- 热力学第一定律
- 共1851题
空气压缩机在一次压缩过程中，活塞对空气做了2.0×105J的功，同时空气的内能增加了1.5×105J，这一过程中是吸热还是放热？吸收或放出的热量是多少？
正确答案
解：对气体，此过程由热力学第一定律：
△E=Q+W
所以：Q=△E-W=1.5×105-2.0×105=-5×104J
所以，此过程放出的热量为：5×104J
答：这一过程中放热；放出的热量是：5×104J．
解析
解：对气体，此过程由热力学第一定律：
△E=Q+W
所以：Q=△E-W=1.5×105-2.0×105=-5×104J
所以，此过程放出的热量为：5×104J
答：这一过程中放热；放出的热量是：5×104J．
在绝热过程（系统与外界没有热传递的过程）中，外界对气体做功，气体的内能将如何变化？气体吸收热量而保持体积不变，它的内能将如何变化？
正确答案
解：在绝热过程（系统与外界没有热传递的过程）中，外界对气体做功，根据热力学第一定律：△E=W+Q，得：△E=W，气体的内能将增大；
气体吸收热量而保持体积不变，体积不变，没有对外做功，它的内能：△E=Q，内能增大．
答：在绝热过程中外界对气体做功，气体的内能将增大；气体吸收热量而保持体积不变，它的内能增大．
解析
解：在绝热过程（系统与外界没有热传递的过程）中，外界对气体做功，根据热力学第一定律：△E=W+Q，得：△E=W，气体的内能将增大；
气体吸收热量而保持体积不变，体积不变，没有对外做功，它的内能：△E=Q，内能增大．
答：在绝热过程中外界对气体做功，气体的内能将增大；气体吸收热量而保持体积不变，它的内能增大．
（1）在压力阀被顶起前，停止加热．若此时锅内气体的体积为V、摩尔体积为V0，阿伏加德罗常数为NA，计算锅内气体的分子数；
（2）在压力阀被顶起后，停止加热．假设放气过程中气体对外界做功为W0，并向外界释放了Q0的热量．求该过程锅内原有气体内能的变化量．
正确答案
解：（1）物质的量等于总体积除以摩尔体积，分子数等于物质的量与阿伏加德罗常数的积，设分子数为n，故有：n=
（2）由热力学第一定律△U=W+Q得：
△U=-W0-Q0
答：（1）锅内气体的分子数
（2）锅内原有气体内能的变化量-W0-Q0．
解析
解：（1）物质的量等于总体积除以摩尔体积，分子数等于物质的量与阿伏加德罗常数的积，设分子数为n，故有：n=
（2）由热力学第一定律△U=W+Q得：
△U=-W0-Q0
答：（1）锅内气体的分子数
（2）锅内原有气体内能的变化量-W0-Q0．
（1）下列说法正确的是______
A．布朗运动就是液体分子的热运动
B．一定质量的理想气体在温度不变的条件下，压强增大，则外界对气体做功
C．机械能可以全部转化为内能
D．分子间距离等于分子间平衡距离时，分子势能最小
E．有规则外形的物体是晶体
F．一切自然过程总是向分子热运动的无序性增大的方向进行
（2）如图是用导热性能良好的材料制成的气体实验装置，开始时封闭的空气柱长度为20cm，人用竖直向下的力F压活塞，使空气柱长度变为原来的一半，人对活塞做功l0J，大气压强为P0=1×105Pa，不计活塞的重力．问：
①若用足够长的时间缓慢压缩，求压缩后气体的压强多大？
②若以适当的速度压缩气体，此过程气体向外散失的热量为2J，则气体的内能增加多少？（活塞的横截面积S=1cm2）
正确答案
解：（1）A、布朗运动是指悬浮在液体中的固体微粒的无规则运动，是由大量液体分子的无规则撞击形成的，表明了液体分子的运动是无规则的，故A错误；
B、一定质量的理想气体温度不变，压强增大，则体积减小，因此外界对气体做功，故B正确；
C、根据热力学第二定律可知，机械能在引起其它变化的情况下，可以全部转化为内能，故C正确；
D、根据分子势能和分子之间距离关系可知，当分子间距离等于分子间平衡距离时，分子势能最小，故D正确；
E、晶体并非都有规则的几何外形，如多晶体就没有规则的几何外形，故E错误；
F、根据热力学第二定律可知一切自然过程总是向分子热运动的无序性增大的方向进行，故F正确．
故选BCDF．
（2）①设压缩后气体的压强为P，活塞的横截面积为S，l0=20cm，l=10cm，V0=20S，V=l0S．
缓慢压缩，气体温度不变，由玻意耳定律：P0V0=P V
解出：p=2×105Pa．
故压缩后气体的压强为：p=2×105Pa．
②大气压力对活塞做功：W1=P0S（l0-l）=1J，
人做功：W2=l0J
由热力学第一定律：△U=W1+W2+Q
将Q=-2J等代入，解出△U=9J
故气体的内能增加了9J．
解析
解：（1）A、布朗运动是指悬浮在液体中的固体微粒的无规则运动，是由大量液体分子的无规则撞击形成的，表明了液体分子的运动是无规则的，故A错误；
B、一定质量的理想气体温度不变，压强增大，则体积减小，因此外界对气体做功，故B正确；
C、根据热力学第二定律可知，机械能在引起其它变化的情况下，可以全部转化为内能，故C正确；
D、根据分子势能和分子之间距离关系可知，当分子间距离等于分子间平衡距离时，分子势能最小，故D正确；
E、晶体并非都有规则的几何外形，如多晶体就没有规则的几何外形，故E错误；
F、根据热力学第二定律可知一切自然过程总是向分子热运动的无序性增大的方向进行，故F正确．
故选BCDF．
（2）①设压缩后气体的压强为P，活塞的横截面积为S，l0=20cm，l=10cm，V0=20S，V=l0S．
缓慢压缩，气体温度不变，由玻意耳定律：P0V0=P V
解出：p=2×105Pa．
故压缩后气体的压强为：p=2×105Pa．
②大气压力对活塞做功：W1=P0S（l0-l）=1J，
人做功：W2=l0J
由热力学第一定律：△U=W1+W2+Q
将Q=-2J等代入，解出△U=9J
故气体的内能增加了9J．
正确答案
解：一定质量的理想气体由状态a沿abc变化到状态c，吸收了340J的热量，并对外做功120J，由热力学第一定律有：△E=Q+W=340-120=220J，即从a状态到c状态，理想气体的内能增加了220J；若该气体由状态a沿adc变化到状态c时，对外做功40J，此过程理想气体的内能增加还是220J，所以可以判定此过程是吸收热量，由热力学第一定律有：△E=Q+W，得Q=△E-W=220+40=260J．
故答案为：吸收，260
解析
解：一定质量的理想气体由状态a沿abc变化到状态c，吸收了340J的热量，并对外做功120J，由热力学第一定律有：△E=Q+W=340-120=220J，即从a状态到c状态，理想气体的内能增加了220J；若该气体由状态a沿adc变化到状态c时，对外做功40J，此过程理想气体的内能增加还是220J，所以可以判定此过程是吸收热量，由热力学第一定律有：△E=Q+W，得Q=△E-W=220+40=260J．
故答案为：吸收，260
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