- 能量的守恒与耗散
- 共3716题
如图所示,内壁光滑的气缸开口朝上竖直放置,一定质量的某种理想气体被活塞密封在气缸内.已知活塞的质量为m,横截面积为S,外界大气压强为P0,重力加速度为g.现对气缸缓慢加热,气体吸收热量Q后,活塞上升的高度为h,则在此过程中,气体分子平均动能______(选填“增大”、“不变”或“减小”),气体内能变化______(用题中字母表示)
正确答案
解析
解:现对气缸缓慢加热,温度升高,气体分子平均动能增大,
活塞缓慢上升,视为等压过程,
则气体对活塞做功 W=F△h=(mg+P0S)h
根据热力学定律△U=W+Q=Q-(mg+P0S)h
故答案为:增大、Q-(mg+P0S)h
如图四幅图的有关说法中,正确的是( )
正确答案
解析
解:A、分子间同时存在引力和斥力,分子间距离为r0时,分子力的合力为零,故A错误;
B、从B图看出,水面上的单分子油膜,在测量油膜直径d大小时可把它们当做球形处理,故B正确;
C、从C图可以看出,食盐晶体中的钠、氯离子按一定规律分布,具有空间上的周期性,故C正确;
D、猛推木质推杆,密闭的气体温度升高,压强变大,外界对气体做正功,故D错误;
故选:BC.
一密封容器内有一部分气体,容器下部有一部分未完全蒸发的水(且在下列过程中均未完全蒸发),则容器内水蒸汽______(填“是”或“不是”)饱和汽,若容器内气体压强为p,温度为T(热力学温标);现把容器温度缓慢升高到2T后,则容器内水蒸汽______(填“是”或“不是”)饱和汽,容器内气体压强______2p(填“>”、“<”或“=”).
正确答案
是
是
>
解析
解:容器下部有一部分未完全蒸发的水,则容器内的水蒸气是饱和汽,将容器内的温度升高,水蒸气仍然是饱和汽.因为温度升高为原来的2倍,容器内水蒸汽是饱和汽,若水蒸气的分子数不变,则根据理想气体状态方程知容器内气体的压强变为原来的2倍,由于气体分子数变多,则容器内气体的压强大于2p.
故答案为:是,是,>
空气压缩机在一次压缩过程中,活塞对空气做功2×105J,同时向外界散热2×104J,那么气体的内能______(选“增大”或“减小”)______J.
正确答案
增大
1.8×105
解析
解:根据热力学第一定律公式△U=W+Q,活塞对气缸中的气体做功为W=2.0×105 J,气体放出热量为2×104J,
可知,△U=W+Q=2.0×105 J-2×104J=1.8×105 J,即内能增加了1.8×105J.
故答案为:增大,1.8×105.
如图所示,一定质量的理想气体从状态a变化到状态b,已知在此过程中,气体内能增加300J,则该过程中气体______(选填“吸收”或“放出”)热量为______ J.
正确答案
解析
解:气体的体积变大,对外做功,W=F△X=PS△X=P△V=1.0×105×(4.0-2.0)×10-3=200J
对外做功,W为负值,根据热力学第一定律:△E=Q-W,
所以:Q=△E+W=500J.正号表示吸收热量.
故答案为:吸收,500
如图所示,厚壁容器的一端通过胶塞插进一支灵敏温度计和一根气针,另一端有个用卡子卡住的可移动胶塞.用打气筒慢慢向容器内打气,使容器内的压强增大到一定程度,这时读出温度计示数.打开卡子,胶塞冲出容器口后( )
正确答案
解析
解:打开卡子,气体体积膨胀对外做功,所以W<0,
由热力学第一定律△U=W+Q,可知气体内能减小,温度降低.
故选C.
恒温水池中,一个气泡里有一定质量的气体,当气泡缓慢上升的过程中,随着压强的减小,气泡体积逐渐增大,此过程中( )
正确答案
解析
解:气泡体积增大,对外做功,由于温度不变,因此分子的平均动能不变,气体的内能不变,根据△U=W+Q可知,气体吸收热量,故AC正确,BD错误.
故选:AC.
下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、任何情况下温度都不会低于-273.15℃,所以表面温度不可能为-300℃,故A错误;
B、第二类永动机不可能制成是违反了热力学第二定律,能量守恒是热力学第一定律,故B错误;
C、根据热力学第二定律可知热量能自发的从高温物体传到低温物体,但不可能自发的从低温物体传到高温物体,并不是热量不能从低温物体传到高温物体,在消耗其它能量的情况下是可以的,只是不能自发的发生.故C错误;
D、第一类永动机不可能制成是因为违反了能量守恒定律,故D正确.
故选:D.
