热学期考试题

一、填空题（每小题3分，共24分）1．理想气体微观模型为（1）分子本身的大小比起它们之间的平均距离可忽略不计；（2）除了短暂的碰撞过程外，分子间的相互作用可忽略；（3）分子间及分子与器壁间的碰撞是完全弹性的。2．可逆卡诺循环是由两个__等温____过程和两个___绝热___过程组成的。3．氮气为刚性分子组成的理想气体，其分子的平动自由度数为___3___；转动自由度数为__2__；分子内原子间的振动自由度数为__0___。（氮气为双原子分子）4．质量相同的两种理想气体，体积之比为1:2，摩尔质量之比为2:3，温度相同，则两气体的压强之比为：4:3。5．()fv是分子速度分布函数,写出下列各式的物理意义：①21()vvNvfvdv表示速率在v1-v2之间的分子数②f(v)dv:表示v-v+dv范围内分子所占总分之数的百分比。二、选择题(每小题3分，共24分)1.两个相同的容器都装有氧气，以一玻璃管相通，管中用一水银滴作活塞，当左边容器的温度为0℃而右边为10℃时，水银滴刚好在玻动管的中央而维持平衡，如果左边升到20℃，而右边升到40℃，则水银滴将作怎样移动[]A、向右B、向左C、不动2.两容器分别贮有氢气和氧气，如果压强、体积和温度都相同，则它们的分子的速率分布是否相同？[]A、相同B、不同C、不确定3.某种刚性双原子分子的理想气体处于温度为T的平衡态下，若不考虑振动自由度，则该分子的平均总能量为[]A、kT23B、kT25C、RT23D、RT254.如图所示为处于同温度，两种气体状态下的速率分布曲线，则[]A.曲线1为氧气（若为同一种气体，不同温度,则2表示温度较高）B.曲线1为氢气C.无法判断5．有两个相同的容器，容积不变，一个盛有氦气，另一个盛有氢气（均看做刚性分子），它们的压强和温度都相等，现将10J的热量传给氢气，使氢气的温度升高，如果使氦气温度升高相同的温度，则应向氦气传递的热量是[]氦气（单原子气体）内能为3nRT/2,氢气（双原子气体）为5nRT/2，n为物质的量A．12JB．10JC．6JD．2J6．一定量的真实气体向真空绝热自由膨胀，体积由V1增至V2，在此过程中气体的[]A．内能不变，温度增加B．内能不变，温度不变，（熵增加）C．内能不变，温度降低D．内能增加，温度增加7.设高温热源的热力学温度是低温热源的热力学温度的n倍，则理想气体在一次可逆卡诺循环中，传给低温热源的热量是从高温热源吸取热量的［C］8.如图表示的两个卡诺循环，第一个沿ABCDA进行，第二个沿ADCAB进行，这两个循环的效率ƞ1和ƞ2的关系及这两个循环所作的净功W1和W2的关系是［］(A)ƞ1ƞ2，W1=W2(B)ƞ1ƞ2，W1=W2(C)ƞ1=ƞ2，W1W2(D)ƞ1=ƞ2，W1W2三、判断题（判断下列各小题，正确的在题后括号内打√，错的打×。1、（理想气体）物体内能仅是温度的函数，与体积无关。(×)2、定体变化（等压过程）气体吸收热量等于系统焓的增量。（×）3、使原子与原子或分子与分子结合起来的作用力成为化学键，按结合能的大小可以分为强健和弱键，氢键属于弱键(对)4、气、液、固三相共存状态温度称为（三相点）临界温度。（气液两相共存的温度为临界温度（×）5、正循环过程系统从外界吸收热量大于系统向外界放出的热量，外界对系统做功。(对)6、理想气体压强仅与单位体积内的分子数密度和气体温度有关（理想气体的压强P决定于单位体积内的分子数n和分子的平均平动动能）（×）11..n-1nnnAnBCD倍倍、倍、倍BACDCDVp50cm50cm7、卡诺循环效率只与高低温热源温度相关（×）8、在P-V图上，绝热线比等温线绝热线陡些。（对）9、决定一个物体的位置所需的独立坐标数，称为这个物体的自由度（对）10、节流过程为等焓过程，若焦汤系数α小于0，则节流后温度升高，称为节流负效应（对）四、计算证明题（42分）1.(10分)截面积为1.02cm的粗细均匀的U形管，其中装有水银，高度如图所示。今将左侧的上端封闭，右端与真空泵相接，抽空后左侧的水银将下降多少？设空气的温度保持不变，压强为750mmHg.解：根据静力平均条件，右端与大气相接时，左端的空气压强为大气压；当右端与真空泵相接时，左端空气压强为（两管水银柱高度差）设左端水银柱下降常数即整理得：（舍去）2.(10分)一容器内贮有氧气，其压强为atmp0.1，温度为t=27℃,（可视为理想气体）求：（1131.8KmolJR或12102.8KmollatmR1231038.1KJk）（1）单位体积内的分子数（2）氧气的密度（3）氧分子的质量(4)分子间的平均距离；(5)分子的平均平动能。【（5）0.016Kg的氧气的内能（常温下不考虑振动能）】解：(1)∵P=nKT∴n=252351045.23001038.110013.10.1KTPm-3(2)lgRTP/30.1300082.0321(3)m氧=23253103.51045.2103.1ng(4)设分子间的平均距离为d，并将分子看成是半径为d/2的球，每个分子的体积为v0。V0=336)2(34dd∴71931028.41044.266ndcm(5)分子的平均平动能为：14161021.6)27273(1038.12323KT（尔格）3.（12分）如本题图，一除底部外都是绝热的气筒，被一隔板隔成体积相等的两部分A和B，其中各盛有1mol的氦气，初始温度皆为0℃，压强为1atm。气筒顶部是活塞，其上压强始终保持p0=1atm.今将332.4焦耳的热量缓慢地供给气体，在下列两种情况下求A,B两部分P,V,T的变化：(设氦气可看作理想气体，且3=.2molVCR)(1).隔板固定而导热。(2).隔板可自由滑动且绝热。例：图5-21有一除底部外都是绝热的气筒，被一位置固定的导热板隔成相等的两部分A和B，其中各盛有一摩尔的理想气体氮。今将80cal的热量缓慢地同底部供给气体，设活塞上的压强始终保持为1.00atm,求A部和B部温度的改变以及各吸收的热量(导热板的热容量可以忽略).若将位置固定的导热板换成可以自由滑动的绝热隔板,重复上述讨论.解：(1)导热板位置固定经底部向气体缓慢传热时，A部气体进行的是准静态等容过程，B部进行的是准表态等压过程。由于隔板导热，A、B两部气体温度始终相等，因而以（2）绝热隔板可自由滑动B部在1大气压下整体向上滑动，体积保持不变且绝热，所以温度始终不变。A部气体在此大气压下吸热膨胀4.（10分）1摩尔理想气体在400K与300K之间完成一个可逆卡诺循环，在400K的等温线上，起始体积为0.0010m3，最后体积为0.0050m3，试计算气体在此循环中所作的功，以及从高温热源吸收的热量和传给低温热源的热量。KQRRQCCQTVP7.62252272527JTRCQVA2.1397.631.82525