关于理想气体在热力学第一定律应用中的说法,以下哪些是正确的?A. 等温膨胀过程中,气体吸收的热量全部用于对外做功。B. 理想气体在所有过程中,吸收的热量等于对外做的功。C. 等容过程气体吸收的热量用于增加内能,对外不做功。D. 绝热膨胀过程中,气体温度降低,内能减少。E. 等压过程气体对外做的功等于气体吸收的热量减去内能的增加。
A. 等温膨胀过程中,气体吸收的热量全部用于对外做功。
B. 理想气体在所有过程中,吸收的热量等于对外做的功。
C. 等容过程气体吸收的热量用于增加内能,对外不做功。
D. 绝热膨胀过程中,气体温度降低,内能减少。
E. 等压过程气体对外做的功等于气体吸收的热量减去内能的增加。
题目解答
答案
A. 等温膨胀过程中,气体吸收的热量全部用于对外做功。
C. 等容过程气体吸收的热量用于增加内能,对外不做功。
D. 绝热膨胀过程中,气体温度降低,内能减少。
E. 等压过程气体对外做的功等于气体吸收的热量减去内能的增加。
解析
本题考查理想气体热力学第一定律的应用,解题思路是根据热力学第一定律$\Delta U = Q - W$(其中$\Delta U$为内能变化量,$Q$为吸收的热量,$W$为对外做的功),结合理想气体不同过程的特点来逐一分析各选项。
选项A
对于等温膨胀过程,理想气体的内能只与温度有关,温度不变则内能变化量$\Delta U = 0$。
根据热力学第一定律$\Delta U = Q - W$,可得$0 = Q - W$,即$Q = W$。
这表明气体吸收的热量全部用于对外做功,所以选项A正确。
选项B
只有在等温过程中,理想气体内能不变($\Delta U = 0$),才有$Q = W$,即吸收的热量等于对外做的功。
在其他过程中,如等容过程、等压过程、绝热过程等,内能会发生变化,吸收的热量并不等于对外做的功,所以选项B错误。
选项C
等容过程中,气体体积不变,根据功的计算公式$W = p\Delta V$($p$为压强,$\Delta V$为体积变化量),因为$\Delta V = 0$,所以$W = 0$,即对外不做功。
根据热力学第一定律$\Delta U = Q - W$,可得$\Delta U = Q$,这意味着气体吸收的热量全部用于增加内能,所以选项C正确。
选项D
绝热膨胀过程中,气体与外界没有热量交换,即$Q = 0$。
气体膨胀对外做功,$W>0$。
根据热力学第一定律$\Delta U = Q - W$,可得$\Delta U = 0 - W=-W<0$,即内能减少。
又因为理想气体内能只与温度有关,内能减少则温度降低,所以选项D正确。
选项E
根据热力学第一定律$\Delta U = Q - W$,移项可得$W = Q - \Delta U$。
这表明等压过程气体对外做的功等于气体吸收的热量减去内能的增加,所以选项E正确。