大學(xué)物理習(xí)題教案09.熱力學(xué)

1、大學(xué)物理習(xí)題教案大學(xué)物理習(xí)題教案09.09.熱力學(xué)熱力學(xué) C 選擇題選擇題1. 有兩個相同的容器，容積不變，一個盛有氦氣，有兩個相同的容器，容積不變，一個盛有氦氣，另一個盛有氫氣（均可看成剛性分子）另一個盛有氫氣（均可看成剛性分子）,它們的壓它們的壓強和溫度都相等?，F(xiàn)將強和溫度都相等?，F(xiàn)將5J 的熱量傳給氫氣，使氫的熱量傳給氫氣，使氫氣溫度升高，如果使氦氣也升高同樣的溫度，則氣溫度升高，如果使氦氣也升高同樣的溫度，則應(yīng)向氦氣傳遞的熱量是應(yīng)向氦氣傳遞的熱量是 （A） 6 J （B） 5 J （C） 3 J （D） 2 J2miQRTMC2. 一定量理想氣體在經(jīng)歷某過程后，它的溫度升一定量理想氣體

2、在經(jīng)歷某過程后，它的溫度升高了，則可以斷定：高了，則可以斷定：（1）該理想氣體系統(tǒng)在此過程中做了功；）該理想氣體系統(tǒng)在此過程中做了功；（2）在此過程中外界對該理想氣體系統(tǒng)做了功；）在此過程中外界對該理想氣體系統(tǒng)做了功；（3）該理想氣體系統(tǒng)的內(nèi)能增加了；）該理想氣體系統(tǒng)的內(nèi)能增加了；（4）在此過程中理想氣體系統(tǒng)既從外界吸了熱，）在此過程中理想氣體系統(tǒng)既從外界吸了熱， 又對外做了正功。又對外做了正功。 以上正確的是：以上正確的是： （A）（）（1），（），（3）；）； （B）（）（2），（），（3）；）； （ C ） （） （ 3 ） ；） ； （ D ） （） （ 3 ） ， （） ， （ 4

3、） ；） ； （E）（）（4）.D 3. 對于理想氣體系統(tǒng)來說，在下列過程中，哪個過對于理想氣體系統(tǒng)來說，在下列過程中，哪個過程系統(tǒng)所吸收的熱量、內(nèi)能的增量和對外做的功三程系統(tǒng)所吸收的熱量、內(nèi)能的增量和對外做的功三者均為負值：者均為負值：（A）等容降壓過程）等容降壓過程 （B）等溫膨脹過程）等溫膨脹過程 （C）絕熱膨脹過程）絕熱膨脹過程 （D）等壓壓縮過程）等壓壓縮過程 D 4. 對于室溫下的雙原子分子理想氣體，在等壓膨脹對于室溫下的雙原子分子理想氣體，在等壓膨脹的情況下，系統(tǒng)對外所作的功與從外界吸收的熱量的情況下，系統(tǒng)對外所作的功與從外界吸收的熱量之比之比 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. 摩爾數(shù)相等的三種理想氣體摩爾數(shù)相等的三種理想氣體 He 、N2 和和 CO2 ，若從同一初態(tài)，經(jīng)等壓加熱，且在加熱過程中三若從同一初態(tài)，經(jīng)等壓加熱，且在加熱過程中三種氣體吸收的熱量相等，則體積增量最大的氣體種氣體吸收的熱量相等，則體積增量最大的氣體是：是： （A） He （B）N2 （C）CO2 （D）三種氣體的體積增量相同）三種氣體的體積增量相同 212122()()22m iiQR TTP VVM A 6. 如圖所示，一定量理想氣體從體積為如圖所

