题目
下面的说法符合热力学第一定律的是( )A. 在一完全绝热且边界为刚性的密闭容器中发生化学反应时 , 其内能一定变化B. 在无功过程中 , 内能变化等于过程热 , 这表明内能增量不一定与热力学过程无关C. 封闭系统在指定的两个平衡态之间经历绝热变化时 , 系统所做的功与途径无关D. 气体在绝热膨胀或绝热压缩过程中 , 其内能的变化值与过程完成的方式无关
下面的说法符合热力学第一定律的是( )
A. 在一完全绝热且边界为刚性的密闭容器中发生化学反应时 , 其内能一定变化
B. 在无功过程中 , 内能变化等于过程热 , 这表明内能增量不一定与热力学过程无关
C. 封闭系统在指定的两个平衡态之间经历绝热变化时 , 系统所做的功与途径无关
D. 气体在绝热膨胀或绝热压缩过程中 , 其内能的变化值与过程完成的方式无关
题目解答
答案
C. 封闭系统在指定的两个平衡态之间经历绝热变化时 , 系统所做的功与途径无关
解析
本题考查热力学第一定律的理解与应用,需明确以下关键点:
- 热力学第一定律的表达式为 $\Delta U = Q + W$,其中 $\Delta U$ 是内能变化,$Q$ 是吸收的热量,$W$ 是外界对系统做的功。
- 绝热过程中 $Q=0$,因此 $\Delta U = W$,内能变化仅由做功决定。
- 状态函数(如内能 $U$)的变化仅与初末态有关,与过程无关;过程量(如功 $W$、热量 $Q$)与具体过程相关。
选项分析需结合上述要点,判断是否符合热力学第一定律。
选项A
错误。
- 绝热容器($Q=0$)且刚性边界(体积不变,$W=0$),根据 $\Delta U = Q + W = 0$,内能不变。
- 化学反应可能改变内能,但题目未提及能量交换,因此内能应保持不变。
选项B
错误。
- 无功过程中 $W=0$,$\Delta U = Q$,但内能是状态函数,其变化仅由初末态决定,与过程无关。
- 选项中“内能增量与过程有关”的表述矛盾。
选项C
正确。
- 绝热过程中 $\Delta U = W$,而 $\Delta U$ 是状态函数,仅由初末态决定。
- 因此,系统所做的功($W$)与途径无关。
选项D
错误。
- 绝热过程中 $\Delta U = W$,但功 $W$ 的大小与过程(如可逆/不可逆)有关。
- 若过程不同(如膨胀方式不同),即使初末态相同,功 $W$ 可能不同,导致 $\Delta U$ 不同。
- 选项中“内能变化与过程无关”的表述错误。