关.温度不变,分子平均动能不变,但体积增大,分子数密度减小,因而压强变小.

解析

解:根据热力学第一定律得:气体膨胀对外做功150J,W=-150 J,同时温度不变则内能不变,所以从外界吸热150J;

气体的温度不变则分子的平均动能不变,分子运动的激烈程度不变,体积增大则单位体积内的分子的数目减小,则单位时间内对器壁单位面积上的平均碰撞次数减少,所以压强减小.

故答案为:150;一定质量的理想气体的压强与分子平均动能和分子数密度有关.温度不变,分子平均动能不变,但体积增大,分子数密度减小,因而压强变小.

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简答题

一定质量的理想气体处于标准状态下时体积为V0,分别经过如下两个不同的过程使体积都增大到2V0:①等温膨胀变为2V0,再等容升压使其恢复成一个标准大气压,总共吸收的热量为Q1,内能的变化为△U1;②等压膨胀到2V0,吸收的热量为Q2,内能的变化为△U2.则Q1______Q2,△U1______△U2(填“大于”、“等于”、“小于”)

正确答案

解:中间的变换过程不必要去理会,只看初始状态和最总状态,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2V,就只剩温度T了,根据理想气体状态方程:①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=.②等压膨胀到2V0,温度为原来的2倍,W′=PV0,吸收的热量为Q2,内能的变化为△U2.根据热力学第一定律知:,△U1=△U2,Q1<Q2

故答案为:小于,等于

解析

解:中间的变换过程不必要去理会,只看初始状态和最总状态,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2V,就只剩温度T了,根据理想气体状态方程:①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=.②等压膨胀到2V0,温度为原来的2倍,W′=PV0,吸收的热量为Q2,内能的变化为△U2.根据热力学第一定律知:,△U1=△U2,Q1<Q2

故答案为:小于,等于

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简答题

下列说法正确的是______.(填选项前的字母)

A.温度低的物体内能小

B.温度低的物体分子运动的平均速率小

C.不可能从单一热源吸取热量并把它全部用来做功,而不引起其他变化

D.甲、乙两分子,甲固定,乙从距离甲大于r0(10-10m)以速度v向甲运动,在接近甲过程一直做加速运动.

正确答案

解:

A、物体的内能与物体的温度和体积都有关,温度低的物体内能不一定小.故A错误.

B、温度是分子平均动能的标志,温度低的物体分子运动的平均动能一定小,但平均速率不一定小.故B错误.

C、根据热力学第二定律可知:可能从单一热源吸取热量并把它全部用来做功,而不引起其他变化.故C正确.

D、甲、乙两分子,甲固定,乙从距离甲大于r0(10-10m)以速度v向甲运动时,由于r大于r0时分子力为引力,r小于r0时分子力为斥力,则在接近甲过程中乙先受到甲的引力,后受到甲的斥力,所以乙先做加速运动,后做减速运动.故D错误.

故选C

解析

解:

A、物体的内能与物体的温度和体积都有关,温度低的物体内能不一定小.故A错误.

B、温度是分子平均动能的标志,温度低的物体分子运动的平均动能一定小,但平均速率不一定小.故B错误.

C、根据热力学第二定律可知:可能从单一热源吸取热量并把它全部用来做功,而不引起其他变化.故C正确.

D、甲、乙两分子,甲固定,乙从距离甲大于r0(10-10m)以速度v向甲运动时,由于r大于r0时分子力为引力,r小于r0时分子力为斥力,则在接近甲过程中乙先受到甲的引力,后受到甲的斥力,所以乙先做加速运动,后做减速运动.故D错误.

故选C

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如图所示,一定质量的理想气体用不导热的活塞封闭在内壁光滑的绝热气缸内,气缸竖直放置,缸内安装一电热丝,活塞质量m,横截面积S,外界大气压强p0,重力加速度g.开始时活塞处于静止状态,将电热丝通电给气体缓慢加热,测得电热丝两端电压为U,通过的电流为I.经过时间t,活塞缓慢向上移动距离L0.求:

①气体对外所做的功;

②气体内能的增量.

正确答案

解:①气体对外所做功为:W=(p0S+mg)L0

②由热力学第一定律可知,气体内能增加量△E=Q-W

又根据焦耳定律得:Q=UIt

则△E=UIt-(p0S+mg)L0

答:①气体对外所做功为(P0S+mg)L0

②气体内能增加量为UIt-(P0S+mg)L0

解析

解:①气体对外所做功为:W=(p0S+mg)L0

②由热力学第一定律可知,气体内能增加量△E=Q-W

又根据焦耳定律得:Q=UIt

则△E=UIt-(p0S+mg)L0

答:①气体对外所做功为(P0S+mg)L0

②气体内能增加量为UIt-(P0S+mg)L0

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简答题

如图所示,用轻质活塞在气缸内封闭一定质量理想气体,活塞与气缸壁间摩擦忽略不计,开始时活塞距气缸底高度h1=0.50m.给气缸加热,活塞缓慢上升到距离气缸底h2=0.80m处,同时缸内气体吸收Q=450J的热量.已知活塞横截面积S=5.0×10-3 m2,大气压强p0=1.0×105 Pa.求:

①缸内气体对活塞所做的功W;

②此过程中缸内气体增加的内能△U.

正确答案

解:①活塞缓慢上升,视为等压过程,

   则气体对活塞做功 W=F△h=p0S△h=150J       

 ②根据热力学定律△U=W+Q=-150+450=300J    

答:①缸内气体对活塞所做的功为150J

   ②此过程中缸内气体增加的内能△U=300J

解析

解:①活塞缓慢上升,视为等压过程,

   则气体对活塞做功 W=F△h=p0S△h=150J       

 ②根据热力学定律△U=W+Q=-150+450=300J    

答:①缸内气体对活塞所做的功为150J

   ②此过程中缸内气体增加的内能△U=300J

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