- 能量的守恒与耗散
- 共3716题
外界压缩一定量的气体做功100J,气体同时吸收热量50J,则气体内能将( )
正确答案
解析
解:气体从外界吸:Q=50J,外界对气体做功:W=100J,
由热力学第一定律得△U=W+Q=100J+50J=150J
△U为正,说明气体内能增加了150J
故C正确、ABD错误.
故选:C.
封闭在容器中一定质量的理想气体,当温度下降时,下列说法中正确的是(容器的热胀冷缩忽略不计)( )
正确答案
解析
解:气体质量不变,体积也不变,故密度一定不变;
当温度下降时,气体分子的无规则热运动动能减小,故气体压强减小;
故选:C.
以下说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、教室内空气中的氮气和氧气的温度相同,则它们的分子平均动能相同,故A错误;
B、活塞对空气做功52J,即W=-52J,这时空气的内能增加了76J,即△U=76J,根据热力学第一定律,△U=W+Q,则Q=128J,空气从外界吸热128J,故B正确;
C、分子a从无穷远处靠近固定不动的分子b,没有达到平衡位置过程中,分子力做正功,则分子势能减小,当a、b间分子力为零时,它们具有的分子势能一定最小,故C正确;
D、观察到的布朗运动是小颗粒的无规则运动,是反映了液体分子的无规则运动,故D错误;
故选:BC.
固定的水平气缸内由活塞B封闭着一定量的气体,气体分子之间的相互作用力可以忽略.假设气缸壁的导热性能很好,环境的温度保持不变.若用外力F将活塞B缓慢地向右拉动,如图所示,则在拉动活塞的过程中,关于气缸内气体的下列结论,其中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、B、C、气体体积变大,故气体对外做功;又气缸壁的导热性能良好,环境的温度保持不变,故气体做等温变化,温度不变即内能不变,故A错误,B正确,C错误,
D、内能不变:即△U=0,又气体对外做功,故W<0,由热力学第一定律:△U=W+Q得:Q=-W>0;故气体从外界吸热,故D正确.
故选BD.
一定质量的气体封闭在绝热的所缸内,当用活塞压缩气体时,一定减少的物理量为( )
正确答案
解析
解:A、外界对气体做功,处在绝热容器中,内能增大,温度升高,气体分子的平均动能增大,AD错误;
B、气体被压缩,体积减小,气体分子的密度增大,B错误;
C、当用活塞压缩气体时,分子力做正功,分子势能减少,C正确;
故选C
某气体初态时有100J内能,膨胀过程中对外做功30J,同时吸收了20J的热量,在这过程中内能______(填增加或减少)______J.
正确答案
减少
10
解析
解析:由热力学第一定律△U=U2-U1=W+Q,结合符号法则及其物理意义有:W=-30J,Q=20J,故△U=U2-U1=-10J,因而内能减小了10J.
答案:减少 10
一定质量的气体对外界做了500焦耳的功,气体的内能增加了200焦耳.则气体______(填写“吸收”或“放出”)了______焦耳的热量.
正确答案
吸收
700
解析
解:由热力学第一定律得:
Q=△U-W=200J-(-500J)=700J>0,
气体从外界吸收了700J的热量;
故答案为:吸收;700.
如图是用导热性能良好的材料制成的气体实验装置,开始时封闭一定长度的空气柱,现用力向下压活塞,在压缩过程中活塞对封闭气体做功10J. 若此压缩过程中封闭气体向外界放出的热量为2J,则气体的内能如何变化?变化了多少?(请写出必要的解答过程)
正确答案
解析
解:活塞对气体做功10J,气体放热2J,根据热力学第一定律:E=W+Q
得:E=10-2=8J
即气体的内能增大8J.
答:气体的内能增大8J.
下列有关热现象的说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、布朗运动是悬浮在液体当中的固体颗粒的无规则的热运动,即不是液体分子的运动也不是固体分子的运动,它反映了液体分子的无规则的热运动.故A错误.
B、根据热力学第一定律△U=W+Q知道,物体吸收热量,如果物体还对外做功,温度不一定升高,故B错误.
C、随分子间距的增大,分子间的引力和斥力都减小,只是斥力减小的更快些.分子间距<r0时,引力小于斥力.故C错误.
D、不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响;不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响,所以理想热机效率不可能达100%.故D正确.
故选D.
对于一定质量的理想气体( )
正确答案
解析
解:
A、P、V增大,由=恒量,T必增大,对理想气体,内能增加,由热力学第一定律:△U=W+Q,△U取正值,体积增大,气体对外做功,W取负值,则Q必取正值,即气体一定吸收热量,故A正确;
B、同理,P、V减小,△U取负值,体积减小,外界对气体做功,W取正值,则Q必取负值,即气体一定放出热量,故B错误;
C、V、T增大,△U取正值,体积增大,气体对外做功,W取负值,则Q必取正值,即气体一定吸收热量,故C错误;
D、T减小,对理想气体内能一定减小,故D错误.
