题目
1mol的单原子分子理想气体从状态A变为状态B,如果不知是什么气体,变化过程也不知道,但A、B两态的压强、体积和温度都知道,则可求出:A. 气体所作的功.B. 气体内能的变化.C. 气体传给外界的热量.D. 气体的质量.
1mol的单原子分子理想气体从状态A变为状态B,如果不知是什么气体,变化过程也不知道,但A、B两态的压强、体积和温度都知道,则可求出:
A. 气体所作的功.
B. 气体内能的变化.
C. 气体传给外界的热量.
D. 气体的质量.
题目解答
答案
B. 气体内能的变化.
解析
考查要点:本题主要考查理想气体状态变化中各热力学量的性质,特别是状态函数与过程量的区别。
解题核心思路:
- 内能是状态函数,仅由气体的初末态决定,与过程无关。对于单原子分子理想气体,内能公式为 $U = \frac{3}{2}nRT$,因此内能的变化 $\Delta U$ 可直接通过初末态温度计算。
- 功和热量是过程量,必须知道具体过程(如等压、等温等)才能计算,而题目未说明过程。
- 气体质量需通过摩尔数和摩尔质量计算,但题目未给出气体种类,无法确定摩尔质量。
破题关键:明确区分状态函数(内能)与过程量(功、热量),并注意题目是否提供足够信息计算质量。
选项分析
选项A:气体所作的功
- 功的计算依赖于过程类型(如等压过程 $W = P\Delta V$,等温过程 $W = nRT \ln \frac{V_2}{V_1}$ 等)。
- 题目未说明过程,仅知初末态的 $P, V, T$,无法确定具体路径,因此无法计算功。
选项B:气体内能的变化
- 内能是状态函数,公式为 $\Delta U = \frac{3}{2}nR(T_B - T_A)$。
- 题目给出初末态温度 $T_A$ 和 $T_B$,且 $n = 1 \, \text{mol}$,因此可直接计算 $\Delta U$。
选项C:气体传给外界的热量
- 根据热力学第一定律 $\Delta U = Q + W$(注:此处 $W$ 为外界对气体做的功)。
- 由于 $W$ 无法确定,且 $Q = \Delta U - W$,因此无法确定热量。
选项D:气体的质量
- 质量 $m = nM$,其中 $M$ 为摩尔质量。
- 题目未说明气体种类,无法确定 $M$,因此无法计算质量。