题目
2.对于理想气体系统来说,在下列过程中,哪个过程系统所吸收的热量、内能的增量和对外做的功三者均为负值?(A)等容降压过程(B)等温膨胀过程(C)绝热膨胀过程(D)等压压缩过程
2.对于理想气体系统来说,在下列过程中,哪个过程系统所吸收的热量、内能的增量和对外做的功三者均为负值?
(A)等容降压过程
(B)等温膨胀过程
(C)绝热膨胀过程
(D)等压压缩过程
题目解答
答案
(A) 等容降压过程: 在等容过程中,由于体积不变,对外做的功为零。如果压力降低,表明气体内能减少,这意味着系统释放热量。因此,吸收的热量为负值,内能的增量为负值,但做的功为零。
(B) 等温膨胀过程: 在等温过程中,根据理想气体状态方程,系统内能不变。气体膨胀做正功,系统必须吸收等量的热量以保持内能不变。因此,吸收的热量为正值,内能的增量为零,做的功为正值。
(C) 绝热膨胀过程: 在绝热过程中,系统不与外界交换热量,所以吸收的热量为零。气体膨胀做正功,导致内能减少。因此,吸收的热量为零,内能的增量为负值,做的功为正值。
(D) 等压压缩过程: 在等压过程中,压缩意味着体积减小,系统对外做负功。如果要保持压力不变,气体的温度必须降低,这意味着内能减少,系统必须释放热量。因此,吸收的热量为负值,内能的增量为负值,做的功为负值。
根据上述分析,选项(D) 等压压缩过程是满足条件的过程:系统所吸收的热量、内能的增量和对外做的功三者均为负值。
解析
步骤 1:分析等容降压过程
在等容过程中,由于体积不变,对外做的功为零。如果压力降低,表明气体内能减少,这意味着系统释放热量。因此,吸收的热量为负值,内能的增量为负值,但做的功为零。
步骤 2:分析等温膨胀过程
在等温过程中,根据理想气体状态方程,系统内能不变。气体膨胀做正功,系统必须吸收等量的热量以保持内能不变。因此,吸收的热量为正值,内能的增量为零,做的功为正值。
步骤 3:分析绝热膨胀过程
在绝热过程中,系统不与外界交换热量,所以吸收的热量为零。气体膨胀做正功,导致内能减少。因此,吸收的热量为零,内能的增量为负值,做的功为正值。
步骤 4:分析等压压缩过程
在等压过程中,压缩意味着体积减小,系统对外做负功。如果要保持压力不变,气体的温度必须降低,这意味着内能减少,系统必须释放热量。因此,吸收的热量为负值,内能的增量为负值,做的功为负值。
在等容过程中,由于体积不变,对外做的功为零。如果压力降低,表明气体内能减少,这意味着系统释放热量。因此,吸收的热量为负值,内能的增量为负值,但做的功为零。
步骤 2:分析等温膨胀过程
在等温过程中,根据理想气体状态方程,系统内能不变。气体膨胀做正功,系统必须吸收等量的热量以保持内能不变。因此,吸收的热量为正值,内能的增量为零,做的功为正值。
步骤 3:分析绝热膨胀过程
在绝热过程中,系统不与外界交换热量,所以吸收的热量为零。气体膨胀做正功,导致内能减少。因此,吸收的热量为零,内能的增量为负值,做的功为正值。
步骤 4:分析等压压缩过程
在等压过程中,压缩意味着体积减小,系统对外做负功。如果要保持压力不变,气体的温度必须降低,这意味着内能减少,系统必须释放热量。因此,吸收的热量为负值,内能的增量为负值,做的功为负值。