Question

【題目】如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過(guò)狀態(tài)B、C和D后再回到狀態(tài)A.其中，A→B和C→D為等溫過(guò)程，B→C和D→A為絕熱過(guò)程(氣體與外界無(wú)熱量交換)．這就是著名的“卡諾循環(huán)”．

(1)該循環(huán)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是________．

A．A→B過(guò)程中，外界對(duì)氣體做功

B．B→C過(guò)程中，氣體分子的平均動(dòng)能增大

C．C→D過(guò)程中，單位時(shí)間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多

D．D→A過(guò)程中，氣體分子的速率分布曲線不發(fā)生變化

(2)該循環(huán)過(guò)程中，內(nèi)能減小的過(guò)程是__(選填“A→B”“B→C”“C→D”或“D→A”)．若氣體在A→B過(guò)程中吸收63 kJ的熱量，在C→D過(guò)程中放出38 kJ的熱量，則氣體完成一次循環(huán)對(duì)外做的功是多少？

Answer 1

【答案】C; ;

【解析】

氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，根據(jù)熱力學(xué)第一定律有△U=W+Q判斷氣體吸熱還是發(fā)熱；根據(jù)圖象利用理想氣體狀態(tài)方程對(duì)每一個(gè)過(guò)程進(jìn)行分析即可。

(1) A項(xiàng)：A→B過(guò)程中，為等溫變化，則內(nèi)能不變，體積增大，氣體對(duì)外界做功，故A錯(cuò)誤；

B項(xiàng)：由于B→C為絕熱過(guò)程，由于體積增大，即氣體對(duì)外做功，由熱力學(xué)第一定律可知，氣體內(nèi)能減小，所以氣體溫度降低，即氣體分子平均動(dòng)能減小，故B錯(cuò)誤；

C項(xiàng)：由于C→D為等溫過(guò)程，分子平均動(dòng)能不變，體積減小，分子密度增大，所以單位時(shí)間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多，故C正確；

D項(xiàng)：D→A為絕熱過(guò)程，體積減小，外界對(duì)氣體做功，由熱力學(xué)第一定律可知，內(nèi)能增大，氣體溫度升高，所以氣體分子的速率分布曲線會(huì)發(fā)生變化，故D錯(cuò)誤。

(2) 該循環(huán)過(guò)程中，A→B溫度不變則內(nèi)能不變；B→C過(guò)程中，溫度降低則內(nèi)能減小；C→D過(guò)程中，為等溫變化，內(nèi)能不變；D→A過(guò)程中，溫度升高，則內(nèi)能增加；

故該循環(huán)過(guò)程中，內(nèi)能減小的過(guò)程是B→C；

氣體完成一次循環(huán)時(shí)，內(nèi)能變化ΔU＝0，熱傳遞的熱量Q＝Q 1 －Q 2 ＝(63－38) kJ＝25 kJ，根據(jù)ΔU＝Q＋W，得W＝－Q＝－25 kJ，即氣體對(duì)外做功25 KJ