热力学第一定律

1、热力学第一定律班级 _ 学号 _ 姓名 _ 成绩 _一、选择题：1. 对于理想气体系统来说，在下列过程中，哪个过程系统所吸收的热量、和对外作的功三者均为负值？ (A) 等体降压过程(B) 等温膨胀过程 (C) 绝热膨胀过程(D) 等压压缩过程 解：等体降压过程，系统对外作功为0，等温膨胀过程系统内能量增量为0，绝热膨胀过程系统所吸收的热量为0，而等压压缩过程系统对外作功小于0，内能的增量小于0（温度降低），由热力学第一定律知系统所吸收的热量也小于0。故选D 2. 一个绝热容器，用质量可忽略的绝热板分成体积相等的两部分。两边分别装入质量相等、温度相同的H和O。开始时绝热板P固定，然后释放之，板P

2、将发生移动（绝热板与容器壁之间不漏气且摩擦可以忽略不计）。在达到新的平衡位置后，若比较两边温度的高低，则结果是： (A) H比O温度高(B) O比H温度高(C) 两边温度相等, 且等于原来的温度(D) 两边温度相等, 但比原来的 温度降低了 解：开始时，由理想气体知：绝热板两边体积V、温度T、质量相等的H和O气体，摩尔质量小的压强p大，所以。释放绝热板后，H膨胀而O被压缩，两边压强相等达到新的平衡。由热力学第一定律知H绝热膨胀后温度降低，O绝热压缩后温度升高，所以平衡后比H温度高。故选B 3. 理想气体经历如图所示的abc平衡过程，则该系统对外作功W，从外界吸收的热量Q和内能的增量的正负情况如

3、下： (A)E>0，Q>0，W<0(B)E>0，Q>0，W>0 (C)E>0，Q<0，W<0(D) E<0，Q<0，W<0 解：ab过程是等体升压升温过程，系统对外作功为0，内能的增量大于0，由热力学第一定律知从外界吸收的热量Q也大于0；bc过程是等压升温膨胀过程，系统对外作功大于0，内能的增量大于0，由热力学第一定律知从外界吸收的热量Q也大于0；故abc平衡过程系统对外作功大于0，内能的增量大于0，由热力学第一定律知从外界吸收的热量Q也大于0。故选B 4.（均视为理想气体），它们的摩尔数相同，初始状态相同，若使它们在体积

4、不变情况下吸收相等的热量，则错误结论有 (A) 它们的温度升高相同，压强增加相同(B) 它们的温度升高相同，压强增加不相同(C) 它们的温度升高不相同，压强增加不相同(D) 它们的温度升高不相同，压强增加相同 解：三种气体的摩尔数相同，初始状态相同，但三种气体的自由度数i不同（氦3、氮5、水蒸气6）则体积不变时吸收相等的热量表明：温度升高不相同，压强的增量也不相同。故选A、B、D 5. 如图所示，一绝热密闭的容器，用隔板分成相等的两部分，左边盛有一定量的理想气体，压强为，右边为真空。今将隔板抽去，气体自由膨胀，当气体达到平衡时，气体的压强是 (B) (D) （） 解：绝热自由膨胀系统对外作功，

5、热量交换由热力学第一定律有内能增量，故温度改变以气体为研究对象，由状态方程知始、末状态满足，而所以。故选B 6. 1 mol的单原子分子理想气体从状态A变为状态B，如果不知是什么气体，变化过程也不知道，但A、B两态的压强、体积和温度都知道，则不能求出： (A) 气体所作的功 (B) 气体内能的变化(C) 气体传给外界的热量 (D) 气体的质量 解：功和热量与过程有关，不知是什么过程，无法求出。由状态方程，因不知是什么气体，则摩尔质量不知道，无法求系统质量M。内能的变化，因单原子分子理想气体总自由度数i = 3，已知，故气体内能的变化可求。故选A、C、D二、填空题：1. 如图所示，一定量的理想气