5、示，一定量理想氣體從體積為V1 膨脹到膨脹到V2 ，AB 為等壓過程，為等壓過程，AC 為等溫過程，為等溫過程， AD為絕熱過程，為絕熱過程，則吸熱最多的是：則吸熱最多的是： （A） AB 過程過程 （B）AC 過程過程 （C） AD 過程過程 （D）不能確定）不能確定 D 7. 如圖所示，理想氣體在如圖所示，理想氣體在 的過程中，的過程中， 應(yīng)是：應(yīng)是： （A） 氣體從外界凈吸熱，內(nèi)能增加；氣體從外界凈吸熱，內(nèi)能增加； （B） 氣體從外界凈吸熱，內(nèi)能減少；氣體從外界凈吸熱，內(nèi)能減少； （C） 氣體向外界凈放熱，內(nèi)能增加；氣體向外界凈放熱，內(nèi)能增加； （D） 氣體向外界凈放熱，內(nèi)能減少。氣體向

6、外界凈放熱，內(nèi)能減少。 B 一定量理想氣體，沿著圖中直線狀態(tài)從一定量理想氣體，沿著圖中直線狀態(tài)從 a 變到變到狀態(tài)狀態(tài) b ，則在此過程中，則在此過程中 （A） 氣體對外作正功，向外界放出熱量；氣體對外作正功，向外界放出熱量； （B） 氣體對外作正功，從外界吸熱；氣體對外作正功，從外界吸熱； （C） 氣體對外作負功，向外界放出熱量；氣體對外作負功，向外界放出熱量； （D） 氣體對外作正功，內(nèi)能減少。氣體對外作正功，內(nèi)能減少。 9. 如圖，一卡諾機由原來采用循環(huán)過程如圖，一卡諾機由原來采用循環(huán)過程 a b c d a 改為采用循環(huán)過程改為采用循環(huán)過程 a e f d a ，則循環(huán)過程，則循環(huán)過程

7、 的的PVabcdefT1T2 D （A）凈功增大，效率提高；）凈功增大，效率提高； （B）凈功增大，效率降低；）凈功增大，效率降低；（C）凈功和效率都不變；）凈功和效率都不變； （D）凈功增大，效率不變）凈功增大，效率不變 C 根據(jù)熱力學(xué)第二定律判斷下列哪種說法是根據(jù)熱力學(xué)第二定律判斷下列哪種說法是 正確的是：正確的是：（A）熱量能從高溫物體傳到低溫物體，但不能）熱量能從高溫物體傳到低溫物體，但不能 從低溫物體傳到高溫物體；從低溫物體傳到高溫物體；（B）功可以全部變?yōu)闊幔珶岵荒苋孔優(yōu)楣?；）功可以全部變?yōu)闊幔珶岵荒苋孔優(yōu)楣?；（C）氣體能夠自由膨脹，但不能自由壓縮；）氣體能夠自由膨脹，但

8、不能自由壓縮；（D）有規(guī)則運動的能量能夠變?yōu)闊o規(guī)則運動的能）有規(guī)則運動的能量能夠變?yōu)闊o規(guī)則運動的能 量，但無規(guī)則運動的能量不能夠變?yōu)橛幸?guī)則量，但無規(guī)則運動的能量不能夠變?yōu)橛幸?guī)則 運動的能量。運動的能量。 傳熱傳熱做功做功溫度的變化溫度的變化過程過程填空題填空題1. 要使一熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增加，可以通過要使一熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增加，可以通過 或或 兩種方式，或者兩種兩種方式，或者兩種 方式兼用來完成。熱力學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生方式兼用來完成。熱力學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生 變化時，其內(nèi)能的增量只決定于變化時，其內(nèi)能的增量只決定于 ，而與，而與 無關(guān)。無關(guān)。 124.7-84.352 一氣缸內(nèi)儲有一氣缸內(nèi)儲有 10

