Question

3．利用燃料燃燒時產生的能量對外做功的機器叫熱機．熱機是依靠由某些熱力學過程組成的特定熱力學循環進行工作的．如圖所示的p-V圖表示的是某一熱機的循環圖．一定質量的氣體（可看成理想氣體）由狀態2經過狀態l至狀態4，氣體對外做功280J，吸收熱量410J；氣體又從狀態4經狀態3回到狀態2，這一過程中外界對氣體做功200J．求：
（1）2-l-4過程中氣體的內能是增加還是減少？變化量是多少？
（2）4-3-2過程中氣體是吸熱還是放熱？吸收或放出的熱量是多少？

Answer 1

分析 （1）2一l一4過程中，氣體對外界做功280 J，則W₁=一280 J，氣體吸收熱量410 J，則Q₁=410 J，根據熱力學第一定律即可得出內能的變化量；
（2）4-3-2過程中與2-l-4過程中氣體內能變化量之和為零，即$△{U}_{1}^{\;}=-△{U}_{2}^{\;}$，然后由熱力學第一定律即可求解此過程中吸放熱情況

解答 解：（1）2一l一4過程中，氣體對外界做功280 J，則W₁=一280 J，氣體吸收熱量410 J，則Q₁=410 J     
由熱力學第一定律有：△U=W₁+Q₁=130J      
故在2一l一4的過程中氣體的內能增加，增加量為130 J 
（2）4-3-2過程中氣體內能的變化量為△U=-130 J
同題知，此過程中外界對氣體做功200 J，則W₂=200 J    
由熱力學第一定律有：△U=W₂+Q₂=-130J     
解得Q₂=-330 J
故在4-3-2的過程中氣體放熱
放出的熱量為330 J   
答：（1）2-l-4過程中氣體的內能是增加，變化量是130J
（2）4-3-2過程中氣體放熱，放出的熱量是330J

點評 本題考查學生對熱力學第一定律的理解與應用，必須注意在應用熱力學第一定律時公式中各物理量的符號法則，理想氣體的內能只與溫度有關．