4.热力学 习题及答案.doc

一、 9选择题（共21分，每题3分）1、1.1mol理想气体从p-V图上初态a分别经历如图所示的(1)或(2)过程到达末态b.已知TaQ20; (B) Q2Q10; (C) Q2Q10; (D) Q1Q20. 2、图(a),(b),(c)各表示连接在一起的两个循环过程,其中(c)图是两个半径相等的圆构成的两个循环过程, 图(a)和(b)则为半径不相等的两个圆.那么: C (A) 图(a)总净功为负,图(b)总净功为正,图(c)总净功为零; (B) 图(a)总净功为负,图(b)总净功为负,图(c)总净功为正;(C) 图(a)总净功为负,图(b)总净功为负,图(c)总净功为零; (D) 图(a)总净功为正,图(b)总净功为正,图(c)总净功为负. 3、如果卡诺热机的循环曲线所包围的面积从图中的abcda增大为abcda,那么循环abcda与abcda所做的净功和热机效率变化情况是: (A)净功增大,效率提高; D (B)净功增大,效率降低; (C) 净功和效率都不变; (D) 净功增大,效率不变. 4、一定量的理想气体分别由图中初态a经过程ab和由初态a 经过程初态acb到达相同的终态b, 如图所示,则两个过程中气体从外界吸收的热量Q1,Q2的关系为 B (A) Q1Q2 ; (B) Q10, Q1Q2 ;(C) Q10,Q10, Q1Q2 . 5、根据热力学第二定律可知: D (A) 功可以全部转换为热,但热不能全部转换为功;(B) 热可以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;(C) 不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程;(D) 一切自发过程都是不可逆的.6、对于理想气体来说,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者均为负值? D (A) 等容降压过程; (B) 等温膨胀过程; (C) 绝热膨胀过程; (D) 等压压缩过程. 7、在下列各种说法中,哪些是正确的? B (1) 热平衡过程就是无摩擦的、平衡力作用的过程.(2) 热平衡过程一定是可逆过程.(3) 热平衡过程是无限多个连续变化的平衡态的连接.(4) 热平衡过程在p-V图上可用一连续曲线表示. (A) (1),(2); (B) (3),(4); (C) (2),(3),(4); (D) (1),(2),(3),(4).8、对于室温下的双原子分子理想气体,在等压膨胀的情况下,系统对外所做的功与从外界吸收的热量之比A/Q等于: D (A) 1/3; (B) 1/4; (C) 2/5; (D) 2/7. 9、在温度分别为 327和27的高温热源和低温热源之间工作的热机，理论上的最大效率为 B (A) 25 (B) 50 (C) 75 (D) 91.74 10、一定量的理想气体，从pV图上初态a经历(1)或(2)过程到达末态b，已知a、b两态处于同一条绝热线上(图中虚线是绝热线)，则气体在 B (A) (1)过程中吸热，(2) 过程中放热 (B) (1)过程中放热，(2) 过程中吸热 (C) 两种过程中都吸热 (D) 两种过程中都放热 二、填空题1、有1mol刚性双原子分子理想气体,在等压膨胀过程中对外做功A,则其温度变化T=_ A/R _;从外界吸收的热量Qp=_7A/2 _.2、一个作可逆卡诺循环的热机,其效率为,它的逆过程的致冷机致冷系数w = T2/(T1-T2),则与w的关系为_.3.一热机由温度为727的高温热源吸热,向温度为527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2000J,则此热机每一循环做功_400_J. 4热力学第二定律的克劳修斯叙述是_热量不能自动地从低温物体传向高温物体开尔文叙述是_不可能把从单一热源吸收的热量在循环过程中全部转变为有用的功，而不引起任何其他物体为生变化_.5、下面给出理想气体状态方程的几种微分形式,指出它们各表示什么过程.(1)pdV=(m/M)RdT表示_等压_过程;(2)Vdp=(m/M)RdT表示_等体_过程;(3)pdV+Vdp=0表示_等温_过程. 6、如图,温度为T0,2T0,3T0三条等温线与两条绝热线围成三个卡诺循环:(1)abcda;(2)dcefd;(3)abefa,则其效率分别为:1=_33.3%_;2=_50% _;3=_ 66.7%_. pVT02T03T0Oabcdef7 理想气体在如图所示a-b-c过程中，系统的内能增量=_0_8.已知一定量的理想气体经历pT图上所示的循环过程，图中过程12中，气体_吸热_（填吸热或放热）。 9、一定量的理想气体,从p-V图上状态A出发,分别经历等压、等温、绝热三种过程由体积V1膨胀到体积V2,试画出这三种过程的p-V图曲线.