- 热力学第一定律
- 共1851题
一定质量的理想气体从外界吸收了4.2×105 J的热量，同时气体对外做了6.0×105 J的功，问
（1）理想气体的内能如何变化？
（2）这部分理想气体的压强如何变化？(回答“增大”、“减小”或“不变”)
（3）若这种气体的摩尔质量是32g/mol，则0.48 g该种气体内包含有多少个分子？(阿伏加德罗常数取6.02×1023mol－1，结果保留两位有效数字)
正确答案
解：（1）根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，得ΔU＝－6.0×105＋4.2×105＝－1.8×105 J，所以内能减少1.8×105 J
（2）理想气体气体内能减小，温度一定降低，又由于气体对外做功，气体体积增大，根据理想气体状态方程
（3）气体所含的分子数为n＝
如图所示的p-V图象中，一定质量的理想气体由状态A经过程I变至状态B时，从外界吸收热量620J，同时膨胀对外做功300J．当气体从状态B经过程Ⅱ回到状态A时，外界压缩气体做功400 J，求此过程中气体吸收或放出的热量是多少焦？
正确答案
解：一定质量的理想气体由状态A经过程I变至状态B时，从外界吸收的热量Q1大于气体膨胀对外做的功W1，气体内能增加，由热力学第一定律，气体内能的增加量为 △U=Q1+W1= 620 +(-300)J=320J. 气体由状态B经过程Ι回到状态A时，气体内能将减少320J，而此过程中外界又压缩气体做了W2 =400J的功，因而气体必向外界放热，则 Q2=△U- W2=(-320)J- 400J=- 720J.
某学校一个兴趣小组，为了估算太阳的全部辐射功率，做了如下研究：取横截面积为S的圆筒内装有质量为m的水，太阳垂直照射了时间t，水温升高了△T。已知大气顶层的太阳能只有η的能量到达地面，太阳与地球之间的平均距离为r，请你帮助他们估算出太阳的全部辐射功率是多少？
正确答案
解：设质量为m的水在时间t内吸收热量为Q1，则有Q1=cm△T
地球表面上单位面积单位时间内获得的太阳能为E1，有：
排除大气层的影响，地球表面上单位面积单位时间内应该获得的太阳能为E2，有：
而太阳辐射的物理模型应该是以太阳为球心，以太阳到地球间的平均距离r为半径作一个球体，而在该球体的表面上太阳能是均匀辐射的，设太阳总辐射功率为P。则有：
由上述公式可得
外界对一定质量的气体做了200J的功，同时气体又向外界放出了80J的热量，则气体的内能______（填“增加”或“减少”）了______J．
正确答案
由题有：W=200J，Q=-80J
根据热力学第一定律得：△U=W+Q=200J-80J=120J＞0，所以气体的内能增加了120J
故答案为：增加；120
如图所示，气缸放置在水平台上，活塞质量为5 kg，面积为25 cm2，厚度不计，气缸全长25 cm，大气压强为1×105 Pa，当温度为27℃时，活塞封闭的气柱长10 cm，若保持气体温度不变，将气缸缓慢竖起倒置。g取10 m/s2。
（1）气缸倒置过程中，下列说法正确的是______________。
A.单位时间内气缸单位面积上气体分子撞击次数增多
B.单位时间内气缸单位面积上气体分子撞击次数减少
C.吸收热量，对外做功
D.外界气体对缸内气体做功，放出热量
（2）求气缸倒置后气柱长度；
（3）气缸倒置后，温度升至多高时，活塞刚好接触平台（活塞摩擦不计）？
正确答案
解：（1）BC
（2）1→2状态等温变化：
p1L1=P2L2，故L2=15 cm
（3）2→3状态等压变化：T2=T1=(273+27) K=300 K，L2=15 cm，L3=25 cm
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