- 热力学第一定律
- 共1851题
（物理选修模块3-3）（8分）
为适应太空环境，去太空旅行的航天员都要穿航天服．航天服有一套生命保障系统，为航天员提供合适的温度、氧气和气压，让航天员在太空中如同在地面上一样。假如在地面上航天服内气压为1 atm，气体体积为2 L，到达太空后由于外部气压低，航天服急剧膨胀，内部气体体积变为4 L，使航天服达到最大体积．若航天服内气体的温度不变，将航天服视为封闭系统。
（1）求此时航天服内的气体压强。
（2）由地面到太空过程中航天服内气体吸热还是放热，为什么?
正确答案
（1）0.5 atm （2）吸热 气体内能不变，由热力学第一定律可知气体吸热
（1）对航天服内气体，开始时压强为P1="1" atm，体积为V1="2" L，到达太空后压强为P2，气体体积为V2="4" L.因等温变化有P1V1= P2V2。解得P2="0.5" atm（5分）
（2）航天服内气体吸热．因为体积膨胀对外做功，而航天服内气体温度不变，即气体内能不变，由热力学第一定律可知气体吸热（3分）
（选修3—3模块）
（1）在以下各种说法中，正确的是
E．在温度不变的情况下，增大液面上方饱和汽的体积，待气体重新达到饱和时，饱和汽的压强增大
（2）有一气缸放在地面上，其截面积为S. 用一不计重力的活塞将一定质量的理想气体密封在缸内，被封的气柱长H0，气体此时的温度为T0，外界大气压强为P0。现将一质量为m的小物块轻轻放在活塞上,结果活塞下降了ΔH后静止.不计活塞与缸壁间的摩擦,气缸绝热.
① 气体的内能增加了多少？
② 求气体末态的温度为多少?
正确答案
（1）BD
（2）①
（1）BD
（2）外界对气体做功：
绝热：
由热力学第一定律：
解得：
由一定质量理想气体状态方程：
解得：
一定质量的理想气体由状态A经状态B变为状态C，其中A→B过程为等压变化，B→C过程为等容变化．已知VA＝0.3 m3，TA＝TC＝300 K，TB＝400 K.
(1)求气体在状态B时的体积．
(2)说明B→C过程压强变化的微观原因．
(3)设A→B过程气体吸收热量为Q1，B→C过程气体放出热量为Q2，比较Q1、Q2的大小并说明原因．
正确答案
(1)0.4 m3 (2)见解析 (3)Q1大于Q2，原因见解析
(1)设气体在状态B时的体积为VB，由盖吕萨克定律得
代入数据得VB＝0.4 m3
(2)微观原因：气体体积不变，分子密集程度不变，温度变化(降低)，气体分子平均动能变化(减小)，导致气体压强变化(减小)．
(3)Q1大于Q2；因为TA＝TC，故A→B增加的内能与B→C减少的内能相同，而A→B过程气体对外做正功，B→C过程气体不做功，由热力学第一定律可知Q1大于Q2.
如图所示，为测量大气压强的实验装置.将一定质量的气体密封在烧瓶内，烧瓶通过细玻璃管与注射器和装有水银的U形管连接，最初竖直放置的U形管两臂中的水银柱等高，烧瓶中气体体积为800ml;现用注射器缓慢向烧瓶中注入200ml的水，稳定后两臂中水银面的高度差为25cm，不计玻璃管中气体的体积，环境温度不变.求
①大气压强
②此过程中外界对烧瓶内的气体 (填“做正功”、“做负功”、“不做功”)，气体将 (填“吸热”或“放热”).
正确答案
①75cmHg ② 正功、放热
试题分析：① 设大气压强为P0
初状态：P1=P0，V1=800ml
注入水后：P2=P0+P，V2=600ml （1分）
由玻意耳定律得：P1V1=P2V2 （2分）
解得：P0=75cmHg （1分）
② 气体体积减小，外界对气体做正功，温度不变，气体的内能不变，由热力学第一定律知，应对外放热 。
如图所示为一简易火灾报警装置。其原理是：竖直放置的试管中装有水银，当温度升高时，水银柱上升，使电路导通，蜂鸣器发出报警的响声。27℃时，空气柱长度L1为20cm，水银上表面与导线下端的距离L2为10cm，管内水银柱的高度h为8cm，大气压强为75cm水银柱高。
（1）当温度达到多少摄氏度时，报警器会报警？
（2）若水银柱上升过程中，被封闭气体吸收热量9×10-2J，对外做功6×10-2J，求封闭气体内能的变化量。
（3）如果大气压增大，则该报警器的报警温度会受到怎样的变化？
正确答案
(1)177℃(2)内能增加3×10-2J (3)升高
（1）等压变化
代入数据解得
（2）据热力学第一定律：
故内能增加3×10-2J（3分）
（3）升高……2分
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