题目
理想气体封闭系统定容过程中所放出的热量( )。A. 来自于系统热力学能的减少和所消耗的外界功B. 全部来自于所消耗的外界功C. 全部来自于系统热力学能的减少D. 为零,即定容过程中不放热
理想气体封闭系统定容过程中所放出的热量( )。
A. 来自于系统热力学能的减少和所消耗的外界功
B. 全部来自于所消耗的外界功
C. 全部来自于系统热力学能的减少
D. 为零,即定容过程中不放热
题目解答
答案
C. 全部来自于系统热力学能的减少
解析
本题考查理想气体封闭系统定容过程中热量与热力学能、功之间的关系,解题思路是依据热力学第一定律以及定容过程的特点来分析热量的来源。
- 首先明确热力学第一定律的表达式:
- 热力学第一定律的数学表达式为$\Delta U = Q+W$,其中$\Delta U$表示系统热力学能的变化量,$Q$表示系统与外界交换的热量,$W$表示外界对系统做的功。这里规定系统吸热$Q$为正,外界对系统做功$W$为正,系统热力学能增加$\Delta U$为正。
- 然后分析定容过程的特点:
- 定容过程是指系统的体积保持不变的过程,即$\Delta V = 0$。
- 根据功的计算公式$W=-\int_{V_1}^{V_2}p\mathrm{d}V$($p$为压强,$V_1$、$V_2$分别为初、末体积),由于$\Delta V = V_2 - V_1=0$,所以$W = 0$。
- 最后将$W = 0$代入热力学第一定律表达式:
- 把$W = 0$代入$\Delta U = Q+W$,可得$\Delta U=Q$。
- 题目中说系统放出热量,即$Q\lt0$,那么$\Delta U\lt0$,这意味着系统的热力学能减少。所以定容过程中系统放出的热量全部来自于系统热力学能的减少。