题目

气体在某一过程吸收了60 kJ的热量,同时热力学能增加了100 kJ,此过程是膨胀过程还是压缩过程?系统与外界交换的功为( )A 膨胀过程,40 kJ B 压缩过程,40 kJ C 膨胀过程,160 kJ

气体在某一过程吸收了60 kJ的热量,同时热力学能增加了100 kJ,此过程是膨胀过程还是压缩过程?系统与外界交换的功为(   )

A 膨胀过程,40 kJ 

B 压缩过程,40 kJ 

C 膨胀过程,160 kJ

题目解答

答案

答案是 B 压缩过程, 40 kJ。

根据热力学第一定律：

其中：

  是内能的增加（100 kJ）；

 Q  是吸收的热量（60 kJ）；

 W  是系统对外做的功。

将已知值代入公式：

解得：

负号表示系统从外界获得了40 kJ的功，也就是说这是一个压缩过程，因为外界对系统做功。

因此，正确答案是 B 压缩过程, 40 kJ。

解析

考查要点：本题主要考查热力学第一定律的应用，重点在于理解功的正负与过程类型（膨胀或压缩）的关系。

解题核心思路：

  1. 热力学第一定律公式：$\Delta U = Q - W$（其中$\Delta U$为内能变化，$Q$为吸收的热量，$W$为系统对外做的功）。
  2. 符号约定：若计算结果$W > 0$，表示系统对外做功（膨胀过程）；若$W < 0$，表示外界对系统做功（压缩过程）。
  3. 关键判断：通过$\Delta U$和$Q$的数值关系，计算$W$的值，进而判断过程类型。

已知条件：

  • 气体吸收的热量 $Q = 60 \, \text{kJ}$
  • 内能的增加 $\Delta U = 100 \, \text{kJ}$

代入热力学第一定律公式：
$\Delta U = Q - W \implies 100 = 60 - W$

解方程求$W$：
$W = 60 - 100 = -40 \, \text{kJ}$

分析结果：

  • $W = -40 \, \text{kJ}$ 表示系统对外做的功为负，即外界对系统做了$40 \, \text{kJ}$的功。
  • 外界对系统做功对应压缩过程。