题目
如图2-3所示,在绝热盛水容器中,浸有电阻丝,通电后水与电阻丝的温度均升高,如以电阻丝为系统,则上述过程的Q、W和系统的△U值的符号为( ) 2 2-|||--A. W=0,Q<0,△U<0B. W>0,Q<0,△U> 0C. W=0,Q>0,△U> 0D. W<0,Q=0,△U> 0
如图2-3所示,在绝热盛水容器中,浸有电阻丝,通电后水与电阻丝的温度均升高,如以电阻丝为系统,则上述过程的Q、W和系统的△U值的符号为( )
A. W=0,Q<0,△U<0
B. W>0,Q<0,△U> 0
C. W=0,Q>0,△U> 0
D. W<0,Q=0,△U> 0
A. W=0,Q<0,△U<0B. W>0,Q<0,△U> 0
C. W=0,Q>0,△U> 0
D. W<0,Q=0,△U> 0
题目解答
答案
B. W>0,Q<0,△U> 0
解析
本题考查热力学第一定律以及对功、热和内能变化的理解。解题的关键在于明确系统的选取,然后根据系统与外界的能量交换情况来判断功 $W$、热 $Q$ 和内能变化 $\Delta U$ 的符号。
1. 确定系统
题目中明确以电阻丝为系统。
2. 分析功 $W$ 的符号
功 $W$ 是系统与外界之间由于力的作用而传递的能量。在本题中,电流通过电阻丝,相当于外界对电阻丝做功。根据热力学中功的正负规定,外界对系统做功,$W>0$。
3. 分析热 $Q$ 的符号
热 $Q$ 是系统与外界之间由于温度差而传递的能量。因为容器是绝热的,这意味着电阻丝与外界没有热交换。但电阻丝通电后温度升高,会向周围的水传递热量,即系统向外界放热。根据热力学中热的正负规定,系统向外界放热,$Q < 0$。
4. 分析内能变化 $\Delta U$ 的符号
根据热力学第一定律 $\Delta U=Q + W$,将 $W>0$ 和 $Q < 0$ 代入该公式。由于电阻丝通电后温度升高,温度是分子热运动剧烈程度的标志,温度升高说明分子热运动加剧,系统的内能增加,即 $\Delta U>0$。从公式计算角度来看,虽然 $Q$ 为负,但 $W$ 为正,且 $|W|>|Q|$(因为电阻丝最终内能增加),所以 $\Delta U=Q + W>0$。