- 热力学第一定律
- 共1851题
如右图,体积为V、内壁光滑的圆柱形导热气缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞;气缸内密封有温度为2.4T0、压强为1.2P0的理想气体.P0和T0分别为大气的压强和温度.已知:气体内能U与温度T的关系为U=aT,a为正的常量;容器内气体的温度缓慢降低的过程中,最后气体的压强变为P0和T0.热力学第一定律为△U=W+Q.求:
(1)气缸内气体的体积V1:
(2)在活塞下降过程中,气缸内气体放出的热量Q.
正确答案
解:(1)在气体由压缩P=1.2P0到P0时,V不变,温度由2.4T0变为T1,由查理定律得 …①
在气体温度由T1变为T0的过程中,体积由V减小到V1,气体压强不变,由着盖•吕萨克定律得 …②
由①②式得 V1=0.5V…③
(2)活塞下降过程中,活塞对气体的功为W=P0(V-V1)
在这一过程中,气体内能的减少为△U=a(T1-T0)
由热力学第一定律得,气缸内气体放出的热量为Q=W+△U
得出:Q=
答:(1)气缸内气体的体积为0.5V:
(2)在活塞下降过程中,气缸内气体放出的热量为.
解析
解:(1)在气体由压缩P=1.2P0到P0时,V不变,温度由2.4T0变为T1,由查理定律得 …①
在气体温度由T1变为T0的过程中,体积由V减小到V1,气体压强不变,由着盖•吕萨克定律得 …②
由①②式得 V1=0.5V…③
(2)活塞下降过程中,活塞对气体的功为W=P0(V-V1)
在这一过程中,气体内能的减少为△U=a(T1-T0)
由热力学第一定律得,气缸内气体放出的热量为Q=W+△U
得出:Q=
答:(1)气缸内气体的体积为0.5V:
(2)在活塞下降过程中,气缸内气体放出的热量为.
有一壶水,水温是10℃,把它放到火力恒定的炉火上烧.当气压为一大气压时,经20分钟即沸腾.若继续放在火上,试估算再经过约多少分钟后,这壶水将被烧干(结果取两位有效数字即可).
正确答案
解:设水的质量为m千克,每分钟吸收的热量为q,则升温时吸收的热量Q=Cm△t=qt
即Cm(100-10)=20q
汽化时吸收的热量Q′=Lm=qt′水的比热容是C=4.2X103J/(kg•℃)
水的汽化热为L=2.260×107J/kg
由上解得:t′=1.2×103分钟
答:再经过约1.2×103分钟.
解析
解:设水的质量为m千克,每分钟吸收的热量为q,则升温时吸收的热量Q=Cm△t=qt
即Cm(100-10)=20q
汽化时吸收的热量Q′=Lm=qt′水的比热容是C=4.2X103J/(kg•℃)
水的汽化热为L=2.260×107J/kg
由上解得:t′=1.2×103分钟
答:再经过约1.2×103分钟.
A.(选修模块3-3)
(1)如图所示,甲分子固定在坐标原点O,乙分子位于x轴上,甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示.F>0表示斥力,F<0表示引力,a,b,c,d为x轴上四个特定的位置.现把乙分子从a处由静止释放,则______.(填下列选项前的字母)
A.乙分子由a到b做加速运动,由b到d做减速运动
B.乙分子由a到c做加速运动,由c到d做减速运动
C.乙分子由a到b的过程中,两分子的分子势能一直增加
D.乙分子由b到d的过程中,两分子的分子势能一直减小
(2)一定质量的理想气体,由状态A通过如图所示的箭头方向经三个过程变化到状态B.气体在状态B时的分子平均动能______ (选填“大于”、“等于”或“小于”)在状态A时的分子平均动能;气体在由状态A到状态B的过程中,气体______ (选填“吸热”、“放热”‘或“既不吸热也不放热”).
