题目
一定量的某种理想气体起始温度为T,体积为V,其经历的循环过程包括三个准静态过程:(1) 绝热膨胀到体积为2V,(2)等体变化使温度恢复为T,(3) 等温压缩到原来体积V,则此整个循环过程中[ ]A. 系统将吸收的净热能转化对外所做的净功B. 系统将外界对系统所做的净功全部转化为热能释放到外界C. 气体内能增加D. 气体内能减少
一定量的某种理想气体起始温度为T,体积为V,其经历的循环过程包括三个准静态过程:(1) 绝热膨胀到体积为2V,(2)等体变化使温度恢复为T,(3) 等温压缩到原来体积V,则此整个循环过程中[ ]
A. 系统将吸收的净热能转化对外所做的净功
B. 系统将外界对系统所做的净功全部转化为热能释放到外界
C. 气体内能增加
D. 气体内能减少
题目解答
答案
B. 系统将外界对系统所做的净功全部转化为热能释放到外界
解析
步骤 1:分析循环过程
循环过程包括三个准静态过程:(1) 绝热膨胀到体积为2V,(2)等体变化使温度恢复为T,(3) 等温压缩到原来体积V。我们需要分析每个过程中的能量变化。
步骤 2:绝热膨胀过程
在绝热膨胀过程中,没有热量交换,即Q=0。根据绝热过程方程,PV^γ=常数,其中γ是比热容比。由于体积从V膨胀到2V,温度会降低,内能减少。
步骤 3:等体变化过程
在等体变化过程中,体积不变,温度从降低的值恢复到T。根据理想气体状态方程PV=nRT,温度恢复到T意味着内能恢复到初始值。由于体积不变,没有做功,所以热量Q等于内能变化ΔU。
步骤 4:等温压缩过程
在等温压缩过程中,温度保持不变,内能不变。根据理想气体状态方程PV=nRT,体积从2V压缩到V,压力增加。由于温度不变,内能不变,所以热量Q等于做功W。
步骤 5:循环过程的总能量变化
整个循环过程中,内能没有变化,因为循环过程的起点和终点是相同的。根据热力学第一定律,ΔU=Q-W,由于ΔU=0,所以Q=W。这意味着系统将外界对系统所做的净功全部转化为热能释放到外界。
循环过程包括三个准静态过程:(1) 绝热膨胀到体积为2V,(2)等体变化使温度恢复为T,(3) 等温压缩到原来体积V。我们需要分析每个过程中的能量变化。
步骤 2:绝热膨胀过程
在绝热膨胀过程中,没有热量交换,即Q=0。根据绝热过程方程,PV^γ=常数,其中γ是比热容比。由于体积从V膨胀到2V,温度会降低,内能减少。
步骤 3:等体变化过程
在等体变化过程中,体积不变,温度从降低的值恢复到T。根据理想气体状态方程PV=nRT,温度恢复到T意味着内能恢复到初始值。由于体积不变,没有做功,所以热量Q等于内能变化ΔU。
步骤 4:等温压缩过程
在等温压缩过程中,温度保持不变,内能不变。根据理想气体状态方程PV=nRT,体积从2V压缩到V,压力增加。由于温度不变,内能不变,所以热量Q等于做功W。
步骤 5:循环过程的总能量变化
整个循环过程中,内能没有变化,因为循环过程的起点和终点是相同的。根据热力学第一定律,ΔU=Q-W,由于ΔU=0,所以Q=W。这意味着系统将外界对系统所做的净功全部转化为热能释放到外界。