- 热力学第一定律
- 共1851题
如上右图所示，一根竖直的弹簧支撑着一倒立气缸的活塞，使气缸悬空且静止。设活塞与缸壁间无摩擦且不漏气，缸壁导热性能良好，使缸内气体的温度保持与外界大气温度相同，且外界气温不变。若外界大气压增大，则下了结论正确的是
正确答案
BC
考查热学中的内能、压强。对汽缸和活塞整体受力分析，四周的空气压力以及内部气体的压力平衡，因此不受大气压的影响，故弹簧弹力始终等于汽缸和活塞重力之和，弹簧形变量不变，活塞距离地面的高度不变，D错；对汽缸（注意不包括活塞）研究：大气压强增大，对汽缸顶部向下的压力加大，因此气体对汽缸顶部的压强必定增大，气体压强增大而温度不变，由PV/T＝恒量可知，气体的体积必定减小，汽缸顶部下沉，A错B对；温度不变，对理想气体内能必定增大，由热力学第一定律，内能增大必定是外界对气体做功使气体体积减小所致，体积减小，气体分子个数不变，单位体积的气体分子数目增加，C对。
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
（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．
在如图所示的坐标系中，一定质量的某种理想气体先后发生以下两种状态变化过程：第一种变化是从状态状态A到状态B，外界对该气体做功为6J；第二种变化是从状态A到状态C，该气体从外界吸收的热量为9J。图线AC的反向延长线通过坐标原点O，B、C两状态的温度相同，理想气体的分子势能为零。求：
（1）从状态A到状态C的过程，该气体对外界做的功W1和其内能的增量△U1；
（2）从状态A到状态B的过程，该气体内能的增量△U2及其从外界吸收的热量Q2。
正确答案
解：(1)从状态A到状态C的过程，气体发生等容变化
该气体对外界做的功W1=0
根据热力学第一定律有
内能的增量
(2)从状态A到状态B的过程，体积减小，温度升高
该气体内能的增量
根据热力学第一定律有
从外界吸收的热量
（1）下列叙述中正确的是
[ ]
A、一定质量的气体压强越大，则分子的平均动能越大
B、自然界中所有宏观过程都具有方向性
C、外界对气体做正功，气体的内能也可能减小
D、分子间距离增大时，分子间的引力和斥力都减小，它们的合力也减小
（2）一密封容器内有一部分气体，容器下部有一部分未完全蒸发的水（且在下列过程中均未完全蒸发），则容器内水蒸汽_______________（填“是”或“不是”）饱和汽，若容器内气体压强为p，温度为T（热力学温标）；现把容器温度缓慢升高到2T后，则容器内水蒸汽_______________（填“是”或“不是”）饱和汽，容器内气体压强_______________2p（填“＞”、“＜”或“＝”）。
（3）如图所示，在水平固定的筒形绝热气缸中，用绝热的活塞封闭一部分气体。活塞的横截面积为0.2m2，外界大气压强为105Pa，气体温度为27℃。活塞与气缸之间无摩擦间不漏气。用一个电阻丝R给气体加热，活塞将会缓慢移动当气缸内温度升高到77℃时，活塞移动了7.5cm。已知被封闭气体的温度每升高1℃，其内能增加74.8J，求电阻丝对气体提供的热量为多少？
正确答案
（1）C
（2）是，是，＞
（3）气体对外做的功
气体内能增量ΔU＝3740J
由热力学第一定律可得
一定质量的某种实际气体（分子间表现出引力）从外界吸收了4.2×105J的热量，同时气体对外做了6×105J的功，问：
（1）物体的内能变化了多少？
（2）分子势能是增加还是减少？
（3）分子动能如何变化？
正确答案
解：（1）因气体从外界吸收热量，所以Q=4.2×105J
气体对外做功6×105J，则外界对气体做功W= -6×105J
据热力学第一定律△E= W+Q，得△E = -6×105+4.2×105J= -1.8× 105J
所以物体内能减少了1.8×105J
（2）因为气体对外做功，体积膨胀，分子间距离增大了，分子力做负功，气体的分子势能增加了。
（3）因为气体内能减少了，而分子势能增加了，所以分子动能必然减少了，且分子动能的减少量一定大于分子势能的增量。
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