熱力學(xué)習(xí)題(答案)

-.z.9選擇題〔共21分，每題3分〕1、1.1mol理想氣體從p-V圖上初態(tài)a分別經(jīng)歷如下圖的(1)或(2)過程到達(dá)末態(tài)b.Ta<Tb,則這兩過程中氣體吸收的熱量Q1和Q2的關(guān)系是[A](A)Q1>Q2>0;(B)Q2>Q1>0;(C)Q2<Q1<0;(D)Q1<Q2<0;(E)Q1=Q2>0.2、圖(a),(b),(c)各表示連接在一起的兩個(gè)循環(huán)過程,其中(c)圖是兩個(gè)半徑相等的圓構(gòu)成的兩個(gè)循環(huán)過程,圖(a)和(b)則為半徑不相等的兩個(gè)圓.則:[C](A)圖(a)總凈功為負(fù),圖(b)總凈功為正,圖(c)總凈功為零;(B)圖(a)總凈功為負(fù),圖(b)總凈功為負(fù),圖(c)總凈功為正;(C)圖(a)總凈功為負(fù),圖(b)總凈功為負(fù),圖(c)總凈功為零;(D)圖(a)總凈功為正,圖(b)總凈功為正,圖(c)總凈功為負(fù).3、如果卡諾熱機(jī)的循環(huán)曲線所包圍的面積從圖中的abcda增大為ab’c’da,則循環(huán)abcda與ab’c’da所做的凈功和熱機(jī)效率變化情況是:(A)凈功增大,效率提高;[D](B)凈功增大,效率降低;(C)凈功和效率都不變;(D)凈功增大,效率不變.4、一定量的理想氣體分別由圖中初態(tài)a經(jīng)①過程ab和由初態(tài)a’經(jīng)②過程初態(tài)a’cb到達(dá)一樣的終態(tài)b,如下圖,則兩個(gè)過程中氣體從外界吸收的熱量Q1,Q2的關(guān)系為[B](A)Q1<0,Q1>Q2;(B)Q1>0,Q1>Q2;(C)Q1<0,Q1<Q2;(D)Q1>0,Q1<Q2.5、根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知:[D](A)功可以全部轉(zhuǎn)換為熱,但熱不能全部轉(zhuǎn)換為功;(B)熱可以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;(C)不可逆過程就是不能向相反方向進(jìn)展的過程;(D)一切自發(fā)過程都是不可逆的.6、對(duì)于理想氣體來說,在以下過程中,哪個(gè)過程系統(tǒng)所吸收的熱量、內(nèi)能的增量和對(duì)外做的功三者均為負(fù)值"[D](A)等容降壓過程;(B)等溫膨脹過程;(C)絕熱膨脹過程;(D)等壓壓縮過程.7、在以下各種說法中,哪些是正確的"[B](1)熱平衡過程就是無摩擦的、平衡力作用的過程.(2)熱平衡過程一定是可逆過程.(3)熱平衡過程是無限多個(gè)連續(xù)變化的平衡態(tài)的連接.(4)熱平衡過程在p-V圖上可用一連續(xù)曲線表示.(A)(1),(2);(B)(3),(4);(C)(2),(3),(4);(D)(1),(2),(3),(4).8、對(duì)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(duì)外所做的功與從外界吸收的熱量之比A/Q等于:[D](A)1/3;(B)1/4;(C)2/5;(D)2/7.9、在溫度分別為327℃和27℃的高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩粗g工作的熱機(jī)，理論上的最大效率為［B］(A)25％(B)50％(C)75％(D)91.74％10、一定量的理想氣體，從p－V圖上初態(tài)a經(jīng)歷(1)或(2)過程到達(dá)末態(tài)b，a、b兩態(tài)處于同一條絕熱線上(圖中虛線是絕熱線)，則氣體在［B］(A)(1)過程中吸熱，(2)過程中放熱．(B)(1)過程中放熱，(2)過程中吸熱．(C)兩種過程中都吸熱．(D)兩種過程中都放熱．二、填空題1、有1mol剛性雙原子分子理想氣體,在等壓膨脹過程中對(duì)外做功A,則其溫度變化ΔT=___A/R___;從外界吸收的熱量Qp=__7A/2___.2、一個(gè)作可逆卡諾循環(huán)的熱機(jī),其效率為η,它的逆過程的致冷機(jī)致冷系數(shù)w=T2/(T1-T2),則η與w的關(guān)系為__________.3.一熱機(jī)由溫度為727℃的高溫?zé)嵩次鼰?向溫度為527℃的低溫?zé)嵩捶艧?