题目
在一个巨大的容器内,储满温度与室温相同的水,容器底部有一小气泡缓缓上升,逐渐变大,-|||-这是什么过程?在气泡上升过程中,泡内气体是吸热还是放热?
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查理想气体的等温过程判断及热力学第一定律的应用。
解题核心思路:
- 确定过程性质:根据题目中“温度与室温相同”可推断为等温过程,结合体积变化判断为等温膨胀。
- 分析能量变化:等温过程中理想气体的内能变化为零,通过对外做功判断吸热或放热。
破题关键点:
- 等温过程:温度不变,内能变化 $\Delta U = 0$。
- 功与热的关系:膨胀对外做功 $W > 0$,根据热力学第一定律 $Q = \Delta U + W$,可得气体吸热。
过程性质判断
- 等温条件:题目明确气泡温度与室温相同,且上升过程中温度无变化,故为等温过程。
- 体积与压强变化:气泡上升时,所受液体压强减小,体积逐渐增大,符合等温膨胀的规律(由理想气体定律 $PV = nRT$ 可知,$T$ 不变时,$P$ 减小必然导致 $V$ 增大)。
能量变化分析
- 内能变化:理想气体的内能仅由温度决定,等温过程中 $\Delta U = 0$。
- 对外做功:气泡膨胀时体积增大,气体对外做功 $W > 0$。
- 吸热判断:根据热力学第一定律 $Q = \Delta U + W$,代入 $\Delta U = 0$ 和 $W > 0$,得 $Q > 0$,说明气体吸热。