如图所示,一汽缸竖直放置,用一质量为m的活塞在缸内封闭了一定量的理想气体,在气缸的底部安装有一根电热丝,用导线和外界电源相连,已知气缸壁和活塞都是绝热的,气缸壁与活塞间接触光滑且不漏气,现接通电源,电热丝对缸内气体缓慢加热.关于气缸内气体,大列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:
A、电热丝对缸内气体缓慢加热过程中,气缸内气体压强不变,而气体分子的平均动能增大,根据压强的微观含义得知,单位时间内气缸单位面积上气体分子撞击次数减少.故A正确.
B、C气缸内气体温度升高,分子平均动能增大,由于分子运动是无规则的,不是所有分子的速率都增加.故B错误,C正确.
D、在缸内封闭的是一定量的理想气体,温度升高,其内能增大,根据盖•吕萨克定律得知,气体的体积增大,气体对外做功.故D错误.
故选AC
下列叙述正确的是( )
正确答案
解析
解:A、温度是分子的平均动能的标志,与气体的压强无关.故A错误;
B、当分子间距离变大时,分子间引力和斥力都减小,当分子间距离变小时,分子间引力和斥力都增大.故B正确;
C、外界对气体做正功的同时,若气体放热,气体的内能不一定增加.故C错误;
D、从分子动理论观点来看,温度是分子的平均动能的标志,决定物体温度的因素是分子动能.故D错误.
故选:B
如图所示,绝热隔板K把绝热气缸分隔成两部分,K与气缸的接触是光滑的,隔板K用销钉固定,两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体a、b,a的体积大于b的体积.气体分子之间相互作用势能的变化可忽略.现拔去销钉(不漏气),当a、b各自达到新的平衡时( )
正确答案
解析
解:A、B、由于是相同质量的同种气体,可以看作同一种气体的两种状态,由于温度相等,根据理想气体状态方程得到P1V1=P2V2,a的体积大于b的体积,故P1<P2,故拔去销钉后活塞左移;左侧气体被压缩,右侧气体对外做功,气体都是绝热的,根据热力学第一定律,左侧气体温度升高,右侧气体温度降低;最终是平衡的,由于左侧气体分子热运动的平均动能较大,故分子数密度较低,即左侧气体的体积较大;故拔去销钉后P1=P2,故V1=V2,故A错误、B正确;
C、由于是相同质量的同种气体,可以看作同一种气体的两种状态,由于温度相等,根据理想气体状态方程得到P1V1=P2V2,由于V1>V2,因而P1<P2,压强与单位时间内打到单位面积上的分子数成正比,由于拔去销钉后,隔板达到平衡前两边的压强不等,故在相同时间内两边与隔板碰撞的分子数不相等,因而C错误;
D、由于温度相等,根据理想气体状态方程得到P1V1=P2V2,由于V1>V2,因而P1<P2,因而拔去销钉后,隔板达到平衡前会向左运动,气体b对隔板做正功,内能减少,温度降低,而隔板对气体a做正功,气体a内能增加,温度升高,由于开始时ab气体温度相等,因而重新平衡时a的温度比b的温度高,D正确;
故选:BD.
下列说法正确的是( )
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、若压缩气体的同时气体对外放热,温度不一定升高,B错误;
C、与热现象有关的热力学过程具有方向性,比如热量不能自发由低温物体传向高温物体,C错误;
D、温度变化时,分子的平均动能发生改变,由于压强不变,所以撞击的分子数目一定发生改变,D正确;
故选:D.
(单选)关于两类永动机和热力学的两个定律,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、第二类永动机不违反能量守恒定律,违反了热力学第二定律,A错误;
B、第一类永动机不可能制成是因为违反了热力学第一定律,B错误;
C、改变内能的方式有做功和热传递,二者在内能的改变上是一样的,若对外做功的同时吸收热量,内能可能不变,C错误;
D、由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的,从单一热源吸收热量,完全变成功也是可能的,要产生其它影响,D正确;
故选:D
下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据热力学第一定律△U=Q+W,气体对外做功,W为负,若同时吸收热量,Q为正,若吸收的热量大于对外做的功,则内能增加,故A错误.
B、根据热力学第一定律△U=Q+W,吸收热量,Q为正,若同时气体对外做功,W为负,若吸收的热量小于对外做的功,则内能减少,故B错误.
C、分子的平均动能只与温有关,温越高,分子的平均动能越大,故C正确.
D、分子势能随分子间距离的增大,先减小后增大,故D错误.
故选:C.
如图所示为用导热性能良好的材料制成的密闭容器,容器中装有一定质量的理想气体.若开始时封闭的空气柱长度为L,活塞的横截面积为S.用竖直向下的力压活塞,使空气柱长度缩短一半,人对活塞做功W,大气压强为p0,活塞的重力为G.此过程气体向外散失的热量为Q,则气体的内能增加多少?
正确答案
解析
解:活塞对封闭气体做为:W′=W+(p0S+G).
因为气体向外散热Q,则热力学第一定律得:气体的内能增加量△U=W′-Q=W+(p0S+G)-Q.
答:气体的内能增加量为W+(p0S+G)-Q.
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