在上述三种过程中:(1) 气体对外做功最大的是_等压_过程;(2) 气体吸热最多的是_等压_过程. P A V1 V2 V10 1mol双原子刚性分子理想气体，从状态a(p1，V1)沿pV图所示直线变到状态b(p2，V2)，则气体内能的增量=_11、热力学第二定律的开尔文叙述和克劳修斯叙述是等价的,表明在自然界中与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的. 开尔文表述指出了_功热转换_过程是不可逆的,而克劳修斯表述指出了_热传导_过程是不可逆的.12、要使一热力学系统的内能增加，可以通过_做功_或_热传递_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变化时，其内能的改变量只决定于_初末状态_，而与_过程_无关三、判断题1、不规则地搅拌盛于绝热容器中的液体，液体温度在升高，若将液体看作系统，则外界对系统作功，系统的内能增加。答案：对2、热力学系统的状态发生变化时，其内能的改变量只决定于初末态的温度而与过程无关。答案：错3. 处于热平衡的两个系统的温度值相同，反之，两个系统的温度值相等，它们彼此必定处于热平衡。答：对（温度相等是热平衡的必要充分条件）4. 系统的某一平衡过程可用P-V图上的一条曲线来表示。答案：对5.当系统处于热平衡态时，系统的宏观性质和微观运动都不随时间改变。答案：错6.在如图所示的pV图中，曲线abcda所包围的面积表示系统内能的增量 答案：“表示系统内能增量”是错误的，应改正为：“表示整个过程中系统对外所做的净功”7.质量为M的氦气(视为理想气体)，由初态经历等压过程, 温度升高了气体内能的改变为P= (M/Mmol)CP。答案：错 8. 摩尔数相同的氦气和氮气(视为理想气体)，从相同的初状态(即p、V、T相同)开始作等压膨胀到同一末状态则对外所作的功相同。答案：对 三、计算题1、64g的氧气的温度由0升至50,(1)保持体积不变;(2)保持压强不变.在这两个过程中氧气各吸收了多少热量?各增加了多少内能?对外各做了多少功? 解: (1) （2分） （1分） （1分）(2) （2分） （1分） （2分）2、一定量的理想气体经历如图所示的循环过程,AB和CD是等压过程,BC和DA是绝热过程.已知Tc=300K,TB=400K,求此循环的效率. 解 由于 ,（2分） （2分） （1分）根据绝热过程方程得到: （2分） 又 所以 （分）3、一定量的氦气,经如图所示的循环过程.求: (1)各分过程中气体对外做的功,内能增量及吸收的热量;(2)整个循环过程中气体对外做的总功及从外界吸收的总热量. 解 (1) AB过程: （1分） （1分） （1分）BC过程: （1分） （1分）CA过程: （1分） （1分） （1分） (2) 总功 （1分） 总热量 （1分）4、如图所示,abcda为1mol单原子分子理想气体的循环过程,求:(1) 气体循环一次,在吸热过程中从外界共吸收的热量;(2) 气体循环一次对外做的净功;(3) 证明TaTc=TbTd. (1) 过程ab与bc为吸热过程， 吸热总和为 (2) 循环过程对外所作总功为图中矩形面积 W = pb(VcVb)pd(Vd Va) =100 J 5、1mol单原子分子的理想气体,经历如图所示的可逆循环,连接ac两点的曲线的方程为P=p0V2/V02,a点的温度为T0.(1) 试以T0,R表示,过程中气体吸收的热量;(2) 求此循环的效率. 解：设a状态的状态参量为p0,V0,T0,则 （2分） 由 , 则 （1分）又 , 则 (1) 过程 （1分）过程 （1分）过程 （1分） （1分）(2) （2分）6、 如题7-10图所示，一系统由状态沿到达状态b的过程中，有350 J热量传入系统，而系统作功126 J(1)若沿时，系统作功42 J，问有多少热量传入系统?(2)若系统由状态沿曲线返回状态时，外界对系统作功为84 J，试问系统是吸热还是放热?热量传递是多少?题7-10图解：由过程可求出态和态的内能之差 过程，系统作功 系统吸收热量过程，外界对系统作功 系统放热7、 1 mol单原子理想气体从300 K加热到350 K，问在下列两过程中吸收了多少热量?增加了多少内能?对外作了多少功?(1)体积保持不变；(2)压力保持不变解：(1)等体过程由热力学第一定律得吸热 对外作功 (2)等压过程吸热 内能增加 对外作功 8、 1 mol的理想气体的T-V图如题7-15图所示，为直线，延长线通过原点O求过程气体对外做的功题7-15图解：设由图可求得直线的斜率为 得过程方程 由状态方程 得 过程气体对外作功9、 某理想气体的过程方程为为常数，气体从膨胀到求其所做的功解：气体作功10、 设有一以理想气体为工质的热机循环，如题7-17图所示试证其循环效率为答：等体过程吸热 绝热过程 等压压缩过程放热 循环效率 题7-17图 11. 1 mol双原子分子理想气体从状态A(p1,V1)沿p -V图所示直线变化到状态B(p2,V2)，试求： (1) 气体的内能增量(2) 气体对外界所作的功 (3)