- 能量的守恒与耗散
- 共3716题
如图所示,一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成,轻杆的末端装有用形状记忆合金制成的叶片.轻推转轮后,进入热水的叶片因伸展而“划水”,推动转轮转动,离开热水后,叶片形状迅速恢复,转轮因此能较长时间转动.下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、转轮转动的过程中克服摩擦力做功,转轮的速度越来越小,所以要维持转轮转动需要外力做功.故A错误.
B、要维持转轮转动需要外力做功,转轮转动所需能量不能由转轮自己提供.故B错误.
C、转动的叶片不断搅动热水的过程是水对转轮做功的过程,同时水会向四周放出热量,根据热力学第一定律可知水的内能减小,故水温降低,故C错误.
D、根据热力学第二定律,物体不可能从单一热源吸收能量全部用来对外做功而不引起其变化,故叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量.故D正确.
故选D.
一定质量的理想气体从外界吸收了2.6×105J的热量,同时外界对气体做了1.6×105J的功,则气体的内能( )
正确答案
解析
解:改变内能的方式有做功和热传递,由热力学第一定律公式有:△U=Q+W=2.6×105J+1.6×105J=4.2×105J
故选:A.
如图所示,倒悬的导热气缸中有一个可无摩擦上下移动且不漏气的活塞A,活塞A的下面吊着一个重物,汽缸中封闭着一定质量的理想气体.起初各部分均静止不动,大气压强保持不变.对于汽缸内的气体,当其状态缓慢发生变化时,下列判断正确的是( )
正确答案
解析
解:A、若环境温度升高,气体等压膨胀,气体的压强不变,选项A错误;
B、当活塞向下移动时,气体对外界做正功,选项B错误;
C、保持环境温度不变,缓慢增加重物的质量,气体压强减小,体积增大,对外做功,内能不变,气体一定会吸热,选项C正确;
D、若环境温度降低,气体温度降低,压强减小,缓慢增加重物的质量,气体体积可能保持不变,选项D正确.
故选CD
一定质量的气体处于平衡态I,现设法使其温度降低而压强增大,达到平衡态II,则( )
正确答案
解析
解:A、温度降低同时压强增大,根据理想气体状态方程=C,体积一定减小;气体的密度变大,故A错误;
B、温度是分子热运动平均动能的标志,温度降低,故气体分子平均动能减小,故B正确;
C、体积减小,外力对气体做功,而内能减小,根据热力学第一定律知气体要向外放热,故C正确D错误;
故选:BC.
下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、分子间引力和斥力同时存在,由于随距离的变化斥力变化比较快,所以分子之间的作用力在分子距离比较小时表现为斥力,在分子的距离比较大时表现为引力,从无穷远到距离小于平衡位置的距离的过程中,分子之间的作用力先增大,再减小,最后又增大.故A错误.
B、分子势能变化与分子力做功有关,分子力做正功,分子势能减小,分子力做负功分子势能增加,若分子间距从平衡距离以外增大,则分子力一直做负功,分子势能一直增大,故B正确;
C、根据热力学第一定律,若某气体(不计分子间的作用力)做等温膨胀的过程中,对外做功,吸收热量.故C错误;
D、绝对0 K只能接近,不能到达.故D错误.
故选:B
在给自行车快速打入空气(可看成理想气体)的过程中,对于轮胎内的气体.下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:迅速压下打气筒活塞过程中,外界对气体做功,时间短,来不及发生热交换,由热力学第一定律知气体的内能增加,筒内气体温度升高,分子平均动能增大,气体的密度变大,气体压强增大.选项B正确,ACD错误.
故选:B
如图所示,在一内径均匀的绝热的环形管内,有三个薄金属片制成的活塞将管隔成三部分,活塞的导热性和封闭性良好,且可无摩擦地在圆环内运动.三部分中盛有同一种理想气体.容器平放在水平桌面上,起始时,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三部分气体的压强都是p0,温度分别是t1=-3℃,t2=47℃,t3=27℃,.三个活塞到圆环中心连线之间的夹角分别是α1=90°,α2=120°,α3=150°.
(1)试求最后达到平衡时,三个活塞到圆环中心的连线之间的夹角各是多少?
(2)已知一定质量的理想气体的内能的变化量与其温度的变化量成正比(与压强、体积的变化无关),试求达到平衡时气体的温度和压强.
