- 能量的守恒与耗散
- 共3716题
用4根相同的金属杆制成Y形端点固定了三个同样的大金属球,温度分别为t1=0℃,t2=50℃,t3=100℃(如图),金属杆与球与另外的金属杆良好的热接触,过一会发现1球的温度变为0.2℃,如果不考虑与外界有热交换且杆的热传导功率与其两端的温差成正比,则2号球的温度降低______℃;3号球的温度降低______℃(已知杆的热容小至可以忽略,系统与周围没有热交换,杆的热传导功率与其两端的温度差成正比)
正确答案
解析
解:因为4根相同的金属杆的热容小至可以忽略,再根据题意:
所以,100℃的球对0℃的球的传导的功率:
100℃的球对50℃的球的传导的功率:
50℃的球对0℃的球的传导的功率:
由于三个球是相同的,所以它们变化相等的内能时,温度的变化也是相等的,所以得:
球1 的温度变成0.2℃,设球2温度的变化的t2,则:
整理得:t2=
球3温度的变化的t3,则:
整理得:t3=
故答案为:0.0286,0.1714
一定量的气体,从外界吸收热量2.7×105J,内能增加4.3×105J.是气体对外界做了功还是外界对气体做了功?做了多少功?
正确答案
解析
解:由热力学第一定律得:△U=W+Q,
得W=△U-Q=4.3×105J-2.7×105J=1.6×105J,
外界对气体做了1.6×105J的功;
答:外界对气体做了1.6×105J的功.
对一定量的气体,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、气体分子间空隙很大,气体的体积大于所有气体分子的体积之和.故A错误.
B、温度的微观含义是反映物体内分子的热运动剧烈程度,温度越高,分子热运动越剧烈.故B正确.
C、气体的压强产生的机理是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的,故C正确.
D、当气体膨胀时,气体分子之间的势能增大,内能变化无法判断.故D错误
故选BC
某理想气体的摩尔质量为M,密度为ρ,求
(1)每个气体分子的质量和气体分子平均占有的长度;
(2)若该气体保持温度不变,体积扩大对外做功为W,则该过程中能否确定是吸热还是放热?若能求出热量;若不能说明理由.
正确答案
解析
解:(1)阿伏加德罗常数=,故每个分子的质量为:
气体的摩尔体积为:,每个分子占据的空间体积为:
,分子的平均间距为为:
(2)若该气体保持温度不变,则气体的内能不变,体积扩大对外做功为W,外界对气体做功为-W;据热力学第一定律,△U=W+Q,所以:Q=△U-(-W)=W.气体吸收热量.
答:(1)每个气体分子的质量为,气体分子平均占有的长度为
;
(2)该过程中气体是吸热,吸收的热量的大小是W.
根据热力学第一定律,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、物体吸收热量,同时对外做功,如二者相等,则内能可能不变,若Q>W,则内能增加,若W>Q,则内能减少,故A错误;
B、做功和热传递都能改变内能;物体温度升高可能是由于从外界吸收了热量,也可能是外界做功.故B错误;
C、只要外界对物体做了正功,若物体同时放出热量,物体的内能就不一定增加,故C错误;
D、做功和热传递都能改变内能,做功和热传递对改变物体的内能是等效的.故D正确.
故选:D.
如图,内壁光滑的气缸竖直放置在水平桌面上,气缸内封闭一定质量的理想气体,在活塞从A运动到B的过程中,气体吸收了280J的热量,并对外做功310J,则气体的内能改变了多少?此后活塞又在外力作用下从B返回到A,且返回到A时温度与原来在A处时相同,此过程中气体放热250J,则此过程中是外界对气体做功还是气体对外界做功?其数值是多少?
正确答案
解析
解:气缸内封闭一定质量的理想气体,在活塞从A运动到B的过程中,气体吸收了280J的热量,并对外做功310J,故Q=280J,W=-310J;
故△U=W+Q=-310+280=-30J
即内能减小了30J;
活塞又在外力作用下从B返回到A,且返回到A时温度与原来在A处时相同,此过程中气体放热250J,内能增加30J,即△U′=30J,Q′=-250J,故:
W′=△U′-Q′=30J-(-250J)=280J
答:在活塞从A运动到B的过程中,气体的内能减小了30J;
活塞在外力作用下从B返回到A的过程中,外界对气体做功280J.
表演过程中,对球内气体共做了4J的功,此过程中气球______(填“吸收”或“放出”)的热量是______J.若某气球突然爆炸,则该气球内的气体内能______(填“增加”或“减少”),温度______(填“升高”或“降低”).
正确答案
放出
4
减少
降低
解析
表演过程中,球内气体温度可视为不变,说明球内气体内能不变,即△U=0,
对球内气体共做了4J的功,即W=4J,所以此过程中Q=-4J,即气球放出的热量是4J,若某气球突然爆炸,气体对外做功,瞬间无热传递,则该气球内的气体内能减少,温度降低.
故答案为:放出;4;减少;降低.
