《大学物理学》热力学基础练习题.pdfVIP

1 大学物理学热力学基础大学物理学热力学基础 一、选择题一、选择题 13-1如图所示，bca 为理想气体的绝热过程，b1a 和 b2a 是任意过程，则上述两过程中气 体做功与吸收热量的情况是 （A）b1a 过程放热、作负功，b2a 过程放热、作负功； （B）b1a 过程吸热、作负功，b2a 过程放热、作负功； （C）b1a 过程吸热、作正功，b2a 过程吸热、作负功； （D）b1a 过程放热、作正功，b2a 过程吸热、作正功。 13-2如图，一定量的理想气体，由平衡态 A 变到平衡态 B，且他们的压 强相等，即 AB PP。问在状态 A 和状态 B 之间，气体无论经过的是什么过 程，气体必然 （A）对外作正功； （B）内能增加； （C）从外界吸热； （D）向外界放热。 13-3两个相同的刚性容器，一个盛有氢气，一个盛氦气(均视为刚性理想气体)，开始时它 们的压强和温度都相同，现将 3 J 的热量传给氦气，使之升高到一定的温度，若氢气也升高 到同样的温度，则应向氢气传递热量为 （A）6 J ； （B）3 J ； （C）5 J ； （D）10 J。 13-4有人想象了如图所示的四个理想气体的循环过程，则在理论上可以实现的是 13-5一台工作于温度分别为 327和 27的高温热源与低温热源之间的卡诺热机，每经历 一个循环吸热 2000J，则对外做功 （A）2000 J ； （B）1000 J ； （C）4000 J ； （D）500 J 。 p V b c O a 1 2 O p V BA 2 13-6根据热力学第二定律 （A）自然界中的一切自发过程都是不可逆的； （B）不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程； （C） 热量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； （D）任何过程总是沿熵增加的方向进行。 7如图所示为一定量的理想气体的 pV 图，由图可得出结论 （A）ABC是等温过程； （B） BA TT ； （C） BA TT ；（D） BA TT 。 13-2 对于室温下定体摩尔热容2.5 V CR的理想气体， 在等压膨胀的情况 下，系统对外做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。 13-9气缸内储有 2.0mol的空气，温度为 27，若使空气的体积等压膨胀到原来的 3 倍， 则因为空气而对外界所作的功为 （A）897 J ； （B）4986 J ； （C）9972 J ； （D）14958 J 。 10一定量的理想气体，处在某一初始状态，现在要使它的温度经过一系列状态变化后回到 初始状态的温度，可能实现的过程为 （A）先保持压强不变而使它的体积膨胀，接着保持体积不变而增大压强； （B）先保持压强不变而使它的体积减小，接着保持体积不变而减小压强； （C）先保持体积不变而使它的压强增大，接着保持压强不变而使它体积膨胀； （D）先保持体积不变而使它的压强减小，接着保持压强不变而使它体积膨胀。 11气体的定压摩尔热容 P C 大于定体摩尔热容 V C ，其主要原因是 （A）膨胀系数不同；（B）温度不同； （C）气体膨胀需作功；（D）分子引力不同。 12压强、体积和温度都相同（常温条件）的氧气和氦气在等压过程中吸收了相等的热量， 它们对外作的功之比为 （A）1:1；（B）5:9；（C）5:7；（D）9:5。 13一摩尔单原子理想气体，从初态温度 1 T 、压强 1 p、体积 1 V ，准静态地等温压缩至体积 2 V， 外界需作多少功？ （A） 1 2 1ln V V RT； （B） 2 1 1ln V V RT； （C）)( 121 VVp； （D） 1122 VpVp )(atmp )10( 33m V A B C O 123 1 2 3 3 14对于理想气体系统来说，在下列过程中，那个过程系统所吸收的热量、内能的增量和对 外做功三者均为负值 （A）等容降压过程； （B）等温膨胀过程； （C）等压压缩过程； （D）绝热膨胀过程。 13-15如图所示，一定量的理想气体经历 ACB 过程时吸热 700 J， 则经历 ACBDA 过程时吸热为 （A）700 J； （B）700 J； （C）500 J； （D）500 J。 13-3“理想气体和单一热源接触做等温膨胀时，吸收的热量全部用 来对外做功”。对此说法，有以下几种评论，哪个正确？ （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）不违反热力学第一定律，也不违反热力学第二定律； （D）违反热力学第一定律，也违反热力学第二定律。 17在PV图上有两条曲线abc和ad c，由此可以得出以下结论： （A）其中一条是绝热线，另一条是等温线； （B）两个过程吸收的热量相同； （C）两个过程中系统对外作的功相等； （D）两个过程中系统的内能变化相同。 18理想气体卡诺循环过程的两条绝热线下的面积大小 （图中阴影部分）分别为 1 S 和 2 S，则两者的大小关系为： （A） 12 SS； （B） 12 SS； （C） 12 SS； （D）无法确定。 13-4关于可逆过程和不可逆过程有以下几种说法： （1）可逆过程一定是准静态过程； （2）准静态过程一定是可逆过程； （3）对不可逆过程，一定找不到另一过程使系统和外界同时复原； （4）非静态过程一定是不可逆过程。