正确答案
解析
解:设达到新的平衡态时,气压为P,温度为T,对气体Ⅰ,根据理想气体状态方程,有:
=
①
对气体Ⅱ,根据理想气体状态方程,有:
=
②
对气体Ⅲ,根据理想气体状态方程,有:
=
②
已知一定质量的理想气体的内能的变化量与其温度的变化量成正比,故设单位物质量的气体温度变化△T时内能变化:
△U=k•△T(k为常数)
结合克拉珀龙方程PV=nRT,对三段气体整体,内能变化量为零,故:
0=+
+
④
气体的总长度一定,故:
⑤
联立①②③④⑤解得:
=149°
T=298K
P=P0
答:(1)最后达到平衡时,三个活塞到圆环中心的连线之间的夹角分别为:99°、112°、149°;
(2)达到平衡时气体的温度为298K,压强为P0.
一定质量的某种理想气体放出热量,则该气体的( )
正确答案
解析
解:改变内能的方式有做功和热传递,理想气体放出热量,若外界对其做功,其内能可能增大、可能减小、也可能不变,所以温度可能升高、可能降低、也可能不变;若温度不变,体积减小,压强增大.
故选:D
一定质量的理想气体经历一缓慢的绝热膨胀过程,则在此过程中( )
正确答案
解析
解:因气体绝热膨胀,故气体对外做功,压强减小,但没有热交换,由热力学第一定律可知,气体内能减小,AC错误B正确;
而气体不计分子势能,故内能只与温度有关,因内能减小,故温度降低,则可知分子的平均动能减小,D正确;
故选BD.
下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、物体放热时内能减小,温度不一定降低;如晶体在凝固的过程中,虽然继续放热,但温度是不变的.故A错误.
B、改变物体的内能有两种方法,做功和热传递.物体内能增加,也可能是由于体积变化引起的.故B错误.
C、热量能自发地从高温物体传给低温物体.故C错误.
D、温度是分子热运动平均动能的标志,温度越高,物体分子热运动的平均动能一定越大.故D正确.
故选D
如图所示,一绝热容器被隔板K隔开a、b两部分.已知a内有一定量的稀薄气体,b内为真空.抽开隔板K后,a内气体进入b,最终达到平衡状态.在此过程中,列说法中正确的是 ( )
正确答案
解析
解:绝热容器内的稀薄气体与外界没有热传递,Q=0,稀薄气体向真空扩散没有做功,W=0,根据热力学第一定律稀薄气体的内能不变,则温度不变,稀薄气体扩散体积增大,压强必然减小.
故选:B.
对于某质量一定的物体(或系统)( )
正确答案
解析
解:A、改变内能的方式有做功和热传递,吸热后物体温度不一定升高,A错误;
B、物体内所有分子动能+分子势能=内能,体积、温度都变化,对应势能和平均动能变化,内能可能不变,B错误;
C、外界对系统做功的同时吸收热量,系统内能可能不变,C正确;
D、零摄氏度的冰变为零摄氏度的水,内能增加,D错误;
故选:C.
重庆出租车常以天然气作为燃料,加气站储气罐中天然气的温度随气温升高的过程中,若储气罐内气体体积及质量均不变,则罐内气体(可视为理想气体)( )
正确答案
解析
解:质量一定的气体,体积不变,当温度升高时,是一个等容变化,据压强的微观解释:(1)温度升高:气体的平均动能增加;(2)单位时间内撞击单位面积的器壁的分子数增多,可知压强增大.由于温度升高,所以分子平均动能增大,物体的内能变大;体积不变,对内外都不做功,内能增大,所以只有吸收热量,故ACD错误;B正确.
故选:B.
某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置,它主要由气缸和活塞组成,开箱时,密闭于气缸内的压缩气体膨胀,将箱盖顶起,如图所示.在此过程中,若缸内气体与外界无热交换,忽略气体分子势能,则缸内气体( )
正确答案
解析
解:密闭于气缸内的压缩气体膨胀对外做正功,即外界对气体做负功,因而W<0,缸内气体与外界无热交换说明Q=0,忽略气体分子间相互作用,说明内能是所有分子动能的总和.根据热力学第一定律△U=W+Q,可知内能增加量△U<0,故内能减小,温度降低,分子平均动能减小,所以CD正确;
故选:CD.
气体膨胀对外做功100J,同时从外界吸收了120J的热量,它的内能的变化可能为( )
正确答案
解析
解:由热力学第一定律得:
△U=W+Q=-100J+120J=20J,
则气体内能增加了20J;
故选:B.
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