4.热力学 习题及答案

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TaQ2>0; (B) Q2>Q1>0; (C) Q20.

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ab’c’da,那么循环abcda

与ab’c’da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①过程ab和由初态a’ 经②过程初态

a’cb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) Q1<0,Q1>Q2 ; (B) Q1>0, Q1>Q2 ;

(C) Q1<0,Q10, Q1

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p－V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． p (B) (1)过程中放热，(2) 过程中吸热． (C) 两种过程中都吸热． a (2) (D) 两种过程中都放热．

b (1)

V O 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ΔT=___ 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η,它的逆过程的致冷机致冷系数w = T2/(T1-T2),则η与w的关系为_____W?1??1_____.

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: η1=___33.3%___;η2=___50% ___;η3=____ 66.7%___.

p a 3T0 b d 2T0 c

f T0 eV O

p7． 理想气体在如图所示a-b-c过程中，系统的内能增量

c?E=___0__ 等温线8.已知一定量的理想气体经历p－T图上所示的循环过程，图中过程1－2中，气体___吸热__（填吸热或放热）。 ab p V1 3 2 OO T

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 V

10． 1mol双原子刚性分子理想气体，从状态a(p1，V1)沿p—V图所示直线变到状态b(p2，V2)，则气体内能的增量

5?E=___?PV22?PV11?____

2

pbaVO11、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．”

padObcV

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?T．气体内能的改变为?EP= (M/Mmol)CP?T。 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) Q?Mi645R?T???8.31?(50?0)?2.08?103J（2分） ?2322?E?Q?2.08?103J （1分）

A?0 （1分）

Mi645?2?8.31?(50?0)?2.91?103J （2分） (2) Q?（+1）?T???2322?E?2.08?103J （1分） A?Q?E?(2.91?2.08)?103?0.83?103J （2分）

2、一定量的理想气体经历如图所示的循环过程,A→B和C→D是等压过程,B→C

和D→A是绝热过程.已知Tc=300K,TB=400K,求此循环的效率.

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