大学物理热力学基础习题与解答

大学物理热力学基础[C]选择题1.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（均可看成刚性分子）,它们的压强和温度都相等。现将5J的热量传给氢气，使氢气温度升高，如果使氦气也升高同样的温度，则应向氦气传递的热量是（A）6J（B）5J（C）3J（D）2JTCMmQΔΔvTMmΔ255TMmQΔ23Δ2.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、内能的增量和对外作的功三者均为负值：（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（）D0:AW00WEΔ:BWEΔQΔ:C00000)(12WEΔQΔEΔTTRMmW:D3.对于室温下的双原子分子理想气体，在等压膨胀的情况下，系统对外所作的功与从外界吸收的热量之比W/Q等于：（A）1/3（B）1/4（C）2/5（D）2/7（）DTRMmTRMmTMmEQTRMmVpΔ27ΔΔ25WΔΔΔW4．热力学第一定律表明：（A）系统对外所作的功小于吸收的热量；（B）系统内能的增量小于吸收的热量；（C）热机的效率小于1；（D）第一类永动机是不可能实现的。（）D[A]5.如图所示，一定量理想气体从体积为V1膨胀到V2，AB为等压过程，AC为等温过程，AD为绝热过程，则吸热最多的是：（A）AB过程（B）AC过程（C）AD过程（D）不能确定00ACADEQWEΔQ[C]6.根据热力学第二定律判断下列哪种说法是正确的：（A）热量能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；（B）功可以全部变为热，但热不能全部变为功；（C）气体能够自由膨胀，但不能自由压缩；（D）有规则运动的能量能够变为无规则运动的能量，但无规则运动的能量不能够变为有规则运动的能量。[B]7.一定量理想气体，沿着图中直线状态从a变到状态b，则在此过程中（A）气体对外作正功，向外界放出热量；（B）气体对外作正功，从外界吸热；（C）气体对外作负功，向外界放出热量；（D）气体对外作正功，内能减少。0021WQEΔTT[D]（A）净功增大，效率提高；（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121TTWWdc'ab'abcd8.如图，一卡诺机由原来采用循环过程abcda改为采用循环过程，则循环过程的dac'ab'pVabcdT1T2bc传热做功温度的变化过程填空题1.要使一热力学系统的内能增加，可以通过或两种方式，或者两种方式兼用来完成。理想气体的状态发生变化时，其内能的增量只决定于，而与无关。124.7-84.352．一气缸内储有10mol单原子分子理想气体，在压缩过程中，外力做功209J，气体温度升高1K，则气体内能的增量ΔE为J，吸收的热量Q为J。J7.124131.82310ΔEJ384J209J7.124.-)(-WEΔQ1/223.16g氧气在400K温度下等温压缩，气体放出的热量为1152J，则被压缩后的气体的体积为原体积的倍，而压强为原来压强的倍。12121225.0ln40031.832161152ppVVVVQ4．一定量的氧气，经绝热压缩过程，体积变为原来的五分之一，若初始温度为，压强为1，则压缩后的压强为，温度为K。C27atmatmCpV41411..5VpV9.52CTV1141141300..5VTV5715．某理想气体在p-V图上等温线与绝热线相交于A点，如图。已知A点的压强，体积，而且A点处等温线斜率与绝热线斜率之比为0.714。现使气体从A点绝热膨胀至B点，其体积，B点处的压强为。Pa10251p331m105.0V332m101VpVOBA1V2V1pCpVVpVpddCpVVpVpdd4171401../411221.VVpp7.58×104Pa6．一定量的理想气体从同一初态A出发，分别经历等压、等温、绝热三种过程由体积V1膨胀到V2。在上述三种过程中，过程对外作功最多；过程对外作功最少，过程内能增加；过程内能减少。等压等压绝热绝热00ACADEQWEΔQ卡诺25%7.以一定量的理想气体作为工作物质，在P-T图中经图示的循环过程。图中a→b及c→d为两个绝热过程，则循环过程为循环，其效率为。pT（K）dcba300400%254003001112TT320K8.一卡诺热机在每次循环中都要从温度为400K的高温热源吸热418J，向低温热源放热334.4J，低温热源的温度为。如果将上述卡诺热机的每次循环都逆向地进行，从原则上说，它就成了一部致冷机，则该逆向卡诺循环的致冷系数为。K3204184.3341400122TT4320400320212TTTe4计算题1．1mol氢气，在压强为1atm，温度为20oC时，体积为V0.现使氢气分别经如下过程到达同一末态。（1）先保持体积不变，加热使其温度升高到80oC，然后令其作等温膨胀，直至体积变为原体积的两倍；（2）先使其作等温膨胀至体积为原体积的两倍，然后保持体积不变，加热到80oC.试分别求出上述两个过程中气体的吸热，做功和内能的增量，并作出P-V图（氢气可视为理想气体）。Vp解（1）等容过程等温过程01WJTTCMmEQV5.1246208031.8251121102EJ3.2033ln8027331.812lnd22222VVRTMmVpWQVVJ3.203321QQQJ5.1246E（2）等温过程等容过程03EJ7.16872ln2027331.812ln133VVRTMmWQ04WJ5.1246208031.8251144TTCMmEQ2VJ7.168743QQQJ5124643.EEE2.一定量的单原子分子理想气体，从A态出发经过等压过程膨胀到B态，又经过绝热过程膨胀到C态，如图所示。试求这全过程中，该气体对外所做的功、内能的增量以及吸收的热量。P/atmV/m31428ABC解全过程：γγCCBBVpVp3m49.3BVJ109.14)(25)(5AABBABPABVpVpTTCMmQJ109.145ABBCQQQ由图得，CATT0EJ109.145EQW3.图所示，有一定量的理想气体，从初状态a（P1,V1）开始，经过一个等容过程达到压强为P1/4的b态，再经过一个等压过程达到状态c，最后经过等温过程而完成一个循环。求该循环过程中系统对外做的功A和吸收的热量Q.解：设状态c的体积为V2,由于a,c两状态的温度相同在bc等压过程中功故12211144VVVpVp循环过程WQE,0而在ab等容过程中功01W11111121243444VpVVpVVpW在ca等温过程中功4lnln11113VpVVVpW21系统对外作功11321ln43Vp4净热量为114ln43VpWQ4.设燃气涡轮机内的理想气体作如图所示的循环过程，其中12，34为绝热过程；23，41为等压过程，证明此循环的效率为1211pp解：在等压过程中吸热为3223TTCMmQp吸1414TTCMmQp放231411TTTTQQ吸放21111212TpTp1-2121)()(ppTT43411312TpTp1-2134)()(ppTT由上述二式得：23143421TTTTTTTT从而证得循环的效率为1212111ppTT