4热力学习题及答案

一、9选择题（共21分，每题3分）1、1.1mol理想气体从p-V图上初态a分别经历如图所示的(1)或(2)过程到达末态b.已知TaTb,则这两过程中气体吸收的热量Q1和Q2的关系是[A](A)Q1Q20;(B)Q2Q10;(C)Q2Q10;(D)Q1Q20;(E)Q1=Q20.2、图(a),(b),(c)各表示连接在一起的两个循环过程,其中(c)图是两个半径相等的圆构成的两个循环过程,图(a)和(b)则为半径不相等的两个圆.那么:[C](A)图(a)总净功为负,图(b)总净功为正,图(c)总净功为零;(B)图(a)总净功为负,图(b)总净功为负,图(c)总净功为正;(C)图(a)总净功为负,图(b)总净功为负,图(c)总净功为零;(D)图(a)总净功为正,图(b)总净功为正,图(c)总净功为负.3、如果卡诺热机的循环曲线所包围的面积从图中的abcda增大为ab’c’da,那么循环abcda与ab’c’da所做的净功和热机效率变化情况是:(A)净功增大,效率提高;[D](B)净功增大,效率降低;(C)净功和效率都不变;(D)净功增大,效率不变.4、一定量的理想气体分别由图中初态a经①过程ab和由初态a’经②过程初态a’cb到达相同的终态b,如图所示,则两个过程中气体从外界吸收的热量Q1,Q2的关系为[B](A)Q10,Q1Q2;(B)Q10,Q1Q2;(C)Q10,Q1Q2;(D)Q10,Q1Q2.5、根据热力学第二定律可知:[D](A)功可以全部转换为热,但热不能全部转换为功;(B)热可以从高温物体传到低温物体,但不能从低温物体传到高温物体;(C)不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程;(D)一切自发过程都是不可逆的.6、对于理想气体来说,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的功三者均为负值?[D](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.7、在下列各种说法中,哪些是正确的?[B](1)热平衡过程就是无摩擦的、平衡力作用的过程.(2)热平衡过程一定是可逆过程.(3)热平衡过程是无限多个连续变化的平衡态的连接.(4)热平衡过程在p-V图上可用一连续曲线表示.(A)(1),(2);(B)(3),(4);(C)(2),(3),(4);(D)(1),(2),(3),(4).8、对于室温下的双原子分子理想气体,在等压膨胀的情况下,系统对外所做的功与从外界吸收的热量之比A/Q等于:[D](A)1/3;(B)1/4;(C)2/5;(D)2/7.9、在温度分别为327℃和27℃的高温热源和低温热源之间工作的热机，理论上的最大效率为［B］(A)25％(B)50％(C)75％(D)91.74％10、一定量的理想气体，从p－V图上初态a经历(1)或(2)过程到达末态b，已知a、b两态处于同一条绝热线上(图中虚线是绝热线)，则气体在［B］(A)(1)过程中吸热，(2)过程中放热．(B)(1)过程中放热，(2)过程中吸热．(C)两种过程中都吸热．(D)两种过程中都放热．二、填空题1、有1mol刚性双原子分子理想气体,在等压膨胀过程中对外做功A,则其温度变pOVab(1)(2)化ΔT=___A/R___;从外界吸收的热量Qp=__7A/2___.2、一个作可逆卡诺循环的热机,其效率为η,它的逆过程的致冷机致冷系数w=T2/(T1-T2),则η与w的关系为_____11W_____.3.一热机由温度为727℃的高温热源吸热,向温度为527℃的低温热源放热.若热机在最大效率下工作,且每一循环吸热2000J,则此热机每一循环做功__400________J.4．热力学第二定律的克劳修斯叙述是_热量不能自动地从低温物体传向高温物体开尔文叙述是_不可能把从单一热源吸收的热量在循环过程中全部转变为有用的功，而不引起任何其他物体为生变化_________________________.5、下面给出理想气体状态方程的几种微分形式,指出它们各表示什么过程.(1)pdV=(m/M)RdT表示___等压_________过程;(2)Vdp=(m/M)RdT表示_____等体_________过程;(3)pdV+Vdp=0表示_______等温_______过程.6、如图,温度为T0,2T0,3T0三条等温线与两条绝热线围成三个卡诺循环:(1)abcda;(2)dcefd;(3)abefa,则其效率分别为:η1=___33.3%___;η2=___50%___;η3=____66.7%___.7．理想气体在如图所示a-b-c过程中，系统的内能增量E=___0__8.已知一定量的理想气体经历p－T图上所示的循环过程，图中过程1－2中，气体___吸热__（填吸热或放热）。pTO1239、一定量的理想气体,从p-V图上状态A出发,分别经历等压、等温、绝热三种过程由体积V1膨胀到体积V2,试画出这三种过程的p-V图曲线.在上述三种过程中:(1)气体对外做功最大的是____等压______过程;(2)气体吸热最多的是___等压_______过程.pVT02T03T0OabcdefpVbcOa等温线PAV1V2V10．1mol双原子刚性分子理想气体，从状态a(p1，V1)沿p—V图所示直线变到状态b(p2，V2)，则气体内能的增量E=___221152PVPV____11、热力学第二定律的开尔文叙述和克劳修斯叙述是等价的,表明在自然界中与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的.