(3)利用油膜法可粗略测定分子的大小和阿伏加德罗常数,若已知n滴油的总体积为V,一滴油所形成的单分子油膜的面积为S.这种油的摩尔质量为μ,密度为ρ.求:
①一个油分子的直径d;
②阿伏加德罗常数N.
正确答案
解:(1)A、乙分子由a到b一直受引力,做加速运动,从b到c分子力逐渐变小但仍为引力,继续加速,故A错;
B、乙分子在从a到c的过程中一直受到引力加速,而从c到d的过程中受斥力,减速,故B正确;
C、从a到b分子力做正功,分子势能一直减少,故C错;
D、从b到c分子力做正功,分子势能先减小,从c到d分子力做负功,分子势能增大,故D错;
故选B.
(2)由图象可知,从A到B气体的温度不变,分子平均动能不变,在在A、B两状态分子的平均动能相等;
由图象可知,从A到B,气体温度不变而压强变大,由玻意耳定律可得,气体体积减小,外界对气体做功,
由于气体温度不变,气体内能不变,由热力学第一定律可得,在此过程中,气体要向外放出热量.
(3)①一滴油的体积V0=,油分子的直径d=
=
;
②一个油分子的体积V0=,
油的摩尔体积Vmol=,
阿伏伽德罗常数N==
;
故答案为:(1)B;(2)等于;放热;(3)①;②
.
解析
解:(1)A、乙分子由a到b一直受引力,做加速运动,从b到c分子力逐渐变小但仍为引力,继续加速,故A错;
B、乙分子在从a到c的过程中一直受到引力加速,而从c到d的过程中受斥力,减速,故B正确;
C、从a到b分子力做正功,分子势能一直减少,故C错;
D、从b到c分子力做正功,分子势能先减小,从c到d分子力做负功,分子势能增大,故D错;
故选B.
(2)由图象可知,从A到B气体的温度不变,分子平均动能不变,在在A、B两状态分子的平均动能相等;
由图象可知,从A到B,气体温度不变而压强变大,由玻意耳定律可得,气体体积减小,外界对气体做功,
由于气体温度不变,气体内能不变,由热力学第一定律可得,在此过程中,气体要向外放出热量.
(3)①一滴油的体积V0=,油分子的直径d=
=
;
②一个油分子的体积V0=,
油的摩尔体积Vmol=,
阿伏伽德罗常数N==
;
故答案为:(1)B;(2)等于;放热;(3)①;②
.
某压力锅的结构如图所示.盖好密封锅盖,将压力阀套在出气孔上,给压力锅加热,当锅内气体压强达到一定值时,气体就把压力阀顶起.假定在压力阀被顶起时,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,写出锅内气体分子数的估算表达式______.假定在一次放气过程中,锅内气体对压力阀及外界做功1J,并向外界释放了2J的热量.锅内原有气体的内能减少了______J.
正确答案
解:(1)设锅内气体分子数为n,气体的摩尔数为
n=
(2)锅内气体对压力阀及外界做功1J,并向外界释放了2J的热量,
根据热力学第一定律得:△U=W+Q=-1-2=-3 J
锅内气体内能减少,减少了3 J.
故答案为:,3
解析
解:(1)设锅内气体分子数为n,气体的摩尔数为
n=
(2)锅内气体对压力阀及外界做功1J,并向外界释放了2J的热量,
根据热力学第一定律得:△U=W+Q=-1-2=-3 J
锅内气体内能减少,减少了3 J.
故答案为:,3
封闭在汽缸里的气体,推动活塞对外做功3×104J,从外界吸收热量5×104J,它的内能变化是多少?内能是增加了还是减少了?
正确答案
解:由热力学第一定律得:△U=W+Q,
得△U=-W+Q=-3×145J+5×104J=2×104J,
气体的内能增加,大小为2×104J;
答:气体的内能增加,大小为2×104J.
解析
解:由热力学第一定律得:△U=W+Q,
得△U=-W+Q=-3×145J+5×104J=2×104J,
气体的内能增加,大小为2×104J;
答:气体的内能增加,大小为2×104J.
扫码查看完整答案与解析