- 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
（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 
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 
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
如图l所示，导热性能良好的气缸放置在水平平台上，活塞质量为10 kg，横截面积50 cm2，厚度l cm，气缸全长25 cm，气缸质量20 kg，大气压强为1×105Pa，当温度为17℃时，活塞封闭的气柱长10 cm。现在用一条细绳一端连接在活塞上，另一端通过两个光滑的定滑轮后连接在一个小桶上，如图2所示。开始时活塞静止。现不断向小桶中添加细沙，使活塞缓慢向上移动（g取l0m／s2）
①通过计算判断气缸能否离开台面。
②活塞缓慢向上移动过程中，气缸内气体是________（填“吸热”或放热“），气体的内能__________（填“增加”或“减少”或“不变”）
正确答案
（1）能离开台面（2）“吸热”； “不变”
试题分析：①开始时气缸内气体的压强为
假设活塞没有离开气缸，当气缸恰好离开台面时，气缸内气体的压强为
此时气柱长度为L2，从1—2等温变化：
得L2=20cn
由于
②活塞上升过程中，气体膨胀，对外做功，而气缸导热性能良好，因此温度不变，内能不变，根据热力学第一定律，气体吸热。
（8分）某次科学实验中，从高温环境中取出一个如图所示的圆柱形导热气缸，把它放在大气压强为P0=1atm、温度为t0=27oC的环境中自然冷却。该气缸内壁光滑，容积为V=1m3，开口端有一厚度可忽略的活塞。开始时，气缸内密封有温度为t=447oC、压强为P=1．2atm的理想气体，将气缸开口向右固定在水平面上，假设气缸内气体的所有变化过程都是缓慢的。求：
①活塞刚要向左移动时，气缸内气体的温度t1；
②最终气缸内气体的体积V1；
③在整个过程中，气缸内气体对外界 （填“做正功”“做负功”或“不做功”），气缸内气体放出的热量 （填“大于”“等于”或“小于”）气体内能的减少量。
正确答案
①327℃；②0.5m3；③做负功；大于。
试题分析： ①气体做等容变化，由查理定律得：
∴T1=600K，t1=327℃
②由气态方程，得：
③在整个过程中，气缸内气体对外界做负功，气缸内气体放出的热量大于气体内能的减少量。考点：
如图是用导热性能良好的材料制成的气体实验装置，开始时封闭一定长度的空气柱，现用力向下压活塞，在压缩过程中活塞对封闭气体做功10 J。若此压缩过程中封闭气体向外界放出的热量为2J，则气体的内能如何变化？变化了多少？（请写出必要的解答过程）
正确答案
增加 8J
（1）如图为两分子系统的势能Ep与两分子间距离r的关系曲线．下列说法正确的是______
A．当r大于r1时，分子间的作用力表现为引力
B．当r小于r2时，分子间的作用力表现为斥力
C．当r由∞到r1变化变化过程中，分子间的作用力先变大再变小
D．在r由r1变到r2的过程中，分子间的作用力做负功
（2）一定量的气体内能增加了3×105J．
①若吸收了2×105J的热量，则是气体对外界做功，还是外界对气体做功？做了多少焦耳的功？
②若气体对外界做了4×105J的功，则是气体放热还是从外界吸热？放出或吸收的热量是多少？
正确答案
A、由图象可知：分析间距离为r2时分子势能最小，此时分子间的距离为平衡距离；r2是分子的平衡距离，r1小于平衡距离，分子力表现为引力，当r1＜r＜r2时，分子力为斥力，当r＞r2时分子力为引力，故A错误；
B、当r小于r1时，分子间的作用力表现为斥力，故B正确；
C、当r由∞到r1变化变化过程中，分子间的作用力变化较为复杂，应是先变大再变小再增加，故C错误；
D、在r由r1变到r2的过程中，分子力为斥力，分子间距离增大，分子间的作用力做正功，故D错误；
故选：B．
（2）①根据热力学第一定律△U=Q+W，故W=△U-Q=3×105-2×105J=1×105J，故是外界对气体做功，做功为1×105J
②根据热力学第一定律△U=Q+W，故Q=△U-W=3×105-（-4×105）J=7×105J，气体是从外界吸热，吸收的热量是7×105J
故答案为：（1）B（2）①外界对气体做功；1×105 J ②气体从外界吸热；7×105 J
扫码查看完整答案与解析