假設(shè)熱機(jī)在最大效率下工作,且每一循環(huán)吸熱2000J,則此熱機(jī)每一循環(huán)做功__400________J.4．熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表達(dá)是_熱量不能自動(dòng)地從低溫物體傳向高溫物體開爾文表達(dá)是_不可能把從單一熱源吸收的熱量在循環(huán)過程中全部轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏玫墓Γ灰鹑魏纹渌矬w為生變化_________________________.5、下面給出理想氣體狀態(tài)方程的幾種微分形式,指出它們各表示什么過程.(1)pdV=(m/M)RdT表示___等壓_________過程;(2)Vdp=(m/M)RdT表示_____等體_________過程;(3)pdV+Vdp=0表示_______等溫_______過程.6、如圖,溫度為T0,2T0,3T0三條等溫線與兩條絕熱線圍成三個(gè)卡諾循環(huán):(1)abcda;(2)dcefd;(3)abefa,則其效率分別為:η1=___33.3%___;η2=___50%___;η3=____66.7%___.ppVT02T03T0Oabcdef7．理想氣體在如下圖a-b-c過程中，系統(tǒng)的內(nèi)能增量=___0__8.一定量的理想氣體經(jīng)歷p－T圖上所示的循環(huán)過程，圖中過程1－2中，氣體___吸熱__〔填吸熱或放熱〕。9、一定量的理想氣體,從p-V圖上狀態(tài)A出發(fā),分別經(jīng)歷等壓、等溫、絕熱三種過程由體積V1膨脹到體積V2,試畫出這三種過程的p-V圖曲線.在上述三種過程中:氣體對(duì)外做功最大的是____等壓______過程;氣體吸熱最多的是___等壓_______過程.PAV1V2V10．1mol雙原子剛性分子理想氣體，從狀態(tài)a(p1，V1)沿p—V圖所示直線變到狀態(tài)b(p2，V2)，則氣體內(nèi)能的增量=_______11、熱力學(xué)第二定律的開爾文表達(dá)和克勞修斯表達(dá)是等價(jià)的,說明在自然界中與熱現(xiàn)象有關(guān)的實(shí)際宏觀過程都是不可逆的.開爾文表述指出了_____功熱轉(zhuǎn)換_______過程是不可逆的,而克勞修斯表述指出了_____熱傳導(dǎo)____________過程是不可逆的.12、要使一熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增加，可以通過_____做功_______或_________熱傳遞______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)生變化時(shí)，其內(nèi)能的改變量只決定于____初末狀態(tài)_____，而與______過程__無關(guān)．三、判斷題1、不規(guī)則地?cái)嚢枋⒂诮^熱容器中的液體，液體溫度在升高，假設(shè)將液體看作系統(tǒng)，則外界對(duì)系統(tǒng)作功，系統(tǒng)的內(nèi)能增加。答案：對(duì)2、熱力學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，其內(nèi)能的改變量只決定于初末態(tài)的溫度而與過程無關(guān)。答案：錯(cuò)3.處于熱平衡的兩個(gè)系統(tǒng)的溫度值一樣，反之，兩個(gè)系統(tǒng)的溫度值相等，它們彼此必定處于熱平衡。答：對(duì)〔溫度相等是熱平衡的必要充分條件〕4.系統(tǒng)的*一平衡過程可用P-V圖上的一條曲線來表示。答案：對(duì)5.當(dāng)系統(tǒng)處于熱平衡態(tài)時(shí)，系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)和微觀運(yùn)動(dòng)都不隨時(shí)間改變。答案：錯(cuò)6.在如下圖的pV圖中，曲線abcda所包圍的面積表示系統(tǒng)內(nèi)能的增量．答案："表示系統(tǒng)內(nèi)能增量〞是錯(cuò)誤的，應(yīng)改正為："表示整個(gè)過程中系統(tǒng)對(duì)外所做的凈功．〞7.質(zhì)量為M的氦氣(視為理想氣體)，由初態(tài)經(jīng)歷等壓過程,溫度升高了．