一定质量的理想气体从状态a开始,经a→b、b→c、c→a三个过程后回到初始状态a,其p-V图像如图所示。已知三个状态的坐标分别为a(V0, 2p0)、 b(2V0,p0)、c(3V0,2p0) 以下判断正确的是( )
A.气体在a→b过程中对外界做的功小于在b→c过程中对外界做的功
B.气体在a→b过程中从外界吸收的热量大于在b→c过程中从外界吸收的热量
C.在c→a过程中,外界对气体做的功小于气体向外界放出的热量
D.气体在c→a过程中内能的减少量大于b→c过程中内能的增加量
C
【解析】
A.根据气体做功的表达式可知图线和体积横轴围成的面积即为做功大小,所以气体在过程中对外界做的功等于过程中对外界做的功,A错误;
B.气体从,满足玻意尔定律,所以
所以,根据热力学第一定律可知
气体从,温度升高,所以,根据热力学第一定律可知
结合A选项可知
所以
过程气体吸收的热量大于过程吸收的热量,B错误;
C.气体从,温度降低,所以,气体体积减小,外界对气体做功,所以,根据热力学第一定律可知,放出热量,C正确;
D.理想气体的内能只与温度有关,根据可知从
所以气体从过程中内能的减少量等于过程中内能的增加量,D错误。
故选C。
热力学第一定律在理想气体中的应用方法:
1.功W的正负分析
若体积V增大,则W取“-”;若体积V减小,则形取“+”。
注意,若气体向真空中自由膨胀时,则W=0。
2.△U的正负分析
一定质量理想气体的内能只与温度有关。
若温度T增大,△U取“+”;若温度T减小,△U取“-”;若T不变,贝△U=0。
3.Q的正负分析:
绝热Q=0,吸热Q取“+”,放热Q取“-”。
4.气体状态变化还应结合分析
5.由图像讨论气体的功、热量和内能
(1)等温线(如图所示):一定质量的理想气体,
,等温降压膨胀,内能不变,吸热等于对外做的功。
,等容升温升压,不做功,吸热等于内能增加。
,等压降温压缩,放热等于外界做功和内能减少量。
(2)等容线(如图所示):一定质量的理想气体,。
状态及能量变化同等温线分析。
(3)等压线(如图所示):一定质量的理想气体.等温升压压缩,内能不变,外界做功等于放热;等压升温膨胀,吸热等于内能增加量和对外做的功;等容降温降压,内能减小量等于放热。
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