大学物理题库-热力学.doc

1、热力学选择题1、在气缸中装有一定质量的理想气体，下面说法正确的是：（ ）（A） 传给它热量，其内能一定改变。（B） 对它做功，其内能一定改变。（C） 它与外界交换热量又交换功，其内能一定改变。（D） 以上说法都不对。（3 分）答案：D2、理想气体在下述过程中吸收热量的是（ ）（A）等容降压过程 （B）等压压缩过程 （C）绝热膨胀过程 （D）等温膨胀过程（3 分）答案：D3、理想气体卡诺循环过程的两条绝热线下的面积大小分别为 和 ，二者的关系是（ 1S2）（A） （B） （C） S1 =S2 （D）不能确定21S21（3 分）答案：C4、有两个可逆的卡诺循环，ABCDA和 ，二者循环线包围的面积

2、相等，如图所11ABCD示。设循环ABCDA的热效率为，每次循环从高温热源吸收热量Q，循环 的热效11ABCD率为 ，每次循环从高温热源吸收热量 ，则（ ）1Q（A） 11,（B） Q（C） 11,（D）（3 分）答案：B5、一定量的理想气体，分别经历如图所示的abc 过程（图中虚线ac 为等温线）和 def 过程（图中虚线 df 为绝热线） 。试判断这两种过程是吸热还是放热（ ）V P A B C D 1 B1 1 D1 S 1P V S2 （A）abc 过程吸热，def 过程放热。 （C）abc 过程和 def 过程都吸热。（B）abc 过程放热 def 过程吸热 （D）abc过程和 de

3、f 过程都放热。V P c a b V P f d e （3 分）答案：A6、对于理想气体系统来说，在下列过程中，哪个过程系统所吸收的热量、内能的增量和对外做得功三者均为负值？( )（A）等容降压过程。 (B) 等温膨胀过程。 (C) 绝热膨胀过程。 (D) 等压压缩过程。（3 分）答案：D7、关于可逆过程，下列说法正确的是（ ）（A） 可逆过程就是可以反向进行的过程。（B） 凡是可以反向进行的过程均为可逆过程。（C） 可逆过程一定是准静态过程。（D） 准静态过程一定是可逆过程。（3 分）答案：C8、下面正确的表述是（ ）(A) 功可以全部转化为热，但热不能全部转化为功。（B）热量能从高温物体

4、传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体。（C）开尔文表述指出热功转换的可逆性。（D）克劳修斯表述指出了热传导的不可逆性。（3 分）答案：D9、一台工作于温度分别为327 和27 的高温热源与低温源之间的卡诺热机，每经历一个循环吸热2 000 J，则对外作功 ( )(A) 2 000J (B) 1 000J (C) 4 000J (D) 500J（3 分）答案：B10、“理想气体和单一热源接触作等温臌胀时，吸收的热量全部用来对外作功。 ”对此说法，有如下几种评论，哪种是正确的( )（A）不违反热力学第一定律，但违反热力学第二定律 （B）不违反热力学第二定律，但违反热力学第一定律（C）不违反热

5、力学第一定律，也不违反热力学第二定律 （D）违反热力学第二定律，也违反热力学第二定律（3 分）答案：C热力学简答题1、一条等温线和一条绝热线有可能相交两次吗?为什么？（3 分）答案：不可能。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。(1分)反证法：若两条曲线有两个交点，则组成闭合曲线而构成了一循环过程，这循环过程只有吸热，无放热，且对外做正功，热机效率为100，违背了热力学第二定律(2分)2、所谓第二类永动机是指什么？它不可能制成是因为违背了什么关系？（3 分）答案：第二类永动机：从单一热源吸热并全部变为功。 。 。 。 。 。 。 （1分）违背热力学第二定律，所以无法造成。 。 。 。 。 。

6、 。 。 。 。 （2 分）3、一卡诺机，将它作热机使用时，如果工作的两热源的温度差愈大，则对做功就愈有利；如将它当作制冷机使用时，如果两热源的温度差愈大，对于制冷机是否也愈有利？为什么？（3 分）答案：对致冷是不利的。 。 。 。 。 。 。 。 。 （1分）卡诺热机： 所以温差越大， 就越小， 就越大；21T卡 21T卡但是对于制冷机：卡诺逆循环的致冷系数： ，温差越大，则21QA卡越小，提取同样的热量，则所需作功也越多，对致冷是不利12T卡的 。 。 。 。 。 。 。 。 （2分）4、有人想像了一个个理想气体的循环过程，在理论上可以实现吗？为什么？（3 分）答案：不能实现。-1 分因为

7、该循环过程将系统所吸收的热量完全用于对外做功，而不引起其他变化，违背了热力学第二定律。-2 分5、有人认为：“在任意绝热过程中，只要系统与外界之间没有热量传递，系统温度就不会变化” 。此说法对吗？为什么？（3 分）答案：不对。-1 分根据热力学第一定律， ，当系统在绝热条件下，完全可以通过做功这种方QEA式来改变系统的内能，从而改变系统的温度。-2 分热力学填空题1、热力学第二定律的开尔文表述是 。（3 分）答案：不可能从单一热源吸收热量并使之完全变为功而不产生其它影响不可能使热量从低温物体传递给高温物体而不产生其它影响2、热力学第二定律的克劳修斯表述是 。（3 分）答案：不可能把热量从低温物

