大学物理热力学基础习题与解答

1、2021/6/161 大学物理大学物理热力学基础热力学基础2021/6/162 C 选择题选择题1. 有两个相同的容器，容积不变，一个盛有氦气，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）另一个盛有氢气（均可看成刚性分子）,它们的压它们的压强和温度都相等。现将强和温度都相等。现将5J 的热量传给氢气，使氢的热量传给氢气，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应向氦气传递的热量是 （A） 6 J （B） 5 J （C） 3 J （D） 2 JTCMmQvTMm255 TMmQ232021/6/1

2、63 2. 对于理想气体系统来说，在下列过程中，哪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：外作的功三者均为负值：（A）等容降压过程）等容降压过程 （B）等温膨胀过程）等温膨胀过程 （C）绝热膨胀过程）绝热膨胀过程 （D）等压压缩过程）等压压缩过程 （ ） D 0:AW00WE:BWEQ:C00000)(12WEQETTRMmW:D2021/6/1643. 对于室温下的双原子分子理想气体，在等压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膨胀的情况下，系统对外所作的功与从

3、外界吸收的热量之比界吸收的热量之比W / Q 等于：等于： （A）1 / 3 （B）1 / 4 （C）2 / 5 （D）2 / 7 （ ） D TRMmTRMmTMmEQTRMmVp2725WW2021/6/1654热力学第一定律表明：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；）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；）系统内能的增量小于吸收的热量； （C）热机的效率小于）热机的效率小于1； （D）第一类永动机是不可能实现的。）第一类永动机是不可能实现的。 （ ） D 2021/6/166 A 5. 如图所示，一定量理想气体从体积为如图所示，一定

4、量理想气体从体积为V1 膨胀到膨胀到V2 ，AB 为等压过程，为等压过程，AC 为等温过程，为等温过程， AD为绝热过程，为绝热过程，则吸热最多的是：则吸热最多的是： （A） AB 过程过程 （B）AC 过程过程 （C） AD 过程过程 （D）不能确定）不能确定 00ACADEQWEQ2021/6/167 C 6. 根据热力学第二定律判断下列哪种说法是根据热力学第二定律判断下列哪种说法是 正确的：正确的：（A）热量能从高温物体传到低温物体，但不能）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；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；）功可以全部变为热

5、，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；）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）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量，但无规则运动的能量不能够变为有规则 运动的能量。运动的能量。 2021/6/168 B 7. 一定量理想气体，沿着图中直线状态从一定量理想气体，沿着图中直线状态从 a 变变到状态到状态 b ，则在此过程中，则在此过程中 （A） 气体对外作正功，向外界放出热量；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；气体对外作正功，从外界吸热； （C） 气体对

6、外作负功，向外界放出热量；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。气体对外作正功，内能减少。 0021WQETT2021/6/169 D （A）净功增大，效率提高；）净功增大，效率提高； （B）净功增大，效率降低；）净功增大，效率降低；（C）净功和效率都不变；）净功和效率都不变； （D）净功增大，效率不变）净功增大，效率不变121TTWWdcababcd8. 如图，一卡诺机由原来采用循环过程如图，一卡诺机由原来采用循环过程 a b c d a 改为采用循环过程改为采用循环过程 ，则循环过程，则循环过程 的的dacabpVabcdT1T2bc2021/6/1610传热

7、传热做功做功温度的变化温度的变化过程过程填空题填空题1. 要使一热力学系统的内能增加，可以通过要使一热力学系统的内能增加，可以通过 或或 两种方式，或者两种两种方式，或者两种 方式兼用来完成。方式兼用来完成。理想气体的状态发生变理想气体的状态发生变 化时化时，其内能的增量只决定于，其内能的增量只决定于 ，而与，而与 无关。无关。 2021/6/1611124.7-84.352 一气缸内储有一气缸内储有 10 mol 单原子分子理想气体，单原子分子理想气体，在压缩过程中，外力做功在压缩过程中，外力做功 209 J，气体温度升高，气体温度升高 1 K，则气体内能的增量，则气体内能的增量 E 为为

8、J，吸收的热量吸收的热量 Q 为为 J。J7 .124131. 82310EJ384J209J7 .124.-)(-WEQ2021/6/1612 1/2 23. 16 g 氧气在氧气在 400 K 温度下等温压缩，气温度下等温压缩，气体放出的热量为体放出的热量为 1152 J ，则被压缩后的气体，则被压缩后的气体的体积为原体积的的体积为原体积的 倍，而压强为原来倍，而压强为原来压强的压强的 倍。倍。12121225 . 0ln40031. 832161152ppVVVVQ2021/6/16134一定量的氧气，经绝热压缩过程，体积变为一定量的氧气，经绝热压缩过程，体积变为原来的五分之一，若初始温

