Question

如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A.其中，A→B和C→D为等温过程，B→C和D→A为绝热过程(气体与外界无热量交换)．这就是著名的“卡诺循环”．

(1)该循环过程中，下列说法正确的是________．

A．A→B过程中，外界对气体做功

B．B→C过程中，气体分子的平均动能增大

C．C→D过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多

D．D→A过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化

(2)该循环过程中，内能减小的过程是__(选填“A→B”“B→C”“C→D”或“D→A”)．若气体在A→B过程中吸收63 kJ的热量，在C→D过程中放出38 kJ的热量，则气体完成一次循环对外做的功是多少？

Answer

C; ;

【解析】

气体的内能只与温度有关，根据热力学第一定律有△U=W+Q判断气体吸热还是发热；根据图象利用理想气体状态方程对每一个过程进行分析即可。

(1) A项：A→B 过程中，为等温变化，则内能不变，体积增大，气体对外界做功，故A错误；

B项：由于B→C为绝热过程，由于体积增大，即气体对外做功，由热力学第一定律可知，气体内能减小，所以气体温度降低，即气体分子平均动能减小，故B错误；

C项：由于C→D为等温过程，分子平均动能不变，体积减小，分子密度增大，所以单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，故C正确；

D项：D→A为绝热过程，体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律可知，内能增大，气体温度升高，所以气体分子的速率分布曲线会发生变化，故D错误。

(2) 该循环过程中，A→B温度不变则内能不变；B→C 过程中，温度降低则内能减小；C→D 过程中，为等温变化，内能不变；D→A 过程中，温度升高，则内能增加；

故该循环过程中，内能减小的过程是B→C；

气体完成一次循环时，内能变化ΔU＝0，热传递的热量Q＝Q 1 －Q 2 ＝(63－38) kJ＝25 kJ，根据ΔU＝Q＋W，得W＝－Q＝－25 kJ，即气体对外做功25 KJ