9、 mol 單原子分子理想氣體，單原子分子理想氣體，在壓縮過程中，外力做功在壓縮過程中，外力做功 209 J，氣體溫度升高，氣體溫度升高 1 K，則氣體內(nèi)能的增量，則氣體內(nèi)能的增量 E 為為 J，吸收的熱量吸收的熱量 Q 為為 J。209 JW 32mERTMQAE 1/2 23. 16 g 氧氣在氧氣在 400 K 溫度下等溫壓縮，氣溫度下等溫壓縮，氣體放出的熱量為體放出的熱量為 1152 J ，則被壓縮后的氣體，則被壓縮后的氣體的體積為原體積的的體積為原體積的 倍，而壓強為原來倍，而壓強為原來壓強的壓強的 倍。倍。2112lnlnTVPmmQARTRTMVMP過程過程AB 等溫等溫BC 等壓

10、等壓CA 等容等容ABCAQ (J) W (J) E (J)100-42-84h h-1268458100058084031.5%4 一定量的理想氣體作如圖所示的循環(huán)，一定量的理想氣體作如圖所示的循環(huán)，試填入下表內(nèi)各空格應(yīng)有的數(shù)值。試填入下表內(nèi)各空格應(yīng)有的數(shù)值。 QWE()()0ACCBEEEE5810084h5 如圖所示，如圖所示，1 mol 的單原子分子理想氣體的單原子分子理想氣體從初態(tài)從初態(tài)A（ P1 ，V1 ）開始沿如圖直線變化到末）開始沿如圖直線變化到末態(tài)態(tài)B（ P2 ，V2 ）時，）時，其內(nèi)能的改變量為其內(nèi)能的改變量為 ，從外界吸熱為從外界吸熱為 ，對外界作功為對外界作功為 。 )

11、 (231122VPVP) (21122VPVP) (211122VPVP2131()2ER TT 21211()()2WPP VV2221121 11()2PVPVPVPV400一熱機從溫度為一熱機從溫度為 727 oC 的高溫?zé)嵩次鼰?，向的高溫?zé)嵩次鼰?，向溫度為溫度?527 oC 的低溫?zé)嵩捶艧幔魺釞C在最的低溫?zé)嵩捶艧?，若熱機在最大效率下工作，且每一循環(huán)吸熱大效率下工作，且每一循環(huán)吸熱 2000 J， 則則此熱機每一循環(huán)作功為此熱機每一循環(huán)作功為 J。800K11000Kh 卡諾卡諾25%7. 以一定量的理想氣體作為工作物質(zhì)，在以一定量的理想氣體作為工作物質(zhì)，在 P - T圖中經(jīng)圖示的

12、循環(huán)過程。圖中圖中經(jīng)圖示的循環(huán)過程。圖中a b及及 c d為為兩個絕熱過程，則循環(huán)過程為兩個絕熱過程，則循環(huán)過程為 循環(huán)，循環(huán)，其效率為其效率為 。PT（K）dcba300400300K1400Kh 320 K8. 一卡諾熱機在每次循環(huán)中都要從溫度為一卡諾熱機在每次循環(huán)中都要從溫度為 400 K 的高溫?zé)嵩次鼰岬母邷責(zé)嵩次鼰?418 J ，向低溫?zé)嵩捶?，向低溫?zé)嵩捶艧釤?334.4 J ，低溫?zé)嵩吹臏囟葹椋蜏責(zé)嵩吹臏囟葹?。2334.411400418Th 9. 一臺冰箱，放在氣溫為一臺冰箱，放在氣溫為 300K 的房間內(nèi)，冰箱制的房間內(nèi)，冰箱制作一塊作一塊 -13 C的冰塊需從冷凍室內(nèi)取走