9、度为原来的五分之一，若初始温度为 ，压强为，压强为 ，则压缩后的压强为，则压缩后的压强为 ，温度，温度1 为为 K。 C27atmatmCpV41411.5VpV9.52CTV1141141300.5VTV5712021/6/16145某理想气体在某理想气体在 p-V图上等温线与绝热线相交于图上等温线与绝热线相交于A点，如图。已知点，如图。已知 A点的压强点的压强 ，体，体积积 ，而且，而且 A点处等温线斜率与绝点处等温线斜率与绝热线斜率之比为热线斜率之比为0.714。现使气体从。现使气体从 A点绝热膨胀点绝热膨胀至至B点，其体积点，其体积 ，B点处的压强点处的压强为为 。Pa10251p33

10、1m105 . 0V332m101Vp V OBA1V2V1pCpVVpVpddCpV VpVpdd4171401./411221.VVpp7.58104Pa2021/6/16156一定量的理想气体从同一初态一定量的理想气体从同一初态A出发，分别经出发，分别经历等压、等温、绝热三种过程由体积历等压、等温、绝热三种过程由体积V1膨胀到膨胀到V2。在上述三种过程中，在上述三种过程中， 过程对外作功最多；过程对外作功最多； 过程对外作功最少，过程对外作功最少， 过程内能过程内能增加；增加； 过程内能减少。过程内能减少。等压等压等压等压绝热绝热绝热绝热00ACADEQWEQ2021/6/1616卡诺卡

11、诺25%7. 以一定量的理想气体作为工作物质，在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。图中图中经图示的循环过程。图中a b及及 c d为为两个绝热过程，则循环过程为两个绝热过程，则循环过程为 循环，循环，其效率为其效率为 。pT（K）dcba300400%254003001112TT2021/6/1617320 K8. 一卡诺热机在每次循环中都要从温度为一卡诺热机在每次循环中都要从温度为 400 K 的高温热源吸热的高温热源吸热 418 J ，向低温热源放，向低温热源放热热 334.4 J ，低温热源的温度为，低温热源的温度为 。如如果将上述卡诺热机的每次循环都逆

12、向地进行，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卡诺循环的致冷系数为 。 K3204184 .3341400122TT4320400320212TTTe42021/6/1618计算题计算题 11mol 氢气，在压强为氢气，在压强为 1 atm ，温度为，温度为 20 oC 时，时，体积为体积为V0 . 现使氢气分别经如下过程到达同一末态。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）先保持体积不变，加热使其温度升高到80 oC，然后令其作等温膨胀，直至体积变为原

13、体积的两倍；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，）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，加热到然后保持体积不变，加热到 80 oC . 试分别求出上述两个过程中气体的吸热，做功和内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，并作出能的增量，并作出 P-V 图（氢气可视为理想气体）。图（氢气可视为理想气体）。 2021/6/1619Vp20 C 80 C 2021/6/1620解解（1）等容过程等容过程等温过程等温过程01WJTTCMmEQV5 .1246208031. 8251121102EJ3 .2033ln

14、8027331. 812lnd22222VVRTMmVpWQVVJ3 .203321WWWJ8 . 93273 .20335 .124621QQQJ5 .1246E2021/6/1621（2）等温过程等温过程等容过程等容过程03EJ7 .16872ln2027331. 812ln133VVRTMmWQ04WJ5 .1246208031. 8251144TTCMmEQ2VJ7 .168743WWWJ2 .29345 .12467 .168743QQQJ5124643.EEE 2021/6/16222. 一定量的单原子分子理想气体，从一定量的单原子分子理想气体，从A态出发经过等压过态出发经过等压过

15、程膨胀到程膨胀到B态，又经过绝热过程膨胀到态，又经过绝热过程膨胀到C态，如图所示。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。吸收的热量。 P/atmV/m31428ABC解解全过程：全过程：CCBBVpVp3m49. 3BVJ109 .14)(25)(5AABBABPABVpVpTTCMmQJ109 .145ABBCQQQ由图得，由图得，CATT 0EJ109 .145EQW2021/6/16233. 图所示，有一定量的理想气体，从初状态图所示，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

16、程达到压强为）开始，经过一个等容过程达到压强为P1/4 的的 b 态，再经过一个等压过程达到状态态，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过程中系统对外做的功 A 和吸收的热量和吸收的热量 Q .2021/6/1624解：设状态解：设状态 c 的体积为的体积为V2 , 由于由于a , c 两状态的温度相同两状态的温度相同在在 b c 等压过程中功等压过程中功故故12211144VVVpVp循环过程循环过程WQE,0而在而在 a b 等容过程中功等容过程中功01W11111121243444VpVVpVVpW2021/6/1625在在 c a 等温过程中功等温过程中功4lnln11113VpVVVpW21系统对外作功系统对外作功 11321ln43Vp4WWWW净热量为净热量为 114ln43VpWQ2021/6/1626设燃气涡轮机内的理想气体作如图所示的循环过程，设燃气涡轮机内的理想气体作如图所示的循环过程，其中其中 1 2 ，3 4 为绝热过程；为绝热过程；2 3