题目
理想气体进行的下列各种过程,哪些过程可能发生A. 等容加热时,内能减少,同时压强升高B. 等温压缩时,压强升高,同时吸热C. 等压压缩时,内能增加,同时吸热D. 绝热压缩时,压强升高,同时内能增加
理想气体进行的下列各种过程,哪些过程可能发生
A. 等容加热时,内能减少,同时压强升高
B. 等温压缩时,压强升高,同时吸热
C. 等压压缩时,内能增加,同时吸热
D. 绝热压缩时,压强升高,同时内能增加
题目解答
答案
D. 绝热压缩时,压强升高,同时内能增加
解析
考查要点:本题主要考查理想气体的状态方程、热力学过程(等容、等温、等压、绝热过程)的特点,以及热力学第一定律的综合应用。
解题核心思路:
- 明确各热力学过程的特征:例如等容过程体积不变,等温过程温度不变,等压过程压强不变,绝热过程无热交换。
- 结合理想气体状态方程 $PV = nRT$,分析各过程中的变量关系。
- 应用热力学第一定律 $\Delta U = Q + W$($W$为外界对系统做的功),判断内能变化、吸放热情况。
破题关键点:
- 等容过程:体积不变,$W=0$,内能变化仅由吸放热决定。
- 等温过程:温度不变,$\Delta U=0$,吸放热与做功相反。
- 等压过程:压强不变,体积变化导致温度变化。
- 绝热过程:$Q=0$,内能变化仅由做功决定,且压缩过程压强必然升高。
选项A:等容加热时,内能减少,同时压强升高
- 等容过程中,体积不变,外界对气体做功 $W=0$。
- 加热意味着气体吸热 $Q>0$,根据热力学第一定律 $\Delta U = Q$,内能应增加。
- 但选项描述内能减少,与上述结论矛盾,不可能发生。
选项B:等温压缩时,压强升高,同时吸热
- 等温过程中,温度不变,$\Delta U=0$,故 $Q = -W$。
- 压缩过程体积减小,外界对气体做功 $W>0$,因此 $Q<0$(放热)。
- 但选项描述吸热,与上述结论矛盾,不可能发生。
选项C:等压压缩时,内能增加,同时吸热
- 等压过程中,压强不变,体积减小,根据理想气体方程 $PV = nRT$,温度 $T$ 必然降低。
- 温度降低导致内能 $\Delta U = nC_v \Delta T < 0$(内能减少)。
- 但选项描述内能增加,与上述结论矛盾,不可能发生。
选项D:绝热压缩时,压强升高,同时内能增加
- 绝热过程中,$Q=0$,内能变化 $\Delta U = W$(外界对气体做功 $W>0$),故 $\Delta U > 0$(内能增加)。
- 压缩过程体积减小,根据绝热方程 $PV^\gamma = \text{常数}$,压强必然升高。
- 该过程符合所有热力学定律,可能发生。