- 热力学第一定律
- 共1851题
在一个大气压下，水在沸腾时，1g水吸收2263.8J的热量后由液态变成同温度的气态，其体积由1.043cm3变为1676cm3，求：
（1）lg水所含的分子数；
（2）体积膨胀时气体对外界做的功形；
（3）气体的内能变化．（大气压强p0=1.0×105Pa，水的摩尔质量为μ=18g/mol，阿伏加德罗常数NA=6.0×1023/mol）
正确答案
解：（1）lg水所含的分子数为 n=
（2）在一个恒定标准大气压P=1.0×105 Pa下，其体积由1.043cm3变为1676cm3，
所以体积膨胀时气体对外做的功为W=P0△V=1.0×105×（1676-1.043）×10-6J=167.5J
（3）根据热力学第一定律得：
△U=Q-W=2263.8J-167.5J=2096.3J，即内能增加了2096.3J．
答：
（1）lg水所含的分子数为3.3×1022个；
（2）体积膨胀时气体对外界做的功为167.5J；
（3）气体的内能增加了2096.3J．
解析
解：（1）lg水所含的分子数为 n=
（2）在一个恒定标准大气压P=1.0×105 Pa下，其体积由1.043cm3变为1676cm3，
所以体积膨胀时气体对外做的功为W=P0△V=1.0×105×（1676-1.043）×10-6J=167.5J
（3）根据热力学第一定律得：
△U=Q-W=2263.8J-167.5J=2096.3J，即内能增加了2096.3J．
答：
（1）lg水所含的分子数为3.3×1022个；
（2）体积膨胀时气体对外界做的功为167.5J；
（3）气体的内能增加了2096.3J．
正确答案
解：t时间内排出的体积为：V=vtS；
排出气的质量m=ρV=ρvSt；
则分子数N=
排出气体时，气体对外做功，由于没有热交换，则由热力学第一定律可知，气体内能将减小，温度降低；
故答案为：
解析
解：t时间内排出的体积为：V=vtS；
排出气的质量m=ρV=ρvSt；
则分子数N=
排出气体时，气体对外做功，由于没有热交换，则由热力学第一定律可知，气体内能将减小，温度降低；
故答案为：
汽缸中封闭了一定质量的气体，活塞压缩气体做功1200J，气体的内能增加了800J，则气体是吸收还是释放了热量？吸收（释放）的热量是多少？
正确答案
解：由题有：W=1200J，△U=800J
根据热力学第一定律得：△U=W+Q
得 Q=△U-W=800-1200=-40J＜0，所以气体放出400J的热量．
答：气体是释放了热量，释放的热量是400J．
解析
解：由题有：W=1200J，△U=800J
根据热力学第一定律得：△U=W+Q
得 Q=△U-W=800-1200=-40J＜0，所以气体放出400J的热量．
答：气体是释放了热量，释放的热量是400J．
如图所示，一定质量的理想气体由状态A经过过程Ⅰ变至状态B，从外界吸收热量450J，同时气体膨胀做功300J；当气体从状态B经过过程Ⅱ回到状态A时，外界压缩气体做功200J，求：
（1）气体状态由A经过Ⅰ变至B过程，内能是增加还是减少？增加或减少内能是多少？
（2）气体状态由A经过Ⅰ变至B再经过Ⅱ回到A时，气体是吸收热量还是放出热量？吸收或放出的热量是多少？
正确答案
解：（1）由题意知：气体由状态A经过Ⅰ变至B过程：
Q1=450J，
W1=-300J
由热力学第一定律：△U=W1+Q1
带入数据得：△U=150J
所以气体内能增加了150J
（2）气体从状态B经过Ⅱ又回到A时：
W2=200J
全过程内能增量为零即：△U=0
由热力学第一定律：
△U=W+Q即△U=Q1+Q2+W1+W2
带入数据得：Q2=-350J
所以气体是放出热量350J
答：（1）气体状态由A经过Ⅰ变至B过程，气体内能增加了150J
（2）气体状态由A经过Ⅰ变至B再经过Ⅱ回到A时，气体是放出热量350J．
解析
解：（1）由题意知：气体由状态A经过Ⅰ变至B过程：
Q1=450J，
W1=-300J
由热力学第一定律：△U=W1+Q1
带入数据得：△U=150J
所以气体内能增加了150J
（2）气体从状态B经过Ⅱ又回到A时：
W2=200J
全过程内能增量为零即：△U=0
由热力学第一定律：
△U=W+Q即△U=Q1+Q2+W1+W2
带入数据得：Q2=-350J
所以气体是放出热量350J
答：（1）气体状态由A经过Ⅰ变至B过程，气体内能增加了150J
（2）气体状态由A经过Ⅰ变至B再经过Ⅱ回到A时，气体是放出热量350J．
一定质量的非理想气体（分子间的作用力不可忽略），从外界吸收了4.2×105J的热量，同时气体对外做了6×105J的功，则：
（1）气体的内能______（填“增加”或“减少”），其变化量的大小为______J．
（2）气体的分子势能______（填“增加”或“减少”）
（3）气体的温度______（填“升高”或“降低”）
正确答案
解：（1）气体从外界吸热，故：Q=4.2×105J
气体对外做功，故：W=-6×105J
由热力学第一定律：△U=W+Q=（-6×105）+（4.2×105）=-1.8×105J
△U为负，说明气体的内能减少了
所以，气体内能减少了1.8×105J．
（2）气体分子间距远远大于平衡距离，分子力的合力为吸引力；
因为气体对外做功，所以气体的体积膨胀，分子间的距离增大了，分子力做负功，气体分子势能增加了；
（3）因为气体内能减少，同时气体分子势能增加，说明气体分子的平均动能一定减少了，故温度降低．
故答案为：（1）减少，1.8×105；（2）增加；（3）降低．
解析
解：（1）气体从外界吸热，故：Q=4.2×105J
气体对外做功，故：W=-6×105J
由热力学第一定律：△U=W+Q=（-6×105）+（4.2×105）=-1.8×105J
△U为负，说明气体的内能减少了
所以，气体内能减少了1.8×105J．
（2）气体分子间距远远大于平衡距离，分子力的合力为吸引力；
因为气体对外做功，所以气体的体积膨胀，分子间的距离增大了，分子力做负功，气体分子势能增加了；
（3）因为气体内能减少，同时气体分子势能增加，说明气体分子的平均动能一定减少了，故温度降低．
故答案为：（1）减少，1.8×105；（2）增加；（3）降低．
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