8、体传到高温物体而不引起外界的变化。3、某容器贮有10mol的单原子理想气体，在压缩过程中外界做功200J，气体升温1K，则此过程中气体内能增量为 ，外界传给气体的热量为 。（3 分）答案：124.7J -75.3J4、一定质量的双原子分子理想气体，从状态A，经历如图所示的直线过程变到状态B，则该过程中系统所做的功为 ，内能增量为 。（3 分）答案：12J -15J5、如图所示，两个连接在一起的循环过程，则循环总净功 零。 （填大于、小于或等于）（3 分）答案：小于零6、某一系统的状态变化时，其内能的改变量只决定于 ，而与 无关。（3 分）答案：温度 过程7、某理想气体等温压缩到给定体积时外界对

9、气体做功 ，又经绝热膨胀回原来体积时气1A体对外做功 ，则整个过程中，气体从外界吸收热量 ，内能增加 。2A（3 分）答案： 12;8、质量为m，摩尔质量为M等压摩尔热容为 的理想气体，经历了一个等压过程后，温度pC增量为T，则内能增量为 。（3 分）答案： pECRT9、已知1 mol 的某理想气体（可视为刚性分子） ，在等压过程中温度升高1K，内能增加了20.78J,则气体对外做功为 ，气体吸收的热量为 。（3 分）答案：8.31J 29.09JV P A B 9 3 4 0 2 P V 0 10、一定量的理性气体，从同一状态开始把其容积由 压缩到 ，分别经理以下三0V012种过程：（1）

10、等压过程；（2）等温过程；（1）绝热过程。其中： 过程外界对气体做功最多； 过程其体内能减小最多。（3 分）答案：绝热 等压11、在常压下，把一定量的理想气体温度升高 50，需要 160J 的热量。在体积不变的情况下，把此气体的温度降低 100，将放出 240J 的热量，则此气体分子的自由度是 。 （3 分）答案：612、常温常压下，一定量的某种理想气体（可视为刚性分子，自由度为 i）在等压过程中吸热为Q，对外做功为A，内能增加为 ，则 ， 。UQA/ QU/（3 分）答案：2/(i+2) i/(i+2) 13、在相同的温度和压强下，各为单位体积的氢气（视为则性双原子分子气体）与氦气的内能之比

11、为 。各为单位质量的氢气与氦气的内能之比为 （3 分）答案：5:314、在一绝热容器内，将不同温度的同种气体混合时，这是一个热力学 逆过程。（3 分）答案：不可15、理想气体绝热膨胀时，温度 。而理想气体绝热真空自由膨胀时，温度 。 （3 分）答案：降低 不变16、气缸内储有 的空气，温度为 ,若维持压强不变，而使空气的体积膨胀到2.0mol027C原体积的 3 倍，则空气膨胀时所做的功 。 （3 分）答案：9972J17、一定量的空气，吸收了 的热量，并保持在 下膨胀，体积从31.0J51.0Pa增加到 ，空气对外做的功为 。 （3 分）-231.0m-2.5答案： 0J18、一定量的空气，

12、吸收了 的热量，并保持在 下膨胀，体积从31.70J51.0a增加到 ，空气的内能的改变量为 。 （3 分）-231.0-2.5答案： 0J19、 的水蒸气自 加热升温到 ，在等体过程中，吸收的热量为 .kg01C014C。 （已知水蒸气的定体摩尔热容 ） （3 分）1V,mC27.8Jolk答案： 3.091J20、 的水蒸气自 加热升温到 ，在等压过程中，吸收的热量为 .1kg02014。 （已知水蒸气的定压摩尔热容 ） （3 分）1P,mC36.2Jolk答案： 34.01J热力学计算题1、一卡诺热机，工作于温度分别为 27和 127的两个热源之间，热机在正向循环中从高温热源吸收热量 6

13、000J，问该热机向低温热源放出热量多少？对外做多少功？（10 分）答案：解：卡诺热机的热效率为 .(4分)215%cT(热机向低温热源放热).(3分)12450cQJ（热机对外做功）.(3分)1()cA2、如图所示，系统从状态 A 沿 ABC 变化到状态 C 的过程中，外界有 326J 的热量传递给系统，同时系统对外作功 126J.当系统从状态 C 沿另一曲线 CA 返回到状态 A 时，外界对系统作功为 52J，则此过程中系统是吸热还是放热？传递热量是多少？（10 分）答案：解: 系统经ABC 过程所吸收的热量及对外所作的功分别为, .(2分)326ABCQJ126ABCWJ由热力学第一定律

