题目
DU可能不为零的过程为:( )A. 隔离系统中的各类变化;B. 等温等容过程;C. 理想气体等温过程;D. 理想气体自由膨胀过程。
DU可能不为零的过程为:( )
A. 隔离系统中的各类变化;
B. 等温等容过程;
C. 理想气体等温过程;
D. 理想气体自由膨胀过程。
题目解答
答案
B. 等温等容过程;
解析
本题主要考察热力学中热力学能\\(internal energy,, U\)的变化($\Delta U$)是否可能不为零的过程,需结合热力学第一定律及不同过程特点分析:
关键公式:热力学第一定律
对于封闭系统,$\Delta U = Q + W$,其中$吸热)、\(W$(做功),$\Delta U$的正负取决于$Q$和$W$的代数和。
选项逐一分析
A. 隔离系统中的各类变化
隔离系统与外界无物质和能量交换,故$Q=0$、$W=0$,由热力学第一定律得\(\Delta U=0\恒成立**,排除。
### **B. 等温等容过程**
等容过程中,系统体积不变,$W=-\int P\Delta V=0$(无体积功);
等温过程中,理想气体的热力学能仅与温度有关($\Delta U=nC_{V,m}T$),但非理想气体或有相变、化学变化时,等温下$\Delta U\ U$可能不为零:
- 例如:液态水在等温等容下蒸发(需吸热$Q>0$,),$W=0$,则$\Delta U=Q>0$);
- 或有化学反应(如$H_2(g)+Cl_2(g)\rightarrow2HCl(g)$,等温等容下$Q_v=\Delta U\neq0$)。
因此,等温等容过程中$\Delta U$可能不为零,符合题意。
C. 理想气体等温过程
理想气体热力学能仅与温度有关($U=nC_{V,m}T$),等温则等温时$\Delta T=0$,故$\Delta U=0$,排除。
D. 理想气体自由膨胀过程
自由膨胀中,外压$P_{外}=0$,故$W=0$;理想气体等温($\Delta T=0$),则$\Delta U=0$,排除。