大学物理习题教案09.热力学

1、大学物理习题教案大学物理习题教案09.09.热力学热力学 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 J2miQRTMC2. 一定量理想气体在经历某过程后，它的温度升一定量理想气体

2、在经历某过程后，它的温度升高了，则可以断定：高了，则可以断定：（1）该理想气体系统在此过程中做了功；）该理想气体系统在此过程中做了功；（2）在此过程中外界对该理想气体系统做了功；）在此过程中外界对该理想气体系统做了功；（3）该理想气体系统的内能增加了；）该理想气体系统的内能增加了；（4）在此过程中理想气体系统既从外界吸了热，）在此过程中理想气体系统既从外界吸了热， 又对外做了正功。又对外做了正功。 以上正确的是：以上正确的是： （A）（）（1），（），（3）；）； （B）（）（2），（），（3）；）； （ C ） （） （ 3 ） ；） ； （ D ） （） （ 3 ） ， （） ， （ 4

3、） ；） ； （E）（）（4）.D 3. 对于理想气体系统来说，在下列过程中，哪个过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、内能的增量和对外做的功三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：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 4. 对于室温下的双原子分子理想气体，在等压膨胀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的情况下，系统对外所作的功与从外界吸收的热量之比之比 A / Q 等于：等于： （A）1

4、 / 3 （B）1 / 4 （C）2 / 5 （D）2 / 7 215() ()2mQRRTTM2121()()mAp VVR TTM A 5. 摩尔数相等的三种理想气体摩尔数相等的三种理想气体 He 、N2 和和 CO2 ，若从同一初态，经等压加热，且在加热过程中三若从同一初态，经等压加热，且在加热过程中三种气体吸收的热量相等，则体积增量最大的气体种气体吸收的热量相等，则体积增量最大的气体是：是： （A） He （B）N2 （C）CO2 （D）三种气体的体积增量相同）三种气体的体积增量相同 212122()()22m iiQR TTP VVM A 6. 如图所示，一定量理想气体从体积为如图所

5、示，一定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 D 7. 如图所示，理想气体在如图所示，理想气体在 的过程中，的过程中， 应是：应是： （A） 气体从外界净吸热，内能增加；气体从外界净吸热，内能增加； （B） 气体从外界净吸热，内能减少；气体从外界净吸热，内能减少； （C） 气体向外界净放热，内能增加；气体向外界净放热，内能增加； （D） 气体向外界净放热，内能减少。气体向

6、外界净放热，内能减少。 B 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 变到变到状态状态 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。 9. 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 a e f d a ，则循环过程，则循环过程

7、 的的PVabcdefT1T2 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 C 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 正确的是：正确的是：（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，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

8、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。 传热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。热力学系统的状态发生方式兼用来完成。热力学系统的状态发生 变化时，其内能的增量只决定于变化时，其内能的增量只决定于 ，而与，而与 无关。无关。 124.7-84.352 一气缸内储有一气缸内储有 10

9、 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 J，吸收的热量吸收的热量 Q 为为 J。209 JW 32mERTMQAE 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。2112lnlnTVPmmQARTRTMVMP过程过程AB 等温等温BC 等压

10、等压CA 等容等容ABCAQ (J) W (J) E (J)100-42-84h h-1268458100058084031.5%4 一定量的理想气体作如图所示的循环，一定量的理想气体作如图所示的循环，试填入下表内各空格应有的数值。试填入下表内各空格应有的数值。 QWE()()0ACCBEEEE5810084h5 如图所示，如图所示，1 mol 的单原子分子理想气体的单原子分子理想气体从初态从初态A（ P1 ，V1 ）开始沿如图直线变化到末）开始沿如图直线变化到末态态B（ P2 ，V2 ）时，）时，其内能的改变量为其内能的改变量为 ，从外界吸热为从外界吸热为 ，对外界作功为对外界作功为 。 )

11、 (231122VPVP) (21122VPVP) (211122VPVP2131()2ER TT 21211()()2WPP VV2221121 11()2PVPVPVPV400一热机从温度为一热机从温度为 727 oC 的高温热源吸热，向的高温热源吸热，向温度为温度为 527 oC 的低温热源放热，若热机在最的低温热源放热，若热机在最大效率下工作，且每一循环吸热大效率下工作，且每一循环吸热 2000 J， 则则此热机每一循环作功为此热机每一循环作功为 J。800K11000Kh 卡诺卡诺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

12、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）dcba300400300K1400Kh 320 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 。2334.411400418Th 9. 一台冰箱，放在气温为一台冰箱，放在气温为 300K 的房间内，冰箱制的房间内，冰箱制作一块作一块 -13 C的冰块需从冷冻室内取走

13、的冰块需从冷冻室内取走2.09105J的的热量。设冰箱为理想卡诺制冷机，则做此冰块需压热量。设冰箱为理想卡诺制冷机，则做此冰块需压缩机做功缩机做功_。 3.22 104J2212QTWTT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

14、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）。 VP20 C 80 C 解解（1）等容过程等容过程0VA)(12TTCMmEQVV51601246.5 J2R 等温过程等温过程0E0022lnVVRTMmAQTTJ 3 .20332ln)80273(31. 81J 3 .2033AJ 8 .3279QJ 5 .1246E（2）等温过程等温过程

15、0EJ 7 .16872ln001VVRTMmAQTT等容过程等容过程0VAJ 5 .1246)(12TTCMmEQVVJ 1246.5EJ 1687.7AJ 2934.2Q2. 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BBCCP VP V33.49 mBVACTT由图得，由图得，()A

16、BPBCQCTT55()1.4910 J2BBAAP VP V全过程：全过程：51.4910 JQ 0E51.4910 JW 3. 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 .解：解：设状态设状态 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故故1112214 4PVPVVV ，循环过程循环过程0, EQA 而在而在 a b 等容过程中功等容过程中功10A 在在 b c 等压过程中功等压过程中功1221113()44PAVVPV 在在 c a 等温过程中功等温过程中功 3111211lnln4APVV VPV 12311113 4ln43 4ln4AAAAPVQAPV111p h h 21pPP 设燃气涡轮机内的理想气