- 能量的守恒与耗散
- 共3716题
[适合选修3-3(含2-2)模块的考生]
(1)已知某物质摩尔质量为M,密度为ρ,阿伏加德罗常数为NA,则该物质的分子质量为______,单位体积的分子数为______.
(2)一定质量的气体,从外界吸收了500J的热量,同时对外做了100J的功,问:①物体的内能是增加还是减少?变化了多少?
②分子势能是增加还是减少?(增加)
正确答案
解析
解:(1)每个分子的质量m=.单位体积的质量等于单位体积乘以密度,质量除以摩尔质量等于摩尔数,所以单位体积所含的分子数n=
(2)①气体从外界吸热:Q=500J,气体对外界做功:W=-100J,由热力学第一定律得△U=W+Q=400J
△U为正,说明气体内能增加了400J
②因为气体对外做功,所以气体的体积膨胀,分子间的距离增大,分子力做负功,气体分子势能增加.
故答案为:(1),
;
(2)①气体内能增加了400J;②气体分子势能增加.
一定质量的理想气体(分子力不计),体积由V膨胀到V′.如果通过压强不变的过程实现,对外做功大小为W1,传递热量的值为Q1,内能变化为△U1;如果通过温度不变的过程来实现,对外做功大小为W2,传递热量的值为Q2,内能变化为△U2.则( )
正确答案
解析
解:在p-V图象作出等压过程和等温过程的变化图线,如图所示,根据图象与坐标轴所面积表示功,可知:W1>W2.
第一种情况,根据可知,气体压强不变,体积增大,
因此温度升高,△U1>0,根据热力学第一定律有:△U1=Q1-W1
第二种情况等温过程,气体等温变化,△U2=0,根据热力学第一定律有:△U2=Q2-W2,则得:Q2=W2.
由上可得:△U1>△U2.Q1>Q2.故C正确,ABD错误.
故选:C.
如图,用绝热活塞把绝热容器隔成容积相同的两部分,先把活塞锁住,将质量和温度都相同的氢气和氧气分别充入容器的两部分,然后提起销子S,使活塞可以无摩擦地滑动,当活塞平衡时:( )
正确答案
解析
解:开始时两部分气体的体积和温度都相同,气体分子的平均动能相同,氢气的原子数数目大于氧气的数目,所以刚开始氢气的压强大于氧气的压强.
撤去销钉后活塞向右运动,所以氢气的压强减小,体积增大,根据热力学第一定律知氢气的温度降低;对氧气:外界对其做功,内能增加,温度升高.
故选:BCD.
景颇族的祖先发明的点火器如图所示,用牛角做套筒,木质推杆前端粘着艾绒,猛推推杆,可点燃艾绒.当筒内封闭的气体被推杆压缩过程中( )
正确答案
解析
解:封闭的气体被推杆压缩过程中,由公式U=W+Q知,在瞬间,Q=0,W>0,所以内能增加,则温度升高,气体体积减小,压强增大,综上知B正确.
故选B
下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、布朗运动是用显微镜观察到的固体颗粒的运动,不是液体分子的运动,是液体分子频繁碰撞而引起,故A错误;
B、气体分子之间虽存在斥力作用,但压缩气体时会感到费力,是克服压强对应的压力,故B错误;
C、由热力学第一定律,可知气体对外做功,同时吸热,则内能可能不变,故C正确;
D、由热力学第二定律,热量不可能自发从低温物体传递到高温物体,故D错误.
故选:C.
若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变,对外界做了0.6J的功,则在此过程中关于气泡中的气体(可视为理想气体),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志,温度不变,则分子平均动能不变,故A错误;
B、由题意气泡对对外界做功,则体积变大,B正确;
C、理想气体分子势能不计,而分子动能只与温度有关,故在气泡上升过程中,气体的内能不变,则由热力学第一定律可知:W+Q=△U;
气体对外做功,故气体体积增大,故W=Q=0.6;
故气体从外界吸热,吸收的热量Q=0.6J,故C错误D正确;
故选:BD.
以下说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、悬浮在液体中的小颗粒做无规则运动是由于分子对颗粒的撞击不平衡引起的,不是分子运动,是分子运动的间接反应,A错误;
B、两物体互相接触,它们之间不发生热传递,这是因为它们具有相同的温度,B错误;
C、在平衡距离以内,分子力为斥力分子势能一定随着分子间距离的增大而减小,C错误;
D、物体对外做功,同时放热,由热力学第一定律知物体的内能一定减小,D正确;
故选D
下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、气体的温度升高的同时,若体积增大,气体的压强不一定增大.故A错误;
B、根据热力学第二定律,不可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能.故B错误;
C、压缩一定量的气体,若同时气体单位放热,气体的内能不一定增加.故C错误;
D、分子a仅在分子力作用下从远处趋近固定不动的分子b,当a到达受b的作用力为零处的过程中分子之间的作用力始终是吸引力,分子力做正功,a的动能最大.故D正确.
