题目
计算下述两个过程的相关热力学函数。(1)若某系统从环境接受了160kJ的功,热力学能增加了200kJ,则系统将吸收或是放出了多少热量?(2)如果某系统在膨胀过程中对环境作了100kJ的功,同时系统吸收了260kJ的热,则系统热力学能变化为多少?
计算下述两个过程的相关热力学函数。
(1)若某系统从环境接受了160kJ的功,热力学能增加了200kJ,则系统将吸收或是放出了多少热量?
(2)如果某系统在膨胀过程中对环境作了100kJ的功,同时系统吸收了260kJ的热,则系统热力学能变化为多少?
题目解答
答案
解析:(1)W=160kJ, ΔU = 200kJ,根据热力学第一定律:
ΔU=Q+W得:Q=200-160=40 kJ
(2)W=-100kJ,Q=260 kJ
ΔU=Q+W=260-100=160 kJ
解析
考查要点:本题主要考查热力学第一定律(ΔU = Q + W)的应用,重点在于理解各物理量的正负号规则。
解题核心:
- 明确符号规则:
- 功(W):环境对系统做功时,W为正;系统对外做功时,W为负。
- 热量(Q):系统吸收热量时,Q为正;放出热量时,Q为负。
- 直接代入公式:根据已知量,灵活变形热力学第一定律公式求解未知量。
第(1)题
已知:
- 系统接受环境的功 $W = +160 \, \text{kJ}$(环境对系统做功,符号为正)
- 热力学能变化 $\Delta U = +200 \, \text{kJ}$
求解:热量 $Q$
步骤:
- 代入热力学第一定律:
$\Delta U = Q + W$ - 变形公式求 $Q$:
$Q = \Delta U - W = 200 \, \text{kJ} - 160 \, \text{kJ} = 40 \, \text{kJ}$
结论:系统吸收了 $40 \, \text{kJ}$ 的热量。
第(2)题
已知:
- 系统对外做功 $W = -100 \, \text{kJ}$(系统对环境做功,符号为负)
- 系统吸收的热量 $Q = +260 \, \text{kJ}$
求解:热力学能变化 $\Delta U$
步骤:
- 直接代入公式:
$\Delta U = Q + W = 260 \, \text{kJ} + (-100 \, \text{kJ}) = 160 \, \text{kJ}$
结论:系统的热力学能增加了 $160 \, \text{kJ}$。