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
步骤 1:确定已知量和热力学第一定律
在热力学中,热力学第一定律可以表示为:ΔU = Q + W,其中ΔU是系统的热力学能变化,Q是系统吸收或放出的热量,W是系统对外界做的功或外界对系统做的功。当系统从外界接受功时,W为正值;当系统对外界做功时,W为负值。当系统吸收热量时,Q为正值;当系统放出热量时,Q为负值。
步骤 2:计算第一问中的热量
对于第一问,已知系统从环境接受了160kJ的功,即W = 160 kJ,热力学能增加了200kJ,即ΔU = 200 kJ。根据热力学第一定律,可以计算出系统吸收的热量Q:
ΔU = Q + W
200 kJ = Q + 160 kJ
Q = 200 kJ - 160 kJ
Q = 40 kJ
因此,系统吸收了40 kJ的热量。
步骤 3:计算第二问中的热力学能变化
对于第二问,已知系统在膨胀过程中对环境做了100kJ的功,即W = -100 kJ,系统吸收了260kJ的热,即Q = 260 kJ。根据热力学第一定律,可以计算出系统热力学能的变化ΔU:
ΔU = Q + W
ΔU = 260 kJ + (-100 kJ)
ΔU = 160 kJ
因此,系统热力学能变化为160 kJ。
在热力学中,热力学第一定律可以表示为:ΔU = Q + W,其中ΔU是系统的热力学能变化,Q是系统吸收或放出的热量,W是系统对外界做的功或外界对系统做的功。当系统从外界接受功时,W为正值;当系统对外界做功时,W为负值。当系统吸收热量时,Q为正值;当系统放出热量时,Q为负值。
步骤 2:计算第一问中的热量
对于第一问,已知系统从环境接受了160kJ的功,即W = 160 kJ,热力学能增加了200kJ,即ΔU = 200 kJ。根据热力学第一定律,可以计算出系统吸收的热量Q:
ΔU = Q + W
200 kJ = Q + 160 kJ
Q = 200 kJ - 160 kJ
Q = 40 kJ
因此,系统吸收了40 kJ的热量。
步骤 3:计算第二问中的热力学能变化
对于第二问,已知系统在膨胀过程中对环境做了100kJ的功,即W = -100 kJ,系统吸收了260kJ的热,即Q = 260 kJ。根据热力学第一定律,可以计算出系统热力学能的变化ΔU:
ΔU = Q + W
ΔU = 260 kJ + (-100 kJ)
ΔU = 160 kJ
因此,系统热力学能变化为160 kJ。