气体动理论和热力学答案

_系_班姓名_学号_密封线1衡水学院理工科专业大学物理B气体动理论热力学基础习题解答命题教师张郡亮试题审核人郑永春一、填空题（每空1分）1、有一个电子管，其真空度（即电子管内气体压强）为10105MMHG，则27时管内单位体积的分子数为_答321017/M32、在温度为127时，1MOL氧气其分子可视为刚性分子的内能为_J,其中分子转动的总动能为_J答8311033321033、一定量理想气体，从A状态2P1，V1经历如图1所示的直线过程变到B状态P1，2V1，则AB过程中系统作功W_；内能改变E_答012VP图1POVV21P121AB图14、给定的理想气体比热容比为已知，从标准状态P0、V0、T0开始，作绝热膨胀，体积增大到三倍，膨胀后的温度T_，压强P_答,013035、有一卡诺热机，用290G空气为工作物质，工作在27的高温热源与73的低温热源之间，此热机的效率_若在等温膨胀的过程中气缸体积增大到2718倍，则此热机每一循环所作的功为_空气的摩尔质量为29103KG/MOL答333；831103J二、单项选择题（每小题2分）（C）1、一个容器内贮有1摩尔氢气和1摩尔氦气，若两种气体各自对器壁产生的压强分别为P1和P2，则两者的大小关系是AP1P2BP1P2CP1P2D不确定的（B）2、关于温度的意义，表述正确的是1气体的温度是分子平均平动动能的量度2气体的温度是大量气体分子热运动的集体表现，具有统计意义3温度的高低反映物质内部分子运动剧烈程度的不同4从微观上看，气体的温度表示每个气体分子的冷热程度A1、2、4B1、2、3C2、3、4D1、3、4_系_班姓名_学号_密封线2图2（B）3、置于容器内的气体，如果气体内各处压强相等，或气体内各处温度相同，则这两种情况下气体的状态A一定都是平衡态B不一定都是平衡态C前者一定是平衡态，后者一定不是平衡态D后者一定是平衡态，前者一定不是平衡态（C）4、一定量的理想气体，经历某过程后，温度升高了则根据热力学定律可以断定该理想气体系统在此过程中吸了热在此过程中外界对该理想气体系统作了正功该理想气体系统的内能增加了在此过程中理想气体系统既从外界吸了热，又对外作了正功以上正确的断言是A、B、CD、（D）5、有人设计一台卡诺热机可逆的每循环一次可从400K的高温热源吸热1800J，向300K的低温热源放热800J同时对外作功1000J，这样的设计是A可以的，符合热力学第一定律B可以的，符合热力学第二定律C不行的，卡诺循环所作的功不能大于向低温热源放出的热量D不行的，这个热机的效率超过理论值三、判断题（每小题1分，请在括号里打上或）（）1、气体的平衡态和力学中的平衡态相同。（）2、一系列的平衡态组成的过程是准静态过程。（）3、功变热的不可逆性是指功可以变为热，但热不可以变为功。（）4、热传导的不可逆性是指热量可以从高温物体传到低温物体，但不可以从低温物体传到高温物体。（）5、不可逆循环的热机效率。12QBUKENI四、简答题（每小题5分）1、气体动理论的研究对象是什么理想气体的宏观模型和微观模型各如何答气体动理论的研究对象是大量微观粒子组成的系统。（1分）是从物质的微观结构和分子运动论出发，运用力学规律，通过统计平均的办法，求出热运动的宏观结果，（1分）再由实验确认的方法。（1分）从宏观看，在温度不太低，压强不大时，实际气体都可近似地当作理想气体来处理，压强越低，温度越高，这种近似的准确度越高。（1分）理想气体的微观模型是把分子看成弹性的自由运动的质点。（1分）2、用热力学第一定律和第二定律分别证明，在图上一绝热线与一等温线不能有两个交点，如图2所示。VP解（1）由热力学第一定律有WEQ若有两个交点和，则经等温过程有ABBA（1分）01_系_班姓名_学号_密封线3经绝热过程BA02WE（1分）从上得出，这与,两点的内能变化应该相同矛盾。（1分）21EAB（2）若两条曲线有两个交点，则组成闭合曲线而构成了一循环过程，这循环过程只有吸热，无放热，且对外做正功，（1分）热机效率为，违背了热力学第二定律。（1分）10五、计算题（写出公式、代入数值、计算结果。）1、（10分）容器中储有氧气，其压强为P01MPA即1ATM温度为27，求1单位体积中的分子数N；2氧分子的质量M；3气体密度解1由气体状态方程，得NKTPM3（4分，公式2分，结果2分）2235104108KTN2氧分子的质量KG（3分，公式2分，结果1分）26230MOL1056NM3由气体状态方程得RTPVMOL（3分，公式2分，结果1分）10318025MOLRTMKG2、（10分）容器内有11KG二氧化碳和2KG氢气两种气体均视为刚性分子的理想气体，已知混合气体的内能是81106J求1混合气体的温度；2两种气体分子的平均动能二氧化碳的MMOL44103KGMOL1解1（公式2分）RTITMIE2MOL1MOL2300K（结果2分）II/T2OL1OL21241020J（3分，公式2分，结果1分）K2611041020J（3分，公式2分，结果1分）T53、（8分）如图3所示，一系统由状态沿到达状态B的过程中，有350J热量传入系统，而系统作功126JAC1若沿时，系统作功42J，问有多少热量传入系统ADB2若系统由状态沿曲线返回状态时，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_系_班姓名_学号_密封线4图3解（1）由过程可求出态和态的内能之差ACBAQEW（3分，公式2分，结果1分）3501264J过程，系统作功ABD4J系统吸收热量（2分）E（2）过程，外界对系统作功（1分）8系统放热（2分）2430QWJ4、（10分）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做了多少功1容积保持不变；2压力保持不变。解1等体过程由热力学第一定律得（1分）EQ（1分）212TRIVTVCEQV（1分）5630358J对外作功（1分）0W2等压过程（2分）2112TRIVTVCQP（1分）75038358J（1分）2TVCEV内能增加（1分）25630358J对外作功（1分）174WQE5、（12分）如图4所示是一理想气体所经历的循环过程，其中AB和CD是等压过程，BC和DA为绝热过程，已知B点和C点的温度分别为和求此循环效率这是卡诺循环吗2T3_系_班姓名_学号_密封线5POV图4ABCD解1热机效率（1分）2Q等压过