开尔文表述指出了_____功热转换_______过程是不可逆的,而克劳修斯表述指出了_____热传导____________过程是不可逆的.12、要使一热力学系统的内能增加，可以通过_____做功_______或_________热传递______两种方式，或者两种方式兼用来完成．热力学系统的状态发生变化时，其内能的改变量只决定于____初末状态_____，而与______过程__无关．三、判断题1、不规则地搅拌盛于绝热容器中的液体，液体温度在升高，若将液体看作系统，则外界对系统作功，系统的内能增加。答案：对2、热力学系统的状态发生变化时，其内能的改变量只决定于初末态的温度而与过程无关。答案：错3.处于热平衡的两个系统的温度值相同，反之，两个系统的温度值相等，它们彼此必定处于热平衡。答：对（温度相等是热平衡的必要充分条件）4.系统的某一平衡过程可用P-V图上的一条曲线来表示。答案：对5.当系统处于热平衡态时，系统的宏观性质和微观运动都不随时间改变。答案：错6.在如图所示的pV图中，曲线abcda所包围的面积表示系统内能的增量．答案：“表示系统内能增量”是错误的，应改正为：“表示整个过程中系统对外所做的净功．”pVbOapOVabcd7.质量为M的氦气(视为理想气体)，由初态经历等压过程,温度升高了T．气体内能的改变为EP=(M/Mmol)CPT。答案：错8.摩尔数相同的氦气和氮气(视为理想气体)，从相同的初状态(即p、V、T相同)开始作等压膨胀到同一末状态．则对外所作的功相同。答案：对三、计算题1、64g的氧气的温度由0℃升至50℃,(1)保持体积不变;(2)保持压强不变.在这两个过程中氧气各吸收了多少热量?各增加了多少内能?对外各做了多少功?解:(1)3Mi6458.31(500)2.08102322QRTJ（2分）JQE31008.2（1分）0A（1分）(2)3M64528.31(500)2.91102322iQTJ（+1）（2分）JE31008.2（1分）JEQA331083.010)08.291.2(（2分）2、一定量的理想气体经历如图所示的循环过程,A→B和C→D是等压过程,B→C和D→A是绝热过程.已知Tc=300K,TB=400K,求此循环的效率.解由于121QQ,（2分）12R(1)(),R(1)()22BACDMIMIQTTQTT（2分）)1()1()()(12BABCDCABDCTTTTTTTTTTQQ（1分）根据绝热过程方程得到:CCBBDDAATpTpTpTp1111,（2分）又DCBApppp,所以ADBCTTTT211125%CBQTQT（２分）3、一定量的氦气,经如图所示的循环过程.求:(1)各分过程中气体对外做的功,内能增量及吸收的热量;(2)整个循环过程中气体对外做的总功及从外界吸收的总热量.解(1)A→B过程:11()()2002BABAAppVVJ（1分）JVPVPiTTRiMEAABBAB750)(2)(21（1分）JEAQ950111（1分）B→C过程:02AJVpVpTTRiMEBBCCBC600)(23)(22（1分）JEAQ600222（1分）C→A过程:JVVPACAA100)(3（1分）JVpVpTTRiMECCAACA150)(23)(23（1分）JEAQ250332（1分）(2)总功JAAAA100321（1分）总热量JQQQQ100321（1分）4、如图所示,abcda为1mol单原子分子理想气体的循环过程,求:(1)气体循环一次,在吸热过程中从外界共吸收的热量;(2)气体循环一次对外做的净功;(3)证明TaTc=TbTd.(1)过程ab与bc为吸热过程，JVpVpTTCQaabbabvab300)(23)(JVpVpTTCQbbccbcpbc500)(25)(吸热总和为JQQQbcab8001(2)循环过程对外所作总功为图中矩形面积W=pb(Vc－Vb)－pd(Vd－Va)=100J5、1mol单原子分子的理想气体,经历如图所示的可逆循环,连接ac两点的曲线Ⅲ的方程为P=p0V2/V02,a点的温度为T0.(1)试以T0,R表示Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ过程中气体吸收的热量;(2)求此循环的效率.解：设a状态的状态参量为p0,V0,T0,则00009,9,,9ppTTppTVVppcaabbbb（2分）由2020VVppcc,则0003VVppVcc（1分）又cccRTVp,则027TTc(1)过程Ⅰ000,12)9(23)(RTTTRTTCQabmVV（1分）过程Ⅱ0,45)(RTTTCQbcmpp（1分）过程ⅢacVVcamVVdVVpTTCQ2020,)()(（1分）03030200033200007.47)27(339)(3)27(23RTVVVpRTVVVpTTRca（1分）(2)%3.1645127.4711000RTRTRTQQQpV（2分）6、如题7-10图所示，一系统由状态a沿acb到达状态b的过程中，有350J热量传入系统，而系统作功126J．(1)若沿adb时，系统作功42J，问有多少热量传入系统?(2)若系统由状态b沿曲线ba返回状态a时，外界对系统作功为84J，试问系统是吸热还是放热?热量传递是多少?题7-10图解：由abc过程可求出b态和a态的内能之差AEQ224126350AQEJabd过程，系统作功42AJ26642224AEQJ系统吸收热量ba过程，外界对系统作功84AJ30884224AEQJ系统放热7、1mol单原子理想气体从300K加热到350K，问在下列两过程中吸收了多少热量?增加了多少内能?对外作了多少功?(1)体积保持不变；(2)压力保持不变．解：(1)等体过程由热力学第一定律得EQ吸热)(2)(1212VTTRiTTCEQ25.623)300350(31.823EQJ对外作功0A(2)等压过程)(22)(1212PTTRiTTCQ