题目
下列热力学第一定律表达式正确的是()。A. q=Δu+vdpB. q=du+dwC. δq=du+pdvD. Q=Δh-vdp
下列热力学第一定律表达式正确的是()。
A. q=Δu+vdp
B. q=du+dw
C. δq=du+pdv
D. Q=Δh-vdp
题目解答
答案
C. δq=du+pdv
解析
热力学第一定律是能量守恒定律在热力学中的具体体现,其核心内容为:系统内能的改变等于吸收的热量与外界对系统所做的功之和。
- 关键点1:定律的数学表达式需区分微分形式与代数形式。微分形式适用于准静态过程,通常写作 $\delta Q = dU + \delta W$,其中 $\delta W = PdV$($P$为外界压强,$V$为体积)。
- 关键点2:选项需满足单位一致性(热量、内能、功均为能量单位),且符号约定需符合热力学惯例(如系统对外做功为负)。
- 关键点3:排除干扰项时,注意变量定义(如选项C中的 $pdV$ 是功的正确表达,而选项D的 $vdp$ 单位不匹配)。
选项分析
选项A: $q = \Delta u + vdp$
- 错误原因:
- 符号不规范:热量应为 $\delta q$(微分形式),而非 $q$。
- $vdp$ 的物理意义不明确,功的正确表达应为 $PdV$(压强乘以体积变化)。
- 等号 $\Delta u$ 应为微分形式 $du$。
选项B: $q = du + dw$
- 错误原因:
- 功的表达式 $\delta W$ 应为 $PdV$,而非 $dw$。
- 热力学定律的微分形式需用 $\delta$ 符号,选项未体现。
选项C: $\delta q = du + pdv$
- 正确性分析:
- 符号规范:$\delta q$ 表示微小热量,$du$ 为内能变化,$pdv$ 为功($PdV$)。
- 单位一致:所有项均为能量单位。
- 符合热力学第一定律的微分形式:$\delta Q = dU + PdV$。
选项D: $Q = \Delta h - vdp$
- 错误原因:
- 焓 $\Delta H$ 的变化应与热力学过程相关,但 $vdp$ 的形式不符合功的定义。
- 等式结构混淆了不同状态函数(如焓 $H = U + PV$),逻辑不清晰。