13、的冰塊需從冷凍室內(nèi)取走2.09105J的的熱量。設(shè)冰箱為理想卡諾制冷機，則做此冰塊需壓熱量。設(shè)冰箱為理想卡諾制冷機，則做此冰塊需壓縮機做功縮機做功_。 3.22 104J2212QTWTT計算題計算題 11mol 氫氣，在壓強為氫氣，在壓強為 1 atm ，溫度為，溫度為 20 oC 時，時，體積為體積為V0 . 現(xiàn)使氫氣分別經(jīng)如下過程到達同一末態(tài)?，F(xiàn)使氫氣分別經(jīng)如下過程到達同一末態(tài)。（1）先保持體積不變，加熱使其溫度升高到）先保持體積不變，加熱使其溫度升高到80 oC，然后令其作等溫膨脹，直至體積變?yōu)樵w積的兩倍；然后令其作等溫膨脹，直至體積變?yōu)樵w積的兩倍；（2）先使其作等溫膨脹至體積為原

14、體積的兩倍，）先使其作等溫膨脹至體積為原體積的兩倍， 然后保持體積不變，加熱到然后保持體積不變，加熱到 80 oC . 試分別求出上述兩個過程中氣體的吸熱，做功和內(nèi)試分別求出上述兩個過程中氣體的吸熱，做功和內(nèi)能的增量，并作出能的增量，并作出 P-V 圖（氫氣可視為理想氣體）。圖（氫氣可視為理想氣體）。 VP20 C 80 C 解解（1）等容過程等容過程0VA)(12TTCMmEQVV51601246.5 J2R 等溫過程等溫過程0E0022lnVVRTMmAQTTJ 3 .20332ln)80273(31. 81J 3 .2033AJ 8 .3279QJ 5 .1246E（2）等溫過程等溫過程

15、0EJ 7 .16872ln001VVRTMmAQTT等容過程等容過程0VAJ 5 .1246)(12TTCMmEQVVJ 1246.5EJ 1687.7AJ 2934.2Q2. 一定量的單原子分子理想氣體，從一定量的單原子分子理想氣體，從A態(tài)出發(fā)經(jīng)過等壓過態(tài)出發(fā)經(jīng)過等壓過程膨脹到程膨脹到B態(tài)，又經(jīng)過絕熱過程膨脹到態(tài)，又經(jīng)過絕熱過程膨脹到C態(tài)，如圖所示。態(tài)，如圖所示。試求這全過程中，該氣體對外所做的功、內(nèi)能的增量以及試求這全過程中，該氣體對外所做的功、內(nèi)能的增量以及吸收的熱量。吸收的熱量。 P/atmV/m31428ABC解解BBCCP VP V33.49 mBVACTT由圖得，由圖得，()A

16、BPBCQCTT55()1.4910 J2BBAAP VP V全過程：全過程：51.4910 JQ 0E51.4910 JW 3. 圖所示，有一定量的理想氣體，從初狀態(tài)圖所示，有一定量的理想氣體，從初狀態(tài) a（P1,V1）開始，經(jīng)過一個等容過程達到壓強為）開始，經(jīng)過一個等容過程達到壓強為P1/4 的的 b 態(tài)，再經(jīng)過一個等壓過程達到狀態(tài)態(tài)，再經(jīng)過一個等壓過程達到狀態(tài) c ，最后經(jīng)過等溫過程而完成一個循環(huán)。求該循環(huán)最后經(jīng)過等溫過程而完成一個循環(huán)。求該循環(huán)過程中系統(tǒng)對外做的功過程中系統(tǒng)對外做的功 A 和吸收的熱量和吸收的熱量 Q .解：解：設(shè)狀態(tài)設(shè)狀態(tài) c 的體積為的體積為V2 , 由于由于a , c 兩狀態(tài)的溫度相同兩狀態(tài)的溫度相同故故1112214 4PVPVVV ，循環(huán)過程循環(huán)過程0, EQA 而在而在 a b 等容過程中功等容過程中功10A 在在 b c 等壓過程中功等壓過程中功1221113()44PAVVPV 在在 c a 等溫過程中功等溫過程中功 3111211lnln4APVV VPV 12311113 4ln43 4ln4AAAAPVQAPV111p h h 21pPP 設(shè)燃氣渦輪機內(nèi)的理想氣