题目
对于准静态的正循环过程,P-V图上封闭曲线所包围的面积表示系统对外所做的净功
对于准静态的正循环过程,P-V图上封闭曲线所包围的面积表示系统对外所做的净功
题目解答
答案
正确
解析
考查要点:本题主要考查对热力学循环过程功的理解,特别是P-V图中封闭曲线面积的物理意义。
解题核心思路:
- 准静态过程的特点是系统始终处于平衡态,P-V图上的曲线连续且可逆。
- 循环过程的净功定义为系统在整个循环中对外做的总功,等于路径积分$\oint P \mathrm{d}V$。
- P-V图中封闭曲线面积的代数值直接对应循环过程的净功,顺时针方向为正,逆时针为负。
破题关键点:
- 明确准静态过程可逆,保证面积与功的直接对应关系。
- 理解循环过程的功仅与路径有关,与过程是否可逆无关,但题目中准静态条件确保了面积的精确计算。
在热力学中,系统对外做的功可通过P-V图中的面积计算。对于任意过程,功的表达式为:
$W = \int_{V_1}^{V_2} P \mathrm{d}V$
当系统经历一个闭合循环(正循环)时,最终回到初始状态,此时总功为:
$W_{\text{净}} = \oint P \mathrm{d}V$
根据热力学第一定律,循环过程的净功等于系统吸收的总热量与释放的总热量之差,即:
$W_{\text{净}} = Q_{\text{吸}} - Q_{\text{放}}$
在P-V图上,封闭曲线所包围的面积的代数值即为$\oint P \mathrm{d}V$。若循环方向为顺时针,则面积为正,表示系统对外做正功;若为逆时针,则面积为负,表示外界对系统做功。题目中“准静态正循环”隐含顺时针方向,因此描述正确。