在箸体和等压过程中,升溢相同,哪个过程吸热最多?A. 等体B. 等压C. 一样多D. 无法判断
A. 等体
B. 等压
C. 一样多
D. 无法判断
题目解答
答案
解析
本题考查热力学第一第一定律以及等体过程和等压过程中热量的热量计算,解题思路是分别分析等体过程和等压过程中吸收的热量,然后比较两者大小。
1. 明确热力学第一定律
热力学第一定律的表达式为$\Delta U = Q+W$,其中$\Delta U$是系统内能的内能变化量,$Q$是系统吸收的热量,$W$是外界对系统做的功。对于理想气体,内能只与温度有关,当温度升高相同时,内能的变化量$\Delta U$相同。
2.分析等体过程
在等体过程中,体积不变,即$\Delta V = 0$。根据功的计算公式$W = p\int p\mathrm{d}V$,可得等体过程中外界对系统做的功$W_{V}=0$。
由热力学第一定律$\Delta U = Q_{V}+W_{V}$,将$W_{V}=0$代入可得$\Delta U = Q_{V}+W_{V}$,可得等体过程中系统吸收的热量$Q_{V}=\Delta U$
3.分析等压过程
在等压过程中,压强压强$p$不变。根据功的计算公式$对于等压过程\(W = p\Delta V$,由理想气体状态方程$pV = nRT$,在等压过程$p\Delta V=nR\Delta T$,且$\Delta U = nC_{V,m}\Delta T$。
由热力学第一定律$\Delta U = Q_{p}+W_{p}$,可得$Q_{p}=\Delta U - W_{p}$,因为$W_{p}=p\Delta V=nR\Delta T>0$,$\Delta U = nC_{V,m}\Delta T$,所以$Q_{p}=nC_{V,m}\Delta T + nR\Delta T=n(C_{V,m} + R)\Delta T$,而$C_{p,m}=C_{V,m}+R$($其中\(C_{p,m}$是等压摩尔热容,$C_{V,m}$是等体摩尔热容)),所以$Q_{p}=nC_{p,m}\Delta T$
4.比较等体过程和等压过程程过程吸收的热量
因为$C_{p,m}>C_{V,m}$,且温度升高量$\Delta T$相同,所以$Q_{V}=nC_{V,m}\Delta T$,$Q_{p}=nC_{p,m}\Delta T$,所以$Q_{p}>Q_{V}$,即等压过程吸热最多。