题目
在一个绝热钢瓶中,发生一个放热的分子数增加的化学反应,那么( ).A. Q > 0,W > 0,Delta U > 0B. Q=0,W=0,Delta U C. Q=0,W=0,Delta U=0D. Q 0,Delta U
在一个绝热钢瓶中,发生一个放热的分子数增加的化学反应,那么( ).
A. $Q > 0$,$W > 0$,$\Delta U > 0$
B. $Q=0$,$W=0$,$\Delta U < 0$
C. $Q=0$,$W=0$,$\Delta U=0$
D. $Q < 0$,$W > 0$,$\Delta U < 0$
题目解答
答案
C. $Q=0$,$W=0$,$\Delta U=0$
解析
考查要点:本题主要考查热力学第一定律在绝热条件下的应用,以及化学反应中能量变化的分析能力。
解题核心思路:
- 绝热条件:系统与外界无热量交换,即$Q=0$。
- 刚性容器:钢瓶体积固定,系统对外不做功,且外界不做功,故$W=0$。
- 热力学第一定律:$\Delta U = Q + W$,结合上述两点可得$\Delta U = 0$。
- 反应特性:虽然反应放热且分子数增加,但绝热条件和刚性容器限制了能量交换方式,导致内能不变。
破题关键:明确绝热过程和刚性容器对$Q$和$W$的决定性影响,而非直接关注反应本身的放热特性。
绝热条件分析
题目明确指出钢瓶是绝热的,因此系统与外界没有热量交换,即:
$Q = 0$
刚性容器分析
钢瓶是刚性的,体积固定,系统既对外不做功,也没有外力对系统做功,因此:
$W = 0$
热力学第一定律
根据热力学第一定律:
$\Delta U = Q + W$
代入$Q=0$和$W=0$,得:
$\Delta U = 0$
反应特性的影响
虽然反应是放热且分子数增加,但:
- 放热特性仅表明反应本身会释放能量,但由于绝热条件,热量无法传递到外界。
- 分子数增加可能导致压强变化,但由于容器刚性,体积固定,无法通过体积功对外做功。
- 最终,系统内能仍保持不变。