下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、自然界发生的过程一定是不可逆过程,A正确;
B、第二类永动机不能成功是因为其违反了热力学第二定律,B错误;
C、绝对零度是一切低温物体的极限,不可能达到,C错误;
D、对任何一类宏观自然过程进行方向的说明,都可以作为热力学第二定律的表述,例如:气体向真空的自由膨胀是不可逆的,D正确;
故选AD
如图所示,绝热隔板S把绝热的气缸分隔成体积相等的两部分,S与气缸壁的接触是光滑的.两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体a和b.气体分子之间相互作用可忽略不计.现通过电热丝对气体a缓慢加热一段时间后,a、b各自达到新的平衡状态.试分析a、b两部分气体与初状态相比,体积、压强、温度、内能各如何变化?
正确答案
解析
解:当a加热时,气体a的温度升高,内能增大,压强增大;a的压强增大了,对s的压力就增大,由于s与气缸壁的接触是光滑的,可以自由移动,所以a推动s向b移动.所以a,b两部分的压强始终相同,都变大.由于a气体膨胀,b气体被压缩,所以外界对b气体做功,根据热力学第一定律得:b的内能增大,温度升高了.
答:a、b两部分气体的压强变大、温度升高、内能都增大.a的体积增大,b的体积减小.
下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、扩散现象是不同物质相互接触,彼此进入对方的现象,说明分子的无规则运动,并不是分子间有斥力,故A错误;
B、布朗运动是悬浮微粒永不停息地做无规则运,反映的是液体分子不停地做无规则的运动,借助显微镜可看到悬浮微粒的无规则运动,故B错误;
C、热量总是自发的从温度高的物体传递给温度低的物体;也可以从温度低的物体传递到温度高度的物体,但引起其它的变化;不能说热量总是从热量较多的物体传递给热量较少的物体,故C错误;
D、内能是物体所有分子的动能和势能之和,所以温度高的物体内能不一定大,但分子的平均动能一定大,故D正确.
故选:D.
如图气缸放置在水平地面上,缸内封闭一定质量的理想气体,活塞横截面积为S,外界大气压强为p0,气缸内电热丝热功率为P,测得通电时间t内活塞缓慢向左移动距离为h,气缸向外界放出热量为Q,不计活塞与气缸之间的摩擦,则在时间t内缸内气体内能的变化量为______.
正确答案
解析
解:根据热力学第一定律,有:△U=Q+W ①
根据题意可知气体体积膨胀对外做功为-p0Sh,外界对气体做功代数和为:W=Pt-p0Sh ②
因为放出热量,所以为-Q ③
联立①②③解得:△U=Pt-p0Sh-Q
故答案为:Pt-p0Sh-Q
如图所示,竖直放置的固定容器及质量为m的可动光滑活塞P都是不导热的,中间有一导热的固定隔板Q,Q的上下两边盛有温度和体积均相同的同种气体甲和乙,现用外力F将活塞P缓慢向下移动一段距离,则在移动P的过程中( )
正确答案
解析
解:A、外力F将活塞P缓慢向下移动一段距离的过程中,外力F对请气体做功,甲和乙的温度升高,故A错误;
B、由于外力对甲做正功,甲的内能增大,所以甲传热给乙,乙的内能增加,B正确;
C、D、中间有一导热的固定隔板Q,则甲与乙升高相同的温度,甲的体积减小,压强大于乙的压强,所以甲气体与乙气体相比,甲气体在单位时间内与隔板Q碰撞的分子数一定多;故C错误,D正确.
故选:BD
导热性能良好的气缸和活塞,密封一定质量的理想气体,气缸固定不动,保持环境温度不变.现在将活塞向左缓慢压一段距离,稳定后( )
正确答案
解析
解:由于气缸和活塞导热性能良好,且环境温度不变,因此在将活塞向左缓慢压一段距离过程中,气体温度不变,气体内能不变,由△U=W+Q可知,外界对气体做功,内能不变,气体将放出热量,故BC错误;
气体温度不变,体积缩小,根据理想气体状态方程可知,其压强增大,单位时间内撞击到器壁上单位面积上的分子数增多,故A正确;
温度不变,说明气体分子平均动能不变,而并非指每个气体分子的动能均保持不变,故D错误.
故选A.
下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、布朗运动是固体颗粒的运动,间接说明了液体分子的无规则运动,A错误;
B、由理想气体状态方程知质量一定的理想气体,体积不变时,温度越高,压强越大,B正确;
C、根据热力学第一定律公式知△U=W+Q=-800+300=-500J,负号说明内能减少,理想气体的内能由温度决定,所以温度降低,C正确;
D、热量能从低温物体传向高温物体,但要引起其它变化,D错误;
故选:BC
对于一定质量的理想气体,可能发生的过程是( )
正确答案
解析
解:A、根据理想气体状态方程=C,气体的压强增大、温度升高,内能增大,体积可能增大,气体对外界做功,A正确;
B、根据理想气体状态方程=C,气体的压强增大、温度不变,体积减小,外界对气体做功,内能不变,故放热,故B正确;
C、气体的压强减小、温度降低,体积可能增大,对外做功,内能减小,气体可能从外界吸热,C正确;
D、气体的压强减小、温度升高,体积增大,对外做功,故D错误.
故选:ABC.
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