- 能量的守恒与耗散
- 共3716题
如图所示,某容器内部有被隔板隔开的A、B两部分气体,A的密度小,B的密度大,抽出隔板并加热气体,使两气体混合均匀,设在此过程A、B两部分气体吸热Q,内能增量为△E,则( )
正确答案
解析
解:据题意,A的密度小,B的密度大,两气体混合均匀后整体的重心下降,重力势能减小转化为内能,吸热也转化为气体的内能,根据能量守恒定律:△E>Q.
故C正确.
故选C
如图所示,在一个圆柱形导热良好的气缸中,用活塞封闭了一部分理想气体,活塞与气缸壁间是密封而光滑的,一弹簧秤挂在活塞上,将整个气缸悬吊在天花板上.当外界气温升高(大气压不变)时,( )
正确答案
解析
解:温度升高时,气体吸热,温度升高,内能增大;
对活塞受力分析得:F=mg+p0S-Ps 公式中m、P0、s都不变,只需要讨论一下气体压强P的变化即可.
以气缸为对象受力分析得:P=P0-
因为m、S、P0均为不变量,所以在气体温度变化时,气体的压强不变,由此而知弹簧秤的示数不变,正确答案为C.
故选:C.
如图所示,在竖直放置的圆柱形容器内用质量为m的活塞密封一部分气体,活塞与容器壁间可以无摩擦滑动,活塞的面积为S.现将整个装置放在大气压恒为p0的空气中,开始时气体的温度为T0,活塞与容器底的距离为h0.在气体从外界吸收热量Q的过程中,活塞缓慢上升d后再次平衡.则在此过程中密闭气体的内能增加了多少?
正确答案
解析
解:活塞上升的过程,密闭气体克服大气压力和活塞的重力做功,所以外界对系统做为:
W=-(mg+P0S)d
根据热力学第一定律得密闭气体增加的内能为:
△U=Q+W=Q-(mg+P0S)d
答:在此过程中的密闭气体的内能增加了Q-(mg+P0S)d.
下列说法正确的是______
A.只要外界对气体做功,气体内能一定增大
B.物体由气态变成液态的过程,分子势能减小
C.当分子间距离增大时,分子间引力增大,而分子间斥力减小
D.液体表面层的分子比液体内部的分子有更大的分子势能.
正确答案
解析
解:A、外界对气体做功,气体内能不一定增大,还要看吸放热情况.故A错误.
B.物体由气态变成液态的过程,温度不变,分子的平均动能不变,放出热量,根据热力学第一定律得知,分子势能减小.故B正确.
C.当分子间距离增大时,分子间引力同时减小.故C错误.
D.液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离,分子表现为引力,分子势能随着分子距离的增大而增大,所以液体表面层的分子有更大的分子势能.故D正确.
故选BD
一定质量的理想气体,在温度不变的条件下,设法使其压强增大,则在这一过程中,下列说法错误的是( )
正确答案
解析
解:一定质量的理想气体,在保持温度不变的条件下,其压强增大,由玻意耳定律PV=C可知:气体体积V减小;
A、气体温度不变,气体分子平均动能不变,故A错误;
B、气体体积减小,外界对气体做功,气体温度不变,内能不变,由热力学第一定律可知,气体要对外放出热量,故B错误,C正确;
D、由于气体体积减小,分子数密度增大,故D正确;
本题选错误的,故选B.
夏天把一个空玻璃瓶用橡皮塞将其瓶口塞紧,如图所示,然后将瓶放进一台正在制冷的冰箱里,过一段时间后(忽略玻璃瓶的体积变化),下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、将瓶放进一台正在制冷的冰箱里,过一段时间后瓶内气体温度降低,理想气体的内能由温度决定,内能减小,温度是平均动能的标志,平均动能减小,不是所有气体分子的动能都变小了,AB错误,C正确;
D、由于体积不变,温度降低,根据理想气体状态方程知压强减小,D正确.
故选:CD
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,间接反映了液体分子的无规则运动,A错误;
B、改变内能的方式有做功和热传递,所以气体膨胀对外做功的同时吸收热量,其内能可能增加,B正确;
C、热量可以由高温物体传向低温物体,也能由低温物体传向高温物体,比如电冰箱,C错误;
D、若在平衡位置以外两个分子在相互靠近的过程中其分子力逐渐减小,D错误;
故选:B.
下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、温度是分子平均动能的标准,这是统计规律,对于单个、少量分子不成立,因此气体温度升高,分子平均动能增加,平均速率增大,并非所有分子的速率增大,故A错误;
B、物体的内能与物体的宏观运动速度的大小无关,故B错误;
C、理想气体在等容变化过程中,气体对外不做功,但是气体可以通过吸热或者放热改变内能,故C错误;
D、根据气态方程,可知一定质量的理想气体等温压缩,其压强一定增大,故D正确.
故选D.
如图所示,导热性能良好的气缸固定在水平地面上,用活塞把一定质量的理想气体封闭在气缸中.气缸的内壁光滑,现用水平外力F作用于活塞杆,使活塞缓慢地向右移动,由状态①变化到状态②,如果环境温度保持恒温,则在此过程中,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、封闭气体等温膨胀过程,温度是分子热运动平均动能的标志,故分子热运动的平均动能不变,不是每个分子动能都不变,故A错误;
B、气体的体积增大,分子的密度减小,气体分子的平均速率不变.所以单位时间内气缸单位面积上气体分子撞击次数减少.故B正确;
C、封闭气体等温膨胀过程,温度是分子热运动平均动能的标志,故分子热运动的平均动能不变,气体分子势能不计,故内能不变,根据热力学第一定律,从外界吸热,并对外界做功.故C正确;
D、气体是从单一热源吸热,全部用来对外做功,此过程会引起其他的变化,所以不违反热力学第二定律,故D正确;
故选:BCD.