6、体经历acb过程时吸热500 J。则经历acbda过程时，吸热为 。解：由相图知，则acb过程和acbda过程始、末温度相同，其内能增量均为acb过程吸热acb过程对外作功acbd acb过程为循环过程，acbda过程净吸热为 2. 不规则地搅拌盛于良好绝热容器中的液体，液体温度在升高，若将液体看作系统，则：(1) 外界传给系统的热量 零；(2) 外界对系统作的功 零；(3) 系统的内能的增量 零。（填：大于、等于、小于）解：因液体盛于良好的绝热容器中，故外界传给系统的热量 等于 零；不规则地搅拌盛于良好绝热容器中的液体。则外界对系统作的功 大于 零；由热力学第一定律有系统的内能增量 大于 零

7、。3. 处于平衡态A的热力学系统，若经准静态等容过程变到平衡态B，将从外界吸收热量416 J；若经准静态等压过程变到与平衡态B有相同的温度的平衡态C，将从外界吸收热量582 J。所以，从平衡态A变到平衡态C的准静态等压过程中系统对外界所作的功为 。解：由题意AB准静态等容升压过程吸热对外作功由热力学第一定律有内能增量AC准静态等压膨胀过程吸热因为B、C在同一等温线上，所以AB和AC内能增量相等所以在等压过程中系统对外作功4. 常温常压下，一定量的某种理想气体（可视为刚性分子自由度为i），在等压过程中吸热为Q，对外界作功为A，内能增加为E，则 ， 。解：对于等压过程，吸热对外作功内能增量所以有5

8、. 1mol的单原子分子理想气体从状态A变为状态B，如果不知是什么气体，变化过程也不知道，但A、B两态的压强、体积和温度都知道，则可求出： 。解：功和热量与过程有关，不知是什么过程，无法求出。由状态方程，因不知是什么气体，则摩尔质量不知道，无法求系统质量M。内能的变化，因单原子分子理想气体总自由度数i = 3，已知，故气体内能的变化可求。6. 1 mol的单原子理想气体，从状态变化至状态，如图所示。此过程气体对外界作功为 , 吸收热量为 。解：此过程气体对外作功为过程曲线下梯形的面积, 即 内能增量 故由热力学第一定律，气体吸收热量为 （单原子理想气体总自由度数为3）三、计算题：1.一定量的单

9、原子分子理想气体，从初态A出发，沿图示直线过程变到另一状态B，又经过等容、等压两过程回到状态A。 (1) 求AB，BC，CA各过程中系统对外所作的功W，内能的增量DE以及所吸收的热量Q。 (2) 整个循环过程中系统对外所作的总功以及从外界吸收的总热量(过程吸热的代数和)。 解：(1) AB多方膨胀过程中系统对外所作的功（梯形面积）为 内能增量为 吸收的热量为 BC 等体降压过程中系统对外所作的功为 内能增量为 吸收的热量为 CA等压压缩过程中系统对外所作的功为 内能增量为 吸收的热量为 (2) 整个循环过程中系统对外所作的总功为 从外界吸收的总热量(过程吸热的代数和) 2. 一定量的理想气体在

10、p V图中的等温线与绝热线交点处两线的斜率之比为0.714，求其定容摩尔热容。解：设在p V相图中等温线与绝热线交点处的状态参量为，则由等温过程方程有交点处等温线斜率 由绝热过程方程有交点处绝热线斜率P0，V0，T0由题意交点处两线的斜率之比为0.714有 所以, ，又所以其定容摩尔热容为 3. 0.02 kg的氦气(视为理想气体)，温度由17升为27。若在升温过程中，(1) 体积保持不变；(2) 压强保持不变；(3) 不与外界交换热量；试分别求出气体内能的改变、吸收的热量、外界对气体所作的功。(普适气体常量R =8.31 )解：氦气为单原子分子理想气体，其总自由度数为 (1)等体过程，体积V常量，有气体对外界所作的功A =0 气体内能的改变