2-2 在300K时,1.0 mol的理想气体反抗100.0kP a恒外压,从1.0 dm^3-|||-膨胀到10.0 dm^3,试计算此过程体系吸收的热量。

考查要点：本题主要考查理想气体恒温膨胀过程中的热力学第一定律应用，涉及功的计算及能量守恒关系。

解题核心思路：

1. 确定过程性质：题目明确为理想气体恒温膨胀（温度不变），因此内能变化$\Delta U=0$。
2. 计算功：通过公式$W = -P_{\text{外}} \Delta V$计算系统对外做的功。
3. 应用热力学第一定律：$\Delta U = Q + W$，代入已知量求解吸收的热量$Q$。

破题关键点：

• 单位统一：体积需从$\text{dm}^3$转换为$\text{m}^3$，压强需从$kPa$转换为$Pa$。
• 符号规则：明确公式中功的正负号定义（系统对外做功为负）。

步骤1：计算系统对外做的功

根据公式：
$W = -P_{\text{外}} \Delta V$
其中：

• $P_{\text{外}} = 100.0 \, \text{kPa} = 100,000 \, \text{Pa}$
• $\Delta V = 10.0 \, \text{dm}^3 - 1.0 \, \text{dm}^3 = 9.0 \, \text{dm}^3 = 0.009 \, \text{m}^3$

代入得：
$W = -100,000 \, \text{Pa} \times 0.009 \, \text{m}^3 = -900 \, \text{J}$

步骤2：应用热力学第一定律

理想气体恒温膨胀时，$\Delta U = 0$。根据热力学第一定律：
$\Delta U = Q + W$
代入$\Delta U = 0$和$W = -900 \, \text{J}$：
$0 = Q + (-900 \, \text{J}) \quad \Rightarrow \quad Q = 900 \, \text{J}$