题目
一定量的某种理想气体,分别从同一状态开始经历等压,等体,等温过程。若气体在上述过程中吸收的热量相同,则对外做功最多的过程是()A. 等温过程B. 不能确定C. 等压过程D. 等体过程
一定量的某种理想气体,分别从同一状态开始经历等压,等体,等温过程。若气体在上述过程中吸收的热量相同,则对外做功最多的过程是()
A. 等温过程
B. 不能确定
C. 等压过程
D. 等体过程
题目解答
答案
A. 等温过程
解析
步骤 1:理解热力学第一定律
热力学第一定律表明,一个系统吸收的热量等于系统内能的增加和系统对外做的功之和。即:\(Q = \Delta U + W\),其中 \(Q\) 是吸收的热量,\(\Delta U\) 是内能的变化,\(W\) 是对外做的功。
步骤 2:分析等压过程
在等压过程中,气体的压强保持不变。根据理想气体状态方程 \(PV = nRT\),当压强 \(P\) 不变时,体积 \(V\) 的增加意味着温度 \(T\) 的增加。因此,内能 \(\Delta U\) 会增加,同时气体对外做功 \(W\) 也会增加。
步骤 3:分析等体过程
在等体过程中,气体的体积保持不变。根据理想气体状态方程 \(PV = nRT\),当体积 \(V\) 不变时,压强 \(P\) 的增加意味着温度 \(T\) 的增加。因此,内能 \(\Delta U\) 会增加,但气体对外不做功 \(W = 0\)。
步骤 4:分析等温过程
在等温过程中,气体的温度保持不变。根据理想气体状态方程 \(PV = nRT\),当温度 \(T\) 不变时,压强 \(P\) 的增加意味着体积 \(V\) 的减少。因此,内能 \(\Delta U = 0\),气体对外做功 \(W\) 会增加。
步骤 5:比较三个过程
在等压过程中,气体对外做功 \(W\) 会增加;在等体过程中,气体对外不做功 \(W = 0\);在等温过程中,气体对外做功 \(W\) 会增加。因此,当吸收的热量 \(Q\) 相同时,等温过程对外做的功最多。
热力学第一定律表明,一个系统吸收的热量等于系统内能的增加和系统对外做的功之和。即:\(Q = \Delta U + W\),其中 \(Q\) 是吸收的热量,\(\Delta U\) 是内能的变化,\(W\) 是对外做的功。
步骤 2:分析等压过程
在等压过程中,气体的压强保持不变。根据理想气体状态方程 \(PV = nRT\),当压强 \(P\) 不变时,体积 \(V\) 的增加意味着温度 \(T\) 的增加。因此,内能 \(\Delta U\) 会增加,同时气体对外做功 \(W\) 也会增加。
步骤 3:分析等体过程
在等体过程中,气体的体积保持不变。根据理想气体状态方程 \(PV = nRT\),当体积 \(V\) 不变时,压强 \(P\) 的增加意味着温度 \(T\) 的增加。因此,内能 \(\Delta U\) 会增加,但气体对外不做功 \(W = 0\)。
步骤 4:分析等温过程
在等温过程中,气体的温度保持不变。根据理想气体状态方程 \(PV = nRT\),当温度 \(T\) 不变时,压强 \(P\) 的增加意味着体积 \(V\) 的减少。因此,内能 \(\Delta U = 0\),气体对外做功 \(W\) 会增加。
步骤 5:比较三个过程
在等压过程中,气体对外做功 \(W\) 会增加;在等体过程中,气体对外不做功 \(W = 0\);在等温过程中,气体对外做功 \(W\) 会增加。因此,当吸收的热量 \(Q\) 相同时,等温过程对外做的功最多。