题目
某理想气体等温压缩到给定体积时外界对气体作功|(W)_(1)|,又经绝热膨胀返回原来体积时气体对外作功|(W)_(2)|,则整个过程中气体(1)从外界吸收的热量Q= ;(2)内能增加了triangle E= 。
某理想气体等温压缩到给定体积时外界对气体作功$\left|{W}_{1}\right|$,又经绝热膨胀返回原来体积时气体对外作功$\left|{W}_{2}\right|$,则整个过程中气体
(1)从外界吸收的热量$Q=$ ;
(2)内能增加了$\triangle E=$ 。
题目解答
答案
(1)$-\left|{W}_{1}\right|$(2)$-\left|{W}_{2}\right|$
解析
步骤 1:等温压缩过程
在等温压缩过程中,气体的温度保持不变,根据热力学第一定律,$\Delta E = Q + W$,其中$\Delta E$是内能变化,$Q$是热量交换,$W$是功。由于温度不变,内能$\Delta E$不变,即$\Delta E = 0$。因此,$Q = -W$。外界对气体作功$\left|{W}_{1}\right|$,所以气体从外界吸收的热量$Q = -\left|{W}_{1}\right|$。
步骤 2:绝热膨胀过程
在绝热膨胀过程中,没有热量交换,即$Q = 0$。根据热力学第一定律,$\Delta E = Q + W$,其中$\Delta E$是内能变化,$Q$是热量交换,$W$是功。由于$Q = 0$,所以$\Delta E = W$。气体对外作功$\left|{W}_{2}\right|$,所以内能减少了$\left|{W}_{2}\right|$,即$\Delta E = -\left|{W}_{2}\right|$。
步骤 3:整个过程的内能变化
整个过程中,气体的内能变化是等温压缩过程和绝热膨胀过程的内能变化之和。由于等温压缩过程中内能不变,即$\Delta E = 0$,而绝热膨胀过程中内能减少了$\left|{W}_{2}\right|$,所以整个过程中内能减少了$\left|{W}_{2}\right|$,即$\Delta E = -\left|{W}_{2}\right|$。
在等温压缩过程中,气体的温度保持不变,根据热力学第一定律,$\Delta E = Q + W$,其中$\Delta E$是内能变化,$Q$是热量交换,$W$是功。由于温度不变,内能$\Delta E$不变,即$\Delta E = 0$。因此,$Q = -W$。外界对气体作功$\left|{W}_{1}\right|$,所以气体从外界吸收的热量$Q = -\left|{W}_{1}\right|$。
步骤 2:绝热膨胀过程
在绝热膨胀过程中,没有热量交换,即$Q = 0$。根据热力学第一定律,$\Delta E = Q + W$,其中$\Delta E$是内能变化,$Q$是热量交换,$W$是功。由于$Q = 0$,所以$\Delta E = W$。气体对外作功$\left|{W}_{2}\right|$,所以内能减少了$\left|{W}_{2}\right|$,即$\Delta E = -\left|{W}_{2}\right|$。
步骤 3:整个过程的内能变化
整个过程中,气体的内能变化是等温压缩过程和绝热膨胀过程的内能变化之和。由于等温压缩过程中内能不变,即$\Delta E = 0$,而绝热膨胀过程中内能减少了$\left|{W}_{2}\right|$,所以整个过程中内能减少了$\left|{W}_{2}\right|$,即$\Delta E = -\left|{W}_{2}\right|$。