氣體內(nèi)能的改變?yōu)镻=(M/Mmol)CP。答案：錯(cuò)8.摩爾數(shù)一樣的氦氣和氮?dú)?視為理想氣體)，從一樣的初狀態(tài)(即p、V、T一樣)開場(chǎng)作等壓膨脹到同一末狀態(tài)．則對(duì)外所作的功一樣。答案：對(duì)三、計(jì)算題1、64g的氧氣的溫度由0℃升至50℃,(1)保持體積不變;(2)保持壓強(qiáng)不變.在這兩個(gè)過程中氧氣各吸收了多少熱量"各增加了多少內(nèi)能"對(duì)外各做了多少功"解:(1)〔2分〕〔1分〕〔1分〕(2)〔2分〕〔1分〕〔2分〕2、一定量的理想氣體經(jīng)歷如下圖的循環(huán)過程,A→B和C→D是等壓過程,B→C和D→A是絕熱過程.Tc=300K,TB=400K,求此循環(huán)的效率.解由于,〔2分〕〔2分〕〔1分〕根據(jù)絕熱過程方程得到:〔2分〕又所以〔２分〕3、一定量的氦氣,經(jīng)如下圖的循環(huán)過程.求:(1)各分過程中氣體對(duì)外做的功,內(nèi)能增量及吸收的熱量;(2)整個(gè)循環(huán)過程中氣體對(duì)外做的總功及從外界吸收的總熱量.解(1)A→B過程:〔1分〕〔1分〕〔1分〕B→C過程:〔1分〕〔1分〕C→A過程:〔1分〕〔1分〕〔1分〕(2)總功〔1分〕總熱量〔1分〕4、如下圖,abcda為1mol單原子分子理想氣體的循環(huán)過程,求:(1)氣體循環(huán)一次,在吸熱過程中從外界共吸收的熱量;(2)氣體循環(huán)一次對(duì)外做的凈功;(3)證明TaTc=TbTd.(1)過程ab與bc為吸熱過程，吸熱總和為(2)循環(huán)過程對(duì)外所作總功為圖中矩形面積W=pb(Vc－Vb)－pd(Vd－Va)=100J5、1mol單原子分子的理想氣體,經(jīng)歷如下圖的可逆循環(huán),連接ac兩點(diǎn)的曲線Ⅲ的方程為P=p0V2/V02,a點(diǎn)的溫度為T0.試以T0,R表示Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ過程中氣體吸收的熱量;求此循環(huán)的效率.解：設(shè)a狀態(tài)的狀態(tài)參量為p0,V0,T0,則〔2分〕由,則〔1分〕又,則(1)過程Ⅰ〔1分〕過程Ⅱ〔1分〕過程Ⅲ〔1分〕〔1分〕(2)〔2分〕6、如題7-10圖所示，一系統(tǒng)由狀態(tài)沿到達(dá)狀態(tài)b的過程中，有350J熱量傳入系統(tǒng)，而系統(tǒng)作功126J．(1)假設(shè)沿時(shí)，系統(tǒng)作功42J，問有多少熱量傳入系統(tǒng)"(2)假設(shè)系統(tǒng)由狀態(tài)沿曲線返回狀態(tài)時(shí)，外界對(duì)系統(tǒng)作功為84J，試問系統(tǒng)是吸熱還是放熱"熱量傳遞是多少"題7-10圖解：由過程可求出態(tài)和態(tài)的內(nèi)能之差過程，系統(tǒng)作功系統(tǒng)吸收熱量過程，外界對(duì)系統(tǒng)作功系統(tǒng)放熱7、1mol單原子理想氣體從300K加熱到350K，問在以下兩過程中吸收了多少熱量"增加了多少內(nèi)能"對(duì)外作了多少功"(1)體積保持不變；(2)壓力保持不變．解：(1)等體過程由熱力學(xué)第一定律得吸熱對(duì)外作功(2)等壓過程吸熱內(nèi)能增加對(duì)外作功8、1mol的理想氣體的T-V圖如題7-15圖所示，為直線，延長(zhǎng)線通過原點(diǎn)O．求過程氣體對(duì)外做的功．題7-15圖解：設(shè)由圖可求得直線的斜率為得過程方程由狀態(tài)方程得過程氣體對(duì)外作功9、*理想氣體的過程方程為為常數(shù)，氣體從膨脹到．求其所做的功．解：氣體作功10、設(shè)有一以理想氣體為工質(zhì)的熱機(jī)循環(huán)，如題7-17圖所示．試證其循環(huán)效率為答：等體過程吸熱絕熱過程等壓壓縮過程放熱循環(huán)效率題7-17圖11.1mol雙原子分子理想氣體從狀態(tài)A(p1,V1)沿pV圖所示直線變化到狀態(tài)B(p2,V2)，試求：氣體的內(nèi)能增量．氣體對(duì)外界所作的功．氣體吸收的熱量．此過程的摩爾熱容．(摩爾熱容C=，其中表示1mol物質(zhì)在過程中升高溫度時(shí)所吸收的熱量．)