题目
一定量的某种理想气体,分别从同一状态开始经历等压,等体,等温过程。若气体在上述过程中吸收的热量相同,则对外做功最多的过程是()A. 等压过程B. 等温过程C. 不能确定D. 等体过程
一定量的某种理想气体,分别从同一状态开始经历等压,等体,等温过程。若气体在上述过程中吸收的热量相同,则对外做功最多的过程是()
A. 等压过程
B. 等温过程
C. 不能确定
D. 等体过程
题目解答
答案
B. 等温过程
解析
步骤 1：理解热力学第一定律
热力学第一定律指出，一个系统吸收的热量等于系统内能的增加和系统对外做的功之和。用公式表示为：\(Q = \Delta U + W\)，其中 \(Q\) 是吸收的热量，\(\Delta U\) 是内能的变化，\(W\) 是对外做的功。
步骤 2：分析等压过程
在等压过程中，气体的压强保持不变。根据理想气体状态方程 \(PV = nRT\)，当压强 \(P\) 不变时，体积 \(V\) 的变化与温度 \(T\) 的变化成正比。因此，等压过程中，气体的内能增加和对外做的功都与温度的升高有关。
步骤 3：分析等体过程
在等体过程中，气体的体积保持不变。根据理想气体状态方程 \(PV = nRT\)，当体积 \(V\) 不变时，压强 \(P\) 的变化与温度 \(T\) 的变化成正比。因此，等体过程中，气体的内能增加，但对外不做功。
步骤 4：分析等温过程
在等温过程中，气体的温度保持不变。根据理想气体状态方程 \(PV = nRT\)，当温度 \(T\) 不变时，压强 \(P\) 的变化与体积 \(V\) 的变化成反比。因此，等温过程中，气体的内能不变，但对外做的功与体积的变化有关。
步骤 5：比较三种过程
根据热力学第一定律 \(Q = \Delta U + W\)，当吸收的热量 \(Q\) 相同时，内能增加 \(\Delta U\) 越小，对外做的功 \(W\) 就越大。在等体过程中，内能增加，但对外不做功；在等压过程中，内能增加和对外做的功都与温度的升高有关；在等温过程中，内能不变，但对外做的功与体积的变化有关。因此，等温过程中对外做的功最多。
热力学第一定律指出，一个系统吸收的热量等于系统内能的增加和系统对外做的功之和。用公式表示为：\(Q = \Delta U + W\)，其中 \(Q\) 是吸收的热量，\(\Delta U\) 是内能的变化，\(W\) 是对外做的功。
步骤 2：分析等压过程
在等压过程中，气体的压强保持不变。根据理想气体状态方程 \(PV = nRT\)，当压强 \(P\) 不变时，体积 \(V\) 的变化与温度 \(T\) 的变化成正比。因此，等压过程中，气体的内能增加和对外做的功都与温度的升高有关。
步骤 3：分析等体过程
在等体过程中，气体的体积保持不变。根据理想气体状态方程 \(PV = nRT\)，当体积 \(V\) 不变时，压强 \(P\) 的变化与温度 \(T\) 的变化成正比。因此，等体过程中，气体的内能增加，但对外不做功。
步骤 4：分析等温过程
在等温过程中，气体的温度保持不变。根据理想气体状态方程 \(PV = nRT\)，当温度 \(T\) 不变时，压强 \(P\) 的变化与体积 \(V\) 的变化成反比。因此，等温过程中，气体的内能不变，但对外做的功与体积的变化有关。
步骤 5：比较三种过程
根据热力学第一定律 \(Q = \Delta U + W\)，当吸收的热量 \(Q\) 相同时，内能增加 \(\Delta U\) 越小，对外做的功 \(W\) 就越大。在等体过程中，内能增加，但对外不做功；在等压过程中，内能增加和对外做的功都与温度的升高有关；在等温过程中，内能不变，但对外做的功与体积的变化有关。因此，等温过程中对外做的功最多。