题目
一定量理想气体恒温膨胀过程,Q____。A. >0B. =0C. D. 无法确定
一定量理想气体恒温膨胀过程,$Q$____。
A. $>0$
B. $=0$
C. $<0$
D. 无法确定
题目解答
答案
A. $>0$
解析
本题考查理想气体热力学第一定律以及恒温过程的特点。解题思路是先明确热力学第一定律的表达式,再根据理想气体恒温过程的性质确定内能变化,最后结合气体膨胀时做功的情况来判断热量的变化。
步骤一:明确热力学第一定律
热力学第一定律的表达式为$\Delta U = Q+W$,其中$\Delta U$是系统内能的变化量,$Q$是系统吸收的热量,$W$是外界对系统做的功。
步骤二:分析理想气体恒温过程的内能变化
对于一定量的理想气体,其内能只与温度有关,内能的表达式为$U=\frac{i}{2}nRT$($i$是气体分子的自由度,$n$是物质的量,$R$是普适气体常量,$T$是热力学温度)。
因为是恒温膨胀过程,温度$T$不变,所以理想气体的内能变化$\Delta U = 0$。
步骤三:分析气体膨胀时外界对系统做的功
气体膨胀时,体积增大,外界对气体做负功,即$W<0$。
步骤四:根据热力学第一定律计算热量$Q$
将$\Delta U = 0$和$W<0$代入热力学第一定律$\Delta U = Q+W$中,可得$0 = Q+W$,移项得到$Q=-W$。
由于$W<0$,那么$-W>0$,所以$Q>0$,这表明系统从外界吸收热量。