题目
一个循环中如果有工质消耗外界功的过程,工质经过一个这样的循环后的力学能_——A. 没有变化B. 会增大C. 会减小D. 不确定
一个循环中如果有工质消耗外界功的过程,工质经过一个这样的循环后的力学能_——
A. 没有变化
B. 会增大
C. 会减小
D. 不确定
题目解答
答案
D. 不确定
解析
考查要点:本题主要考查学生对热力学循环过程中工质力学能变化的理解,需结合热力学第一定律及循环过程的特点进行分析。
解题核心思路:
- 循环过程的特性:工质经过一个完整循环后,最终回到初始状态,因此所有状态函数(如内能、焓)均无变化。
- 热力学第一定律:$\Delta U = Q - W$,其中$\Delta U$为内能变化,$Q$为吸收的热量,$W$为对外做的功。循环中$\Delta U=0$,故$Q=W$。
- 力学能的定义:题目中的“力学能”可能指工质的机械能(如动能、势能),而非内能。循环过程中,工质可能经历压缩或膨胀,导致机械能变化,但具体变化方向取决于具体过程。
破题关键点:
- 循环结束后,内能不变,但机械能的变化无法直接由热力学第一定律确定,需结合具体过程分析。
- 若工质在循环中消耗外界功(外界对工质做功),机械能可能增加、减少或不变,因此答案为“不确定”。
关键分析步骤:
- 循环过程的内能变化:
工质完成一个循环后,状态恢复初始,因此内能$\Delta U=0$。 - 外界功的影响:
题目中工质“消耗外界功”意味着外界对工质做功,这部分功可能转化为工质的机械能(如压缩过程中的动能或势能)。 - 机械能的不确定性:
- 若工质在循环中被压缩(外界做功),机械能可能增加;
- 若工质在膨胀过程中对外做功,机械能可能减少;
- 实际过程中,压缩与膨胀可能交替进行,机械能的净变化无法直接判断。
- 结论:
由于循环过程中机械能的变化取决于具体过程(如压缩与膨胀的功分配),因此工质的力学能无法确定。