以上几种说法，正确的是： （A） （1） （2） （3） ； （B） （2） （3） （4） ； （C） （1） （3） （4） ； （D） （1） （2） （3） （4） 。 13-5一绝热容器被隔板分为两半，一半是为真空，一半为理想气体，若抽 去隔板，气体将自由膨胀，达到平衡后 （A）温度不变，熵增加； （B）温度升高，熵增加； （C）温度降低，熵增加； （D）温度不变，熵不变。 p V b c O a d p V O 1 S 2 S 2 B 5 /(10)pPa 33 /(10)Vm A C D E 21 1 3 3 4 4 4 二、填空题二、填空题 1 有1mol 刚性双原子分子理想气体， 在等压膨胀中对外做功W， 则其温度变化 T； 从外界吸收的热量 P Q 。 2有1mol 单原子分子理想气体，从状态 111 ( )A pVT， ，变化至状态 222 ( )B pVT， ， 如图所示， 则此过程气体对外做功W ； 吸收热量Q 。 13-7如图所示，一定量理想气体经历一循环过程，则该气体在循环 过程中吸热和放热的情况是：12 过程：，23 过 程：，31 过程：。 4如图所示，一理想气体系统由状态a沿acb到达状态b，系统吸收 热量350 J ，而系统做功为130 J 。 （1）经过过程adb，系统对外做功40 J ，则系统吸收的热量 Q1=。 （2）当系统由状态b沿曲线ba返回状态a时，外界对系统做功为60 J ，则 系统吸收的热量 Q2=。 13-8如图所示，一定量的空气由状态 A 沿直线 AB 变化到状态 B，则此 过程气体所作的功W 。 13-13 一压强为 5 10 Pa， 体积为 33 10m 的氧气自 27加热到 127，（1） 若保持压强不变，需要热量为，对外作功为； （2）若保持体积不变，需要热量为，对外作功为 13-18如图，使 1mol的氧气（1）由 A 等温地变到 B， （1）氧气 所作的功 W1=焦耳，吸收热量 Q1= 焦耳； （2）由 A 等体地变到 C，再由 C 等体地变到 B，氧气所作的 功 W2=焦耳，吸收热量 Q2= 焦耳。 13-21 1mol的氢气在温度为 300， 体积为 0.025m3的状态下经过 一个热力学过程变为原来体积的两倍， （1）若热力学过程是等压膨胀，氢气吸收的热量 P Q ，对外作功 P W ； （2）若热力学过程是等温膨胀，氢气吸收的热量 V Q ，对外作功 V W ； （3）若热力学过程是绝热膨胀，氢气吸收的热量Q p V b c O da p O V 111 ()A pVT， ， 222 ()B pVT， ， V T O 2 3 1 C 2 O A B 21 1 3 /(0.02)Vm 5 /(10)PPa 5 /(10)pPa 33 /(10)Vm 2 O A B 21 1 34 5 9如图所示，容器中间为隔板，左边为理想气体，右边为真空。今突然抽去隔 板，则系统对外作功W 。 10有摩尔理想气体，作如图所示的循环过程acba，其中acb为半圆弧， ba 为等压过程， ac pp2，在此循环过程中气体净吸收热量为Q () pba vC TT。 （填：、或） 。 11一可逆卡诺机的高温热源温度为 127，低温热源温度为 27，其每次循环对外做的净 功为 8000J。则此热机的效率为，从高温热源吸收的热量。今维持低 温热源温度不变，提高高温热源的温度，使其每次循环对外做的净功为 10000J，若两个卡诺 循环都工作在相同的两条绝热线之间。 则第二个热循环机从高温热源吸收的热 量，其效率为，高温热源的温度为。 13-9某人每天大约向周围环境散发 6 8 10 J热量，若该人体温为 310K，周围环境温度为 300K，忽略该人每天进食带到体内的熵，则他每天的熵变为 1 J K ；周围环境 每天的熵变为 1 J K ；该人与环境每天的总熵变为 1 J K 。 三、计算题三、计算题 13-14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 326 J 的热量传递 给系统，同时系统对外作功 126 J。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 52 J，则此过程中系统是吸热还是放热？ B p V O A C p V b V O c a V a p c p b a 6 13-17 空气由压强为 5 1.52 10 Pa， 体积为 33 5.0 10m 的状态等温膨胀到压强为 5 1.01 10 Pa， 然后再经等压压缩到原来的体积。计算空气所作的功。 13-230.32kg 的氧气作如图所示的 ABCDA 循环，设 21 2VV， 1 300TK， 2 200TK，求 循环的效率。 等 体 2 200TK 1 300TK p 1 VO 2 V V A B D C 等温 等温 等 体 7 13-24如图所示是某单原子理想气体循环过程的 VT 图，图中2 CA VV，问（1）图中所示 循环是代表制冷机还是热机？（2）如果是正循环（热机循环） ，求出循环效率。 A V O C V V A B T C 13-25一热机低温热源温度为 7，效率为 40%，若将其效率提高到 50%，则高温热源提 高了多少？ 8 13-27一小型热电厂内，一台利用地热发电的热机工作于温度为 227的