一定质量的理想气体,在经过等压膨胀、等容降温、等压压缩、等容升温四个过程后回到初始状态,它是吸热还是放热?
题型:不详难度:来源:
一定质量的理想气体,在经过等压膨胀、等容降温、等压压缩、等容升温四个过程后回到初始状态,它是吸热还是放热? |
答案
吸热 |
解析
解法一:由于一定质量的理想气体的内能是否变化决定于温度是否发生了变化,所以经过一个循环后回到初始状态,内能不变,即ΔU=0。由热力学第一定律ΔU=W+Q可知,它是吸热还是放热,取决于外界对它的做功情况。以下对在每个过程中外界对气体做功W的情况逐个分析: 等压膨胀:气体压强为p1,体积增大了ΔV1,则W1=-p1ΔV1; 等容降温:体积不变,所以W2=0。 等压压缩:气体压强为p2,体积减小了ΔV2,则W3=p2ΔV2。 等容升温:体积不变,所以W4=0。 外界对气体做的总功为W=W1+W2+W3+W4=-p1ΔV1+p2ΔV2 由于p1>p2,ΔV1=ΔV2,所以W<0,代入 ΔU=W+Q得Q>0,即气体吸热。 解法二:用图线直观地反应气体的状态变化。对本题作p-V图线如图所示,气体从A状态经过一个循环回到状态A。由p-V图线可以看出,在等温膨胀过程A-B中,气体对外做的功等于矩形ABFE的面积;在等压压缩过程C-D中,外界对气体所做的功等于矩形CDEF的面积。整个循环气体对外做的功等于矩形ABCD的面积。气体内能不变,对外做功,必然吸热。而且气体所吸收的热量也等于矩形ABCD的面积。
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举一反三
下列改变物体内能的物理过程中,属于对物体做功来改变物体内能的有:( )A.用锯子锯木料,锯条温度升高 | B.阳光照射地面,地面温度升高 | C.搓搓手就感觉手暖和些 | D.擦火柴时,火柴头燃烧起来 |
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关于热传递的下列叙述中正确的是:( )A.热量总是从内能大的物体传给内能少的物体 | B.热量总是从分子平均动能大的物体传给分子平均动能小的物体 | C.热传递的实质是物体间的内能的转移而能的形式不发生变化 | D.只有通过热传递的方式,才能使物体的温度发生变化 |
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下列有关热现象的叙述中正确的是:( )A.物体内所有分子的热运动动能的总和就是物体的内能 | B.对于同一种气体,温度越高,分子平均动能越大 | C.物体的内能增加,一定要从外界吸收热量 | D.物体的体积越大,分子势能就越大 |
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在研究大气现象时,把温度、压强相同的一部分空气作为研究对象(不考虑分子势能),叫做“气团”。气团的直径可达到几千米。由于气团很大,可以认为其边缘部分与外界的热交换对整个气团的内能没有明显的影响。晴朗的白天,地面附近气团的温度升高,密度减小,因而上升。上升过程中压强减小,体积膨胀。在气团上升过程中,下列判断正确的是( )A.温度一定不变 | B.温度一定升高 | C.温度一定降低 | D.温度可能升高、可能不变,也可能降低 |
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如图所示,一椭球形且表面积不变的气囊内装有一定质量的理想气体,通过气囊能与外界大气迅速进行热交换.设外界大气的温度恒定A、B、C、D为气囊上的四点,现用两手指从A、B两端缓慢挤压气囊,仍保证A、B两端的距离比c、D两端的距离大,此过程中下列说法正确的是 A.外界对气体做功,气体的内能增加 B.气体对外界做功,气体的内能减少 C.气体对外界做功,同时吸收热量,气体的内能不变 D.气囊内气体的压强逐渐减小 |
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