故选:D
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、气体分子间距离减小时,分子间斥力增大,引力也增大,B正确;
C、导热性能各向同性的固体,也有可能是单晶体.故C错误;
D、改变内能的方式有做功和热传递,理想气体体积膨胀对外做功的同时若吸热,内能可能不变,D错误;
故选:B
如图所示,带有活塞的气缸中封闭一定质量的气体(不考虑分子势能).将一个半导体热敏电阻置于气缸中,热敏电阻与气缸外的电流表和电源相连接,气缸和活塞均具有良好绝热性能.活塞可以自由滑动,活塞上有几块质量不等的小物块,还有准备好的可以往活塞上添加的小物块.下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、当发现电流表的读数减小时,根据闭合回路知识知道电路中电阻R阻值增大,即温度降低.故A错误
B、若发现电流表示数变小,气体温度降低,气体的内能一定减小了,要想保持气体的体积不变,根据气体状态方程,V不变,T减小,
所以P减小.则需要减小活塞上的物块的数量,故B正确
C、若发现电流表示数变小,当保持活塞上的物块数量不变时,活塞会向下移动,故C错误,D正确
故选BD.
在地上反复摔打一块泥巴,泥巴摔在地上是什么碰撞?为什么泥巴的温度会升高?
正确答案
解析
解:在地上反复摔打一块泥巴,泥巴摔在地上是非弹性碰撞,有能量损失,损失的能量以做功的方式增加泥巴的内能,内能增加温度升.
故答案为:泥巴摔在地上是非弹性碰撞,损失的能量以做功的方式增加泥巴的内能,内能增加温度升.
密闭有气体的薄塑料瓶因外界空气降温而变扁,此过程中瓶内气体(不计气体分子势能)( )
正确答案
解析
解:不计分子势能时,气体温度降低,则内能减小;薄塑料瓶变扁,气体体积减小,外界对其做功,又根据热力学第一定律可知,气体要向外放出热量.
故选:B
在导热的气缸内用质量不计的轻活塞,封闭一定质量的理想气体,活塞可沿气缸无摩擦地滑动,开始气缸开口向上竖直放置,活塞相对于底部的高度为h.现缓慢向活塞上加沙粒,活塞距缸底的距离减少,外界大气的压强为P0,温度始终保持不变,活塞面积为s.求:
(1)最后缸内气体压强多大,所加沙粒的质量多大;
(2)从微观角度解释气体压强变化的原因;
(3)在此过程中缸内气体是吸热还是放热,为什么.
正确答案
解析
解:(1)该过程是等温变化,开始气体的压强为p0,气体体积为v1=sh
加上沙子的质量为m,气体压强为p,气体体积为v2=由玻意耳定律得:
p0h=p(h-h)…①
加沙子后由平衡方程:P=P0+…②
由①式得…③
联立②③式解得:
(2)温度不变分子热运动的平均动能不变,体积减小,单位体积内的分子数增加,分子密集程度增大,气体压强变大.
(3)在此过程中外界对气体做正功,且内能不变,据热力学第一定律△U=W+Q知,气体放出热量.
答:(1)最后缸内气体压强多大,所加沙粒的质量是;
(2)温度不变分子热运动的平均动能不变,体积减小,单位体积内的分子数增加,分子密集程度增大,气体压强变大.;
(3)在此过程中缸内气体是放热.
一个密闭气缸里的气体膨胀时推动活塞做了900J的功,同时从外界吸收500J的热量,则气体内能______(填“增加”或“减少”)了______J.
正确答案
减少
400
解析
解:气体吸收了500J的热量,故Q=500J;
对外做的功是900J,故W=-900J;
根据热力学第一定律,有:△U=Q+W=500J-900J=-400J.即减少了400J.
故答案为:减少,400.
对于一定量的气体,下列叙述正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据热力学第二定律,气体吸收的热量不可能完全转化为功,而不引起其他的变化.故A错误;
B、根据热力学第一定律,△E=W+Q,气体体积增大时对外做功,若同时吸收热量,其内能不一定减少.故B错误;
C、根据热力学第一定律,△E=W+Q,若气体吸收热量的同时,体积增大时对外做功,其内能不一定增大.故C错误;
D、根据热力学第一定律,△E=W+Q,外界对气体做功,若同时放出热量,其内能可能减少.故D正确.
故选:D
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