- 热力学第一定律
- 共1851题
A．某国际科研小组正在研制利用超导材料制成灯泡的灯丝和闭合电路，利用电磁感应激起电流后，由于电路电阻为零从而使灯泡一直发光
B．发明一种制冷设备，使温度降至绝对零度以下
C．汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气，想办法使它们自发地分离，既清洁了空气，又变废为宝，成为新能源
D．将房屋顶盖上太阳能板，可直接用太阳能来解决照明和热水问题
（2）如图所示，用面积为S的活塞在汽缸内封闭着一定质量的空气，活塞上放一砝码，活塞和砝码的总质量为m，现对汽缸缓缓加热使汽缸内的空气温度从T1升高到T2，且空气柱的高度增加了△l，已知加热时气体吸收的热量为Q，外界大气压强为P0，问：此过程中被封闭气体的内能变化了多少？
正确答案
解析
解：（1）
A、电磁感应激起电流后产生电能，由于灯泡也有电阻，要消耗电能，所以不可能使灯泡一直发光．故A错误．
B、根据热力学第三定律得知，绝对零度只能接近，不可能达到，更不可能使温度降至绝对零度以下．
C、根据热力学第二定律分析可知，能量出现耗散，不可能使耗散的能量成为新能源．故C错误．
D、将房屋顶盖上太阳能板，直接用太阳能来解决照明和热水问题，符合能量守恒定律，实际中确有应用．故D正确．
故选D
（2）汽缸内封闭气体的压强为P=P0+
在气体缓缓膨胀过程中，活塞与砝码的压力对气体做负功，功大小为W=-（mg+P0S）△L
则根据热力学第一定律△E=W+Q得，气体内能的变化为△E=-（mg+P0S）△L+Q
故答案为：
（1）D；
（2）气体内能的变化为△E=-（mg+P0S）△L+Q．
夏天将密闭有空气的矿泉水瓶放进低温的冰箱中会变扁，假设大气压强不变，此过程中瓶内空气（可看成理想气体）（ ）
正确答案
解析
解：因为瓶子变扁体积减小，所以外界对瓶内气体做功，最后内外压强相等；温度降低，瓶子中的空气内能减小，根据△U=Q+W得知：瓶内空气向冰箱中释放热量，故B正确．
故选：B
将一个被压瘪了但未漏气的乒乓球放进热水中，片刻后乒乓球恢复到原来的球形，在该过程中有关乒乓球内气体（忽略分子间的作用力）的说法，正确的是（ ）
正确答案
解析
解：
A、乒乓球中气体温度升高，分子的平均动能增大，乒乓球能恢复球形，说明气体的压强增大，A正确
B、乒乓球中气体质量不变，体积增大，单位体积的分子数减小，能恢复球形，说明气体的压强增大，B错误．
CD、由题，不考虑乒乓球内气体分子之间的相互作用，乒乓球中的气体看作理想气体，温度升高，其内能增大．乒乓球膨胀，气体对外做功，由热力学第一定律分析得知，吸收热量．故C正确，D错误．
故选；AC．
如图所示，一定质量的理想气体由状态A经过过程Ⅰ变至状态B，从外界吸收热量450J，同时气体膨胀做功300J；当气体从状态B经过过程Ⅱ回到状态A时，外界压缩气体做功200J，求：
（1）气体状态由A经过Ⅰ变至B过程，内能是增加还是减少？增加或减少内能是多少？
（2）气体状态由A经过Ⅰ变至B再经过Ⅱ回到A时，气体是吸收热量还是放出热量？吸收或放出的热量是多少？
正确答案
解析
解：（1）由题意知：气体由状态A经过Ⅰ变至B过程：
Q1=450J，
W1=-300J
由热力学第一定律：△U=W1+Q1
带入数据得：△U=150J
所以气体内能增加了150J
（2）气体从状态B经过Ⅱ又回到A时：
W2=200J
全过程内能增量为零即：△U=0
由热力学第一定律：
△U=W+Q即△U=Q1+Q2+W1+W2
带入数据得：Q2=-350J
所以气体是放出热量350J
答：（1）气体状态由A经过Ⅰ变至B过程，气体内能增加了150J
（2）气体状态由A经过Ⅰ变至B再经过Ⅱ回到A时，气体是放出热量350J．
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
解析
解：（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．
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