题目
在一绝热刚性密闭容器中发生反应:氢气和氧气反应生成水蒸气 ,体系的温度升高,压力增大,则 A.Q=0,W=0,ΔU>0 B. Q=0,W=0,ΔU>0 C.Q=0,W=0,ΔU=0 D.Q=0,W>0,ΔU<0 正确
在一绝热刚性密闭容器中发生反应:氢气和氧气反应生成水蒸气 ,体系的温度升高,压力增大,则
A.Q=0,W=0,ΔU>0
B. Q=0,W=0,ΔU>0
C.Q=0,W=0,ΔU=0
D.Q=0,W>0,ΔU<0 正确
A.Q=0,W=0,ΔU>0
B. Q=0,W=0,ΔU>0
C.Q=0,W=0,ΔU=0
D.Q=0,W>0,ΔU<0 正确
题目解答
答案
答案:C
解析
考查要点:本题主要考查热力学第一定律在绝热、刚性容器中的应用,以及对状态函数ΔU的理解。
解题核心思路:
- 绝热条件(Q=0):系统与外界无热量交换。
- 刚性容器(W=0):体积不变,系统对外不做功,外界也不对系统做功。
- 热力学第一定律(ΔU = Q + W):结合前两点可得ΔU = 0。
破题关键点:
- 温度升高与ΔU的关系:虽然温度升高通常意味着内能增加,但本题中由于Q=0且W=0,总内能变化ΔU必须为0。这表明反应释放的化学能转化为热能,但总内能保持不变。
绝热条件分析
容器为绝热,因此系统与外界无热量交换,即 Q = 0。
刚性容器分析
容器为刚性,体积固定,系统与外界无功交换,即 W = 0。
热力学第一定律
根据热力学第一定律:
$\Delta U = Q + W$
代入Q=0和W=0,得:
$\Delta U = 0$
温度升高的解释
虽然反应导致温度升高,但这是由于化学反应释放的热能被系统自身吸收,总内能未发生净变化(ΔU=0)。温度升高反映了能量在系统内部的重新分配。