熱力學第一定律(基礎練)(解析版)

熱力學第一定律一、多選題1．二氧化碳是導致“溫室效應”的主要原因之一，目前專家們正在研究二氧化碳的深海處理技術．在某次實驗中，將一定質量的二氧化碳氣體封閉在一個可自由壓縮的導熱容器中，將容器緩慢移到海水某深處，氣體體積減為原來的一半，不計溫度的變化，二氧化碳可視為理想氣體，則此過程中()A．封閉氣體對外界做正功B．封閉氣體向外界傳遞熱量C．封閉氣體分子的平均動能不變D．封閉氣體從外界吸收熱量【答案】BC【解析】因為不計氣體的溫度變化，氣體分子的平均動能不變，即ΔU＝0，選項C正確；因為氣體體積減半，故外界對氣體做功，即W>0，選項A錯誤；根據熱力學第一定律：ΔU＝W＋Q，可知Q<0，即氣體向外界傳遞熱量，選項B正確，D錯誤．故選ABD。2．(2017·全國卷Ⅱ·33(1))如圖，用隔板將一絕熱汽缸分成兩部分，隔板左側充有理想氣體，隔板右側與絕熱活塞之間是真空．現將隔板抽開，氣體會自發(fā)擴散至整個汽缸．待氣體達到穩(wěn)定后，緩慢推壓活塞，將氣體壓回到原來的體積．假設整個系統(tǒng)不漏氣．下列說法正確的是()A．氣體自發(fā)擴散前后內能相同B．氣體在被壓縮的過程中內能增大C．在自發(fā)擴散過程中，氣體對外界做功D．氣體在被壓縮的過程中，外界對氣體做功E．氣體在被壓縮的過程中，氣體分子的平均動能不變【答案】ABD【解析】因為汽缸、活塞都是絕熱的，隔板右側是真空，所以理想氣體在自發(fā)擴散的過程中，與外界沒有熱量交換，也不對外界做功．根據熱力學第一定律可知，氣體自發(fā)擴散前后，內能不變，選項A正確，C錯誤；氣體在被壓縮的過程中，外界對氣體做功，氣體內能增大，又因為一定質量的理想氣體的內能只與溫度有關，所以氣體溫度升高，分子平均動能增大，選項B、D正確，E錯誤．故選ABD。3．(2016·全國卷Ⅲ·33(1))關于氣體的內能，下列說法正確的是()A．質量和溫度都相同的氣體，內能一定相同B．氣體溫度不變，整體運動速度越大，其內能越大C．氣體被壓縮時，內能可能不變D．一定量的某種理想氣體的內能只與溫度有關E．一定量的某種理想氣體在等壓膨脹過程中，內能一定增加【答案】CDE【解析】質量和溫度都相同的氣體，雖然分子平均動能相同，但是不同的氣體，其摩爾質量可能不同，則分子個數可能不同，所以分子總動能不一定相同，A錯誤；宏觀運動和微觀運動沒有關系，所以宏觀運動速度大，內能不一定大，B錯誤；氣體被壓縮，同時對外傳熱，根據熱力學第一定律知內能可能不變，C正確；理想氣體的分子勢能為零，所以一定量的某種理想氣體的內能與分子平均動能有關，而溫度是分子平均動能的標志，D正確；一定質量的某種理想氣體等壓膨脹，溫度增大，內能一定增大，E正確．故選CDE。4．(2018·全國卷Ⅰ·33(1))如圖，一定質量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經歷過程①、②、③、④到達狀態(tài)e.對此氣體，下列說法正確的是()A．過程①中氣體的壓強逐漸減小B．過程②中氣體對外界做正功C．過程④中氣體從外界吸收了熱量D．狀態(tài)c、d的內能相等E．狀態(tài)d的壓強比狀態(tài)b的壓強小【答案】BDE【解析】過程①中，氣體由a到b，體積V不變、T升高，則由查理定律知壓強增大，A項錯誤；過程②中，氣體由b到c，體積V變大，對外界做正功，B項正確；過程④中，氣體由d到e，溫度T降低，內能ΔU減小，體積V不變，氣體不做功，根據熱力學第一定律ΔU＝Q＋W得Q<0，即氣體放出熱量，C項錯誤；狀態(tài)c、d溫度相同，所以內能相等，D項正確；由b到d的過程，作出狀態(tài)b、d的等壓線，分析可得pb>pd，E項正確．故選BDE。二、多選題5．(2020·湖北模擬)一定質量的理想氣體從狀態(tài)a開始,經歷三個過程ab、bc、ca回到原狀態(tài),其p-T圖象如圖所示.下列判斷正確的是()A.過程ab中氣體一定吸熱B.過程bc中氣體既不吸熱也不放熱C.過程ca中外界對氣體所做的功等于氣體所放的熱D.a、b和c三個狀態(tài)中,狀態(tài)a分子的平均動能最小E.b和c兩個狀態(tài)中,容器壁單位面積單位時間內受到氣體分子撞擊的次數不同【答案】ADE【解析】由p-T圖象可知過程ab是等容變化,溫度升高,內能增加,體積不變,由熱力學第一定律可知過程ab一定吸熱,選項A正確;過程bc溫度不變,即內能不變,由于過程bc體積增大,所以氣體對外做功,由熱力學第一定律可知,氣體一定吸收熱量,選項B錯誤;過程ca壓強不變,溫度降低,內能減少,體積減小,外界對氣體做功,由熱力學第一定律可知,放出的熱量一定大于外界對氣體做的功,選項C錯誤;溫度是分子平均動能的標志,由p-T圖象可知,a狀態(tài)氣體溫度最低,則平均動能最小,選項D正確;b、c兩狀態(tài)溫度相等,分子平均動能相等,由于壓強不相等,所以單位面積單位時間內受到氣體分子撞擊的次數不同,選項E正確.故選ADE。6．(2017·全國卷Ⅱ)(多選)如圖,用隔板將一絕熱汽缸分成兩部分,隔板左側充有理想氣體,隔板右側與絕熱活塞之間是真空.現將隔板抽開,氣體會自發(fā)擴散至整個汽缸.待氣體達到穩(wěn)定后,緩慢推壓活塞,將氣體壓回到原來的體積.假設整個系統(tǒng)不漏氣.下列說法正確的是()A.氣體自發(fā)擴散前后內能相同B.氣體在被壓縮的過程中內能增大C.在自發(fā)擴散過程中,氣體對外界做功D.氣體在被壓縮的過程中,外界對氣體做功E.氣體在被壓縮的過程中,氣體分子的平均動能不變【答案】ABD【解析】氣體向真空膨脹時不受阻礙,氣體不對外做功,由于汽缸是絕熱的,沒有熱交換,所以氣體擴散后內能不變,選項A正確;氣體被壓縮的過程中,外界對氣體做功,且沒有熱交換,根據熱