故选:A.
下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、内能是对大量分子来讲的,对单个分子无意义,故A错误;
B、做功与热传递都能改变物体的内能,若物体吸收热量的同时对外做功,内能就会不不一定增加.故B错误;
C、物体的速度与内能之间没有关系,故物体的速度增大时,物体的内能可能减小,故C错误;
D、物体做减速运动时其温度可能增加,比如汽车刹车时,车轮速度减小温度升高,故D正确;
故选:D.
下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、若温度升高的同时,体积膨胀,压强可能不变,故A错误;
B、压缩一定质量的气体,若同时放出热量,气体温度降低,压强不一定增大,故B错误;
C、压缩一定量的气体,外界对气体做功,若同时气体放出热量,气体的内能不一定增大,故C错误;
D、分子a从无穷远处向固定不动的分子b运动(只考虑分子间相互作用力),分子力为引力,当分子a到达受分子b的作用力为零时,分子力做正功,根据动能定理知分子a的动能一定最大,故D正确;
故选:D
如图所示,在常态下用一活塞封闭有一定量空气,活塞与气缸壁间光滑,气缸导热良好,活塞重力不计,已知气体体积为V0,压强为P0.
(1)现使环境压强不变,温度缓慢升高,最终被封闭气体体积变为2V0,此过程气体从外界吸收热量为Q1,对于气体在此过程中的下列说法正确的是______
A.密闭气体分子间的作用力增大,使活塞上移.
B.密闭气体的分子平均动能增加
C.该密闭气体的压强是由于气体重力而产生的
D.该密闭气体的体积是所有气体分子的体积之和
(2)若使该气体先等温膨胀变为2V0,再等容升压使其压强变为P0,则此过程气体吸收热量为Q2,则Q1,Q2的大小关系是Q1______Q2.(选填“<”、“=”或“>”)
(3)若已知气体在原来状态下的密度为1.29kg/m3,体积V0=450cm3,空气的摩尔质量M=0.029kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.0×1023mol-1,则被封闭空气的分子个数约是多少?(保留一位有效数字)
正确答案
解析
解:(1)A、气体分子间的作用力很小,活塞重力不计,由于封闭气体的压强等于大气压,保持不变,温度升高,体积增大,则活塞上移,故A错误.
B、温度是分子平均动能的标志,温度升高,密闭气体的分子平均动能增加.故B正确.
C、密闭气体的压强不是由于气体重力而产生的,而是由于大量气体分子频率碰撞器壁产生的,故C错误.
D、由于气体分子间距离较大,所以密闭气体的体积大于所有气体分子的体积之和.故D错误.
故选:B
(2)本题中间的变换过程不必要去理会,只看初始状态和最终状态,气体的质量始终没变,三个初始状态P、V、T一样,终了状态的P、V一样,都是一个大气压、体积2V0,就只剩温度T了,根据理想气体状态方程=c:①等压膨胀到2V0,温度为原来的2倍,W′=pV0,吸收的热量为Q1,内能的变化为△U1.
②等温膨胀变为2V0,压强变为原来的一半,再等容升压使其恢复成一个标准大气压,终态温度是初始温度的2倍,对外做功W=,根据热力学第一定律知:△U1=△U2,Q1>Q2.
(3)被封闭的空气质量为 m=ρV0
分子个数为 n=NA=
NA=
×6.0×1023=1×1022(个)
故答案为:(1)B;(2)>;(3)被封闭空气的分子个数约为1×1022个.
已知某理想气体的内能E与该气体分子总数N和热力学温度T的乘积成正比,即E=kNT(k为比例常量),现对一有孔的金属容器加热,加热前后容器内气体质量分别为m1:m2,则加热前后容器内气体的内能之比E1:E2为( )
正确答案
解析
解:根据克拉伯龙方程:
PV=nRT=RT
这里n为摩尔数,m为气体的质量,M为气体的摩尔质量.
注意到,加热前后气体的体积不变,同时压强也不变(因为,容器开口和外界相通,气体压强始终等于外界大气压)
所以加热前后气体的质量,温度乘积mT不变.(也就是说,气体的分子数,温度乘积不变),所以,气体的内能不变.
所以E1:E2=1:1
故选C.
某校开展探究性课外活动,一同学用如图所示的装置研究气体压强、体积、温度三量之间的关系.该同学选用导热良好的汽缸开口向下,内有理想气体,汽缸固定不动,缸内活塞可自由移动且不漏气.把一温度计通过缸底小孔插入缸内,插口处密封良好,活塞下挂一个沙桶,沙桶装满沙子时活塞恰好静止.现给沙桶底部钻一个小洞,细沙缓慢漏出,外部温度恒定不变,则( )
正确答案
解析
解:气缸内气体的压强p=p0-,由于G减小,则p增大,由于气缸导热良好,环境温度不变,则气体温度不变,内能不变,由玻意耳定律pV=C可知,气体体积V减小,外界对气体做功;
故选:B
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