全国大学物理竞赛热学试题

1、一个系统经历在过程是不可逆在，就是说，该系统不可能再回到原来在状态。错，2、一定在理想气体从体积V在初状态，变到体积为2V在末状态，则不论经历什么过程，系统必然对外作正功。错，如理想气体像真空自由膨胀过程中，体积增大但是不做功。3、1千克冰在0摄氏度，1atm下熔解为水在过程中熵增量为？已知冰在溶解热为333KJ/kg.。此过程是可逆的，331333101.2210273QSJKT。5.常温下，氧气可处理成理想气体，氧气分子可视为刚性双原子分子。16克在氧气在0T温度下体积为0V。（1）若等温膨胀到20V，则吸收热量为；（2）若先绝热降温，再等压膨胀到（1）中所达到在终态，则吸收的热量为。00.5ln2RT；25071[1()]22RT6、我们可以用热机和热泵（逆循环热机）构成一个供暖系统：燃烧燃料为锅炉供热，令热机工作于锅炉与暖气水之间；用热机输出的功作为热泵的动力，热泵从室外天然水池取热，向暖气水供热。设向锅炉供热量为0Q，锅炉、暖气水、天然水池温度分别为0227C、057C和07C，则热机输出的功和暖气水所获的热量的理想值为和。（热机和热泵均是可逆卡诺机，不计各种实际损失）。7、1mol单原子理想气体，从初态（0p，0V）经过一个准静态压缩过程到达终态（80p，014V）。（1）计算此气体的熵增量S；（2）假设全过程的每一小过程中，气体对外做功dW与吸收热量dQ之比为常量，试求。48、大气中氧气在027C时，分子的方均根速率为485ms，那么氧气分子的最概然速率为，大气中的氢气分子在027C时的最概然速率为。9、如果理想气体的温度保持不变，当压强降为原值一半时，分子的数密度为原值的，分子的平均自由程为原值的。10、设想某种双原子分子理想气体，在温度低于02T时等体摩尔热容量为52R，在温度高于02T时，等体摩尔热容量增加至72R。该气体所经历热循环过程如图所示，试求效率。（PV图中虚线对应的体积分别为0V和03V，曲线为0T和03T对应的等温线。）11、某气体的状态方程可表述为()pVfT，该气体所经历的循环过程如图所示。气体经过bc过程对外做功量为W=00pV，经过一个循环过程吸收的热量Q=00pV。（其中ab为等体；bc为等温；ca为等压。虚线对应的体积分别为0V和02V；压强分别为0p和02p）13、在图示的密闭容器内有一个空腔，加热容器会使腔壁产生热辐射，在空腔内形成包含各种频率的光子气。而后，腔壁会继续向空腔输运各种频率的光子，光子气中各种频率的光子也会输运到腔壁，在给定温度下达到动态平衡。平衡时，可等效地将腔壁处理成既不产生新的热辐射光子，也不吸收腔内已有的光子，这相当于假设腔壁对光子气中的光子是全发射的，于是光子气可类比成理想气体。已知腔内光子气的能量密度u与温度T的4次方成正比，试求光子气压p与温度T的关系。15、一个平均输出功率为50MW的发电厂，热机循环的高温热源温度为11000TK，低温热源温度为2300TK，理论上热机的最高效率为。如果该厂只能达到这个效率的0070，为了产生50MW的电功率，每秒需要消耗J的热量。第24届16、如图所示，质量50mg，截面积22Scm的均匀薄长试管，初始时直立在水中，露出水面部分的长度1lcm，管内上方封入一部分空气，外部大气压强5010app。（1）试求管内、外水面的高度差H；（2）今将试管缓慢地下压到某一深度时，松手后，试管既不上浮，也不下沉，试求此时试管顶端和管外水面之间的高度差。17、质量可忽略的圆台形薄壁容器内，盛满均匀液体。容器按图1所示方式放在水平地面上时，因液体重力而使容器底面所受压强记为1p，地面给容器底板向上的支持力记为1N；容器按图2所示方式放置时，相应的力学参数记为2p、2N。那么，必定有1p=，1N=2N。（分别填大于、等于或小于。）等于，等于18、四个恒温热源的温度之间关系为231234TaTaTaT，其中常数1a。工作于其中两个任选热源之间的可逆卡诺热机的循环效率最大可取值max=由这四个热源共同参与的某个可逆循环如图所示，图中每一条实线或为1234,,,TTTT等温线，或为绝热线，中间两条实线与其间辅助线同属一条绝热线。此循环过程效率=。311a；211a19、热力学第二定律的开尔文表述为：热力学第二定律的克劳修斯表述为：21、将00C时空气中氧分子热运动平均速率记为0v，则027C时空气中氧气分子热运动平均速率为0v，027C时空气中氢分子热运动平均速率为0v。22、单原子分子理想气体热循环过程如右图所示，其效率=。工作于该循环过程所经历的最高温度热源与最低温度热源之间的可逆卡诺循环效率卡=。23、每边长76厘米的密封均匀正方形导热细管按图1所示直立在水平地面上，稳定后，充满上方AB管内气体的压强76ABpcmHg，两侧BC管和AD管内充满水银，此时下方DC管内也充满了该种气体。不改变环境温度，将正方形细管按图2所示倒立放置，稳定后试求AB管内气体柱的长度ABl。36.8ABlcm25、n摩尔单原子分子理想气体所经循环过程ABCA和相关状态量如图所示，其中AB是斜直线，BC是等温线，CA是等压线。（1）计算三段过程的每一段过程中，系统对外做功量；（2）计算每一段过程中，系统内能的增加量；（3）计算每一段过程中，系统的吸热量；（4）计算此循环过程的效率。（ln20.6931,ln31.099,ln51.609）26、设有一刚性绝热容器，其中一半充有摩尔理想气体，另一半为真空。现将隔板抽取，使气体自由膨胀到整个容器中，试求该气体熵的变化（不能直接用理想气体熵的公式计算）。0V02V04V0p02p