题目
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、内能的增量和对外作的功三者均为负值?A. 等体降压过程.B. 等温膨胀过程.C. 绝热膨胀过程.D. 等压压缩过程. [ ]
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、内能的增量和对外作的功三者均为负值?
- A. 等体降压过程.
- 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
D.等压压缩过程. [ ]
解析
步骤 1：理解理想气体过程中的热力学关系
理想气体的内能变化（ΔU）与温度变化（ΔT）成正比，即ΔU = nCvΔT，其中n是摩尔数，Cv是定体摩尔热容。对于理想气体，对外作功（W）为W = -PΔV，其中P是压力，ΔV是体积变化。根据热力学第一定律，热量（Q）的变化为Q = ΔU + W。
步骤 2：分析每个过程
A. 等体降压过程：体积不变，ΔV = 0，所以W = 0。由于温度降低，ΔT < 0，所以ΔU < 0。根据热力学第一定律，Q = ΔU + W = ΔU < 0。因此，Q < 0，ΔU < 0，W = 0。
B. 等温膨胀过程：温度不变，ΔT = 0，所以ΔU = 0。由于体积增加，ΔV > 0，所以W < 0。根据热力学第一定律，Q = ΔU + W = W < 0。因此，Q < 0，ΔU = 0，W < 0。
C. 绝热膨胀过程：没有热量交换，Q = 0。由于体积增加，ΔV > 0，所以W < 0。根据热力学第一定律，Q = ΔU + W = 0，所以ΔU = -W > 0。因此，Q = 0，ΔU > 0，W < 0。
D. 等压压缩过程：压力不变，体积减小，ΔV < 0，所以W > 0。由于温度降低，ΔT < 0，所以ΔU < 0。根据热力学第一定律，Q = ΔU + W = ΔU + W < 0。因此，Q < 0，ΔU < 0，W > 0。
步骤 3：确定符合题意的过程
根据题意，需要找到一个过程，其中Q < 0，ΔU < 0，W < 0。从上述分析中，只有等压压缩过程满足Q < 0，ΔU < 0，但W > 0。因此，没有一个过程同时满足Q < 0，ΔU < 0，W < 0。
理想气体的内能变化（ΔU）与温度变化（ΔT）成正比，即ΔU = nCvΔT，其中n是摩尔数，Cv是定体摩尔热容。对于理想气体，对外作功（W）为W = -PΔV，其中P是压力，ΔV是体积变化。根据热力学第一定律，热量（Q）的变化为Q = ΔU + W。
步骤 2：分析每个过程
A. 等体降压过程：体积不变，ΔV = 0，所以W = 0。由于温度降低，ΔT < 0，所以ΔU < 0。根据热力学第一定律，Q = ΔU + W = ΔU < 0。因此，Q < 0，ΔU < 0，W = 0。
B. 等温膨胀过程：温度不变，ΔT = 0，所以ΔU = 0。由于体积增加，ΔV > 0，所以W < 0。根据热力学第一定律，Q = ΔU + W = W < 0。因此，Q < 0，ΔU = 0，W < 0。
C. 绝热膨胀过程：没有热量交换，Q = 0。由于体积增加，ΔV > 0，所以W < 0。根据热力学第一定律，Q = ΔU + W = 0，所以ΔU = -W > 0。因此，Q = 0，ΔU > 0，W < 0。
D. 等压压缩过程：压力不变，体积减小，ΔV < 0，所以W > 0。由于温度降低，ΔT < 0，所以ΔU < 0。根据热力学第一定律，Q = ΔU + W = ΔU + W < 0。因此，Q < 0，ΔU < 0，W > 0。
步骤 3：确定符合题意的过程
根据题意，需要找到一个过程，其中Q < 0，ΔU < 0，W < 0。从上述分析中，只有等压压缩过程满足Q < 0，ΔU < 0，但W > 0。因此，没有一个过程同时满足Q < 0，ΔU < 0，W < 0。