一个气泡(气泡内气体视为理想气体)从恒温水池的底部缓慢向上升起,上升过程中气泡内气体______(选填“吸热”或“放热”),其内能______、压强______(选填“减小”、“增大”或“不变”).
正确答案
吸热
不变
减小
解析
解:气泡缓慢上升的过程中,外部的压强逐渐减小,气泡膨胀对外做功,由于外部恒温,在上升过程中气泡内空气的温度始终等于外界温度,则内能不变,根据热力学第一定律可得,△U=W+Q知,气泡内能不变,同时对外做功,所以必须从外界吸收热量,温度不变,体积膨胀,根据理想气体状态方程知压强减小.
故答案为:吸热,不变,减小
氧气钢瓶充气后压强高于外界大气压.假设氧焊时,氧气从管口缓慢流出时,瓶内外温度始终相等且保持不变,氧气分子之间的相互作用不计.则在氧焊过程中瓶内氧气( )
正确答案
解析
解:A、由于缓慢用气,所以瓶内氧气分子总数减少.由于瓶内外温度始终相等且保持不变,所以瓶内外氧气分子平均动能相等,但瓶内氧气分子数逐渐减少,所以瓶内氧气内能减少.故A错误.
B、瓶中的氧气不断流出,就是说质量不断减小,而瓶的容积是不变的,氧气的密度会减小.由于瓶内外温度始终相等且保持不变,所以瓶内外氧气分子平均动能相等,保持不变.故B错误.
C、由于瓶内气体缓慢流出过程中氧气体积增大,氧气对外做功,而作为理想气体,温度不变则内能不变,根据热力学第一定律可知:氧气需要吸收热量,故C正确.
D、氧气的密度会减小,同时温度不变,所以单位时间内分子对氧气瓶单位面积的碰撞次数减少.故D错误.
故选:C.
吹出的大肥皂泡在段时间会收缩成球形,忽略外界热传递,则肥皂泡( )
正确答案
解析
解:A、B、解:A、与气体接触的液体表面分子间距离大于液体内部分子间距离,液体表面层的分子间同时存在相互作用的引力与斥力,但由于分子间的距离大于分子的平衡距离r0,分子引力大于分子斥力,分子力表现为引力,即存在表面张力;表面张力的作用是使液体的表面收缩.故A正确B错误;
C、D、收缩过程中泡内气体的体积减小,压强增大;体积减小,外界对气体做功而忽略热传递,所以气体的内能增大.故C正确,D错误.
故选:AC
如图所示的圆柱形容器内用活塞密封一定质量的气体,已知容器横截面积为S,活塞重为G,大气压强为P0.若活塞固定,密封气体温度升高1℃,需吸收的热量为Q1;若活塞不固定而能无摩擦滑动,仍使密封气体温度升高1℃,需吸收的热量为Q2.求在活塞可自由滑动时,密封气体温度升高l℃,活塞上升的高度h.
正确答案
解析
解:活塞固定时,由热力学第一定律,气体增加的内能△U=Q1 活塞不固定时,外界对气体做功为,则
△U=2+2-(0+)
对活塞由能量守恒定律得 内-0
所以,内-(0+)
解得 活塞上升的高度h=
答:活塞上升的高度是
如图是密闭的气缸,外力推动活塞P压缩气体,对缸内气体做功800J,同时气体向外界放热200J,则缸内气体的温度______(填“升高”或“降低”),内能______(填“增加”或“减少”)______J.
正确答案
解析
解:由题意可知:W=800J,Q=-200J,
由热力学第一定律得:△U=W+Q=800J-200J=600J>0,
气体内能增加,气体温度升高;
故答案为:升高;增加;600.
如图所示,粗细均匀的U形玻璃管中装有水银,开口向 上竖直放置A,B两侧管口等高.厚度不计且密闭性能良好的橡皮 活塞(带有拉杆)原来静止在A管中的C处,在A管中封闭一定质 量的气体,此时B管水银面比A管水银面髙出h=10cm,B管管口 比水银面离出L1=10cm,A管中活塞下方空气柱长度L2=3.5cm,外界的大气压强为P0=75cmHg.现将活塞缓慢地往上提,直到A、B两管水银面相平为止.上述过程中封闭气体的温度保持不变.求:
①活塞在A管内向上运动的距离
②试判断封闭气体在上述过程中是吸热还是放热?并简述原因.
正确答案
解析
解:①设玻璃管的横截面积为S,活塞向上提后,在A管内向上运动的距离为x,空气柱的长度L0,初态:P1=85cmHg V1=L2S
末态:P2=75cmHg V2=LS
由:P1V1=P2V2
代入数据的L≈3.97cm
由题意 知B中水银面下降5cm,A中水银面上升5cm
由几何关系知:x=L+5-3.5≈5.47cm
②温度不变,内能不变,气体膨胀对外做功,由热力学第一定律得:
Q=△U-W故Q>0,即气体吸热.
答:①活塞在A管内向上运动的距离5.47cm.
②封闭气体在上述过程中是吸热.
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