14、 .(2分)20ABCAEJ过程： ， .(3分)0CAJ5J.(2分)25CAQE式中负号表示系统向外界放热 .(1分)难3、1mol 单原子分子理想气体的循环过程的 T-V 图如图所示，其中 c 点的温度为，试求：（1） ab,bc,ca 各个过程系统吸收的热量；（2）经一循环系统所作的60cTK净功；（3）循环的效率。（10 分）答案：解:单原子分的自由度为 。从图可知，3iab是等压过程，,60abacVTK解得， .(1分)3b（1） （放热）.(2分)()(1623.52abpcbciQCTRTJ（吸热）.(2分)79cvbc（吸热）.(2 分)ln(/)345acaRVJ（2）这

15、一循环过程中总吸热为： 1bcaQ总放热为：净功为： .(2分)12963WJ（3） .(1分)1/3.4%Q4、1mol 氢气在温度为300，体积为0.025m 3 的状态下，经过(1)等压膨胀，(2) 等温膨胀，气体的体积都变为原来的两倍.试分别计算这两种过程中氢气对外作的功以及吸收的热量.（10 分）答案：解: (1) 等压膨胀.(2分)32.4910JApABBRTWVV.(3分)3, ,78.ppmApmAQECT(2) 等温膨胀.(2分)3lnl21.0TAVRTJ等温过程 ，所以 .(3分)0E3.7TQW5、如图所示，使1mol 氧气 (1) 由A 等温地变到B ；(2) 由A

16、 等体地变到C，再由C 等压地变到B.试分别计算氧气所作的功和吸收的热量.（10 分）答案：(1) 沿AB 作等温膨胀的过程中，系统作功31ln/ln/2.710JABBABAmWRTVpVM.(2分)在等温过程中，氧气吸收的热量为QABW AB2.77 10 3.(2分)(2) 沿A 到C 再到B 的过程中系统作功和吸热分别为WACBW ACW CBW CBp C (VB V C )2.010 3.(3分)QACBWA CB2.010 3 .(3 分)难6、图() 是某单原子理想气体循环过程的VT 图，图中V C 2V A .试问：(1) 图中所示循环是代表制冷机还是热机？ (2) 如是正循

17、环( 热机循环)，求出其循环效率.（10 分）答案：解: (1) 将V T 图转换为相应的p V图，如图() 所示.图中曲线行进方向是正循环，即为热机循环.(2) 根据得到的p V 图可知，AB 为等压膨胀过程，为吸热过程.BC 为等体降压过程，CA 为等温压缩过程，均为放热过程.故系统在循环过程中吸收和放出的热量分别为 1,pmBAQCTM.(5分)2, ln/VmBACTRVCA 为等温线，有T AT C ；AB 为等压线，且因V C2 VA ，则有T A T B /2.对单原子理想气体，其摩尔定压热容C p， m 5R/2 ，摩尔定容热容C V，m 3R/2.故循环效率为.(5分)21/

18、ln2/513ln/512.33AAQ7、一卡诺热机的低温热源温度为7，效率为40，若要将其效率提高到50，问高温热源的温度需提高多少？（10 分）答案：解: 设高温热源的温度分别为 、 ,则有1T， .(4分)21/T40%28/46.7K， .(4分)1550其中T 2 为低温热源温度.由上述两式可得高温热源需提高的温度为.(2分)1604.793.T8、有一以理想气体为工作物质的热机，其循环如图所示，试证明热 1/12pV（10 分）答案：证 该热机循环的效率为.(3分)CABQ/1/2其中Q BC m /MCp,m (TCT B )，.(2分)QCA m/MC V,m (TAT C )

19、， .(2分)则上式可写为.(1分)1/1CABCAB在等压过程BC 和等体过程CA 中分别有T B/V1 T C/V2,TA/P1 T C /P2, .(1分)代入上式得.(1分)1/2p难9、一定量的理想气体，经历如图所示的循环过程.其中AB 和CD 是等压过程，BC和DA是绝热过程.已知B点温度T BT 1,C点温度T CT 2.(1) 证明该热机的效率1T 2/T1 ，(2) 这个循环是卡诺循环吗？（10 分）答案：解： -(2分)CDABQ-(1分),CDpmQTM-(1分),ABBA-(1分)11/CDCDABABBTT与求证的结果比较，只需证得 .为此，对AB、CD 、BC、DA

20、 分别列出过ACB程方程如下VA /TA V B /TB VC /TC V D /TD B11.(2分)ADTV11联立求解上述各式，可证得1T C/TB1T 2/T1 . (1分)(2)该循环不是卡诺循环.(2 分)10、如图所示，一定量的理想气体经历ACB过程时吸热700J，则经历ACBDA 过程时吸热又为多少？（10 分）答案：解: 由图中数据有p AVA p BVB,则A、B两状态温度相同，故ACB过程内能的变化ECAB 0，-（2分）由热力学第一定律可得系统对外界作功WCAB Q CABE CABQ CAB 700J.(2分)在等体过程BD 及等压过程DA 中气体作功分别为.(1分)BD0.(2分)A210JPV则在循环过程ACBDA 中系统所作的总功为.(1分)5DABCW负号表示外界对系统作功.由热力学第一定律可得，系统在循环中吸收的总热量为.(2分)J0Q负号表示在此过程中，热量传递的总效果为放热.