EJU 2026 年第 1 回 物理 第 9 题

考点
热与功·热力学第一定律
领域
热学
难度
简单
标准答案
③

解析摘要

标准解析

内能只看起点终点,热量要看路径

这道题的突破口是区分两类量:内能是状态量,只由状态决定;热量和功与过程有关,换一条路径就可能不同。

第一步,用已知的路径求 A 到 D 的内能变化。热力学第一定律写成 Q=ΔU+WQ=\Delta U+W,其中 QQ 是气体吸收的热量,WW 是气体对外做的功。A→B→D 中 Q=230Q=230 J、W=80W=80 J,所以

ΔUAD=230−80=150 J\Delta U_{AD}=230-80=150\ {\rm J}

第二步,换到另一条路径。因为内能只看起点和终点,A→C→D 的内能变化同样是 150 J。其中 A→C 段已经增加了 60 J,所以 C→D 段的内能增加为

ΔUCD=150−60=90 J\Delta U_{CD}=150-60=90\ {\rm J}

第三步,看 C→D 是什么过程。在 pp-VV 图中它是一条竖直线,体积不变,气体既不膨胀也不被压缩,做功为0。由第一定律,QCD=ΔUCD+0=90Q_{CD}=\Delta U_{CD}+0=90 J,结果为正,表示吸热。

最后做个合理性检查:A→B 也是等容,同样不做功,所以 A→B→D 的 80 J 功全部来自 B→D 的等压膨胀;A→C 的压强更低,相同体积变化做的功少于 80 J。数据之间没有矛盾。注意不要把 230 J 当成另一条路径的吸热,热量会随路径改变。

解这类题时,建议先在图上把每一段的已知量标出来:A→B→D 旁写“吸热230、做功80”,A→C 旁写“ΔU=60\Delta U=60”。然后问自己:所求的量和哪个状态量有关?能不能借另一条路径求出来?这样整理后,思路会一目了然。

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