A1热学解答
热学课后习题答案
热学课后习题答案热学课后习题答案热学是物理学的一个重要分支，研究物体的热现象和热力学性质。
在学习热学的过程中，课后习题是巩固知识、提高理解能力的重要途径。
下面将为大家提供一些常见热学课后习题的答案，希望能对大家的学习有所帮助。
1. 一个物体的质量为2kg，温度从20℃上升到50℃，求该物体所吸收的热量。
答：根据热容公式Q = mcΔT，其中Q表示吸收的热量，m表示物体的质量，c表示物体的比热容，ΔT表示温度的变化。
根据题目中的数据，可以计算出ΔT= 50℃ - 20℃ = 30℃。
假设物体的比热容为c = 0.5 J/g℃（根据物质的不同，比热容也不同），将质量转化为克，即2kg = 2000g。
代入公式，可以得到Q = 2000g × 0.5 J/g℃ × 30℃ = 30000 J。
2. 一块铁板的质量为1kg，温度从100℃下降到20℃，求该铁板所释放的热量。
答：同样使用热容公式Q = mcΔT，根据题目中的数据，可以计算出ΔT = 20℃ - 100℃ = -80℃。
根据铁的比热容为c = 0.45 J/g℃，将质量转化为克，即1kg = 1000g。
代入公式，可以得到Q = 1000g × 0.45 J/g℃ × -80℃ = -36000 J。
由于温度下降，所以热量为负值，表示释放的热量。
3. 一杯开水的质量为200g，温度为100℃，将其倒入一个质量为300g的铝杯中，铝杯的初始温度为20℃，求达到热平衡后的最终温度。
答：根据热平衡原理，两个物体达到热平衡时，它们的热量相等。
设最终温度为T℃，根据热容公式，可以得到200g × 1 J/g℃ × (100℃ - T℃) = 300g × 0.9J/g℃ × (T℃ - 20℃)。
化简方程，得到20000 - 200T = 270T - 5400。
解方程，得到T = 40℃。
工程热力学2019试卷A1 试卷标准答案
浙江科技学院2018- 2019 学年第 1 学期 A1 试卷标准答案考试科目 工程热力学 考试方式 闭 完成时限 120分钟 拟题人 许友生 审核人 批准人 2019 年1 月 21 日 机械与能源工程 学院 2017年级 能源与环境系统工程专业命题：一、是非题（每小题1分，共10分）1、孤立系统的熵与能量都是守恒的。
（ 错 ）2、实际气体在压力趋于零的极限状态就成为理想气体。
（ 对 ）3、容器中气体的压力不变则压力表的读数也绝对不会改变。
（ 错 ）4、在T —S 图上，任意二条可逆绝热过程线不能相交。
（ 对 ）5、 再热循环的主要目的是提高汽轮机尾部排汽干度。
（ 对 ）6、一热力循环的热效率都可用η= 1－q2/q1 = 1－T2/T1 计之。
（ 错 ）7、孤立系统达到平衡时总熵达极大值。
（ 对 ） 8、一桶具有环境温度的河水与一杯沸水，前者的可用能大于后者。
（ 错 ） 9、凡符合热力学第一定律的过程就一定能实现。
（ 错 ）10、卡诺循环的热效率仅取决于其热和冷源的温度，而与工质的性质无（ 对 ）二、 选择题（每小题2分，共30分）1、蒸汽压缩制冷系统是( C )A 绝热系统B 孤立系统C 封闭系统D 开口系统 2、当理想气体的密度不变而压力升高时，其比容( C )A 增大B 减少C 不变D 不一定3、当系统从热源吸收一定数量的热量时，工质绝对温度----，则系统熵的变化---- 热量转变为功的 程度----- ( A )A 越高/越小/越大B 越高/越大/越大C 越低/越小/越小D 越低/越小/越大专业班级 学 姓 …………………………………………………………………装订线……………………………………………………………………………………4、强度量与系统的质量-----，-----可加性 ( B )A 有关/不具有B 无关/不具有C 有关/具有D 无关/具有5、下列( B )不是状态参数A 热效率 B内能 C表压力 D质量6、下列参数与热力过程有关的是( B )A 温度B 热量C 压力 D比容7、绝对压力p，表压力Pg，真空度Pv与大气压力Pa之间的关系（以鼓风机为例）( A )①入口处P=Pa-Pv;②出口处P=Pa+Pg；③入口处P=Pa-Pg；④出口处P=Pa+Pv A①、②对 B ③、④对 C ①、④对 D ②、③对8、不考虑化学反应和电磁效应的热力系统，过程的不可逆因素是( A )①耗散效应②不同工质的混合③热传递④膨胀A①② B②③ C③④ D①④9、关于状态变化过程( C )①非静态过程在压容图上无法用一条连续曲线表示；②系统进行了一个过程后，如能使系统沿着与原过程相反的方向恢复初态，则这样的过程称为可逆过程；③内外平衡是可逆过程的充分和必要条件；④只有无摩擦的准静态过程才是可逆过程。
大学物理 热力学基础A1
理想气体内能： 内能是状态参量
E M M
mol
i 2
RT
T 的单值函数。
E ＝ E 2－ E 1 只取决于系
内能的增量
统的始末状态，而与过程无关。
注意：一个内能可以对应多个状态
系统内能改变的两种方式: 做功 热传递
1、 功是能量传递与转化的量度。 功是过程量而非态函数。两个平衡态之间可经历 不同的准静态过程，系统所做的功不同。 2、热量是系统与外界存在温度差而传递的能量
摩尔数为M/Mmol的理想气体在等压过程中吸收的 M 热量 M Q C PT dQ P C P dT
M
mol
M
mol
Q
i 2 2
A
三、比热容比
CP ( i 2 1 )R i2 2 R
CV
i 2
R
（摩尔热容比） 定义比热容比 ：
C
P
CV
1 . 33 i 2 1 . 40 i 1 . 67
V2
PdV
V1
P
A
PdV
V1
功的大小等于
P～V 图上过程曲线 P=P(V)下的面积。 功与过程路径有关。
V1
PdV
B
V2
V1
0
V
对比沿着不同路径从状态A到B所做的功
•公式适用条件:
• (1)准静态过程
(2)外界压力保持恒定情况下的非准静态过 程,此时P应理解为外界压强。
如：气体的自由膨胀过程中，系统对 外作的功A＝0
Q acb A cb
例题： 一定量的理想气体经历acb过程时吸 热500J, 则经历acbda过程时吸热为? P(105Pa) (A) -1200J d (B) 700J 4 a
普通物理A1 热学部分练习
(A) 3 / 10．
(B) 1 / 2．
(C) 5 / 6．
(D) 5 / 3．
［
］
2. (本题 3分)(4047)
气缸内盛有一定量的氢气(可视作理想气体)，当温度不变而压强增大一倍
时，氢气分子的平均碰撞频率 Z 和平均自由程 λ 的变化情况是：
(A) Z 和 λ 都增大一倍．
(B) Z 和 λ 都减为原来的一半．
λ
/ Ar
＝？
20. (本题10分)(4587)
一定量的理想气体，由状态 a 经 b 到达 c．(如图， abc 为一直线)求此过程中
(1) 气体对外作的功； (2) 气体内能的增量； (3) 气体吸收的热量．(1 atm＝1.013×105 Pa)
p (atm) 3a
2
b
1
c
V (L) 0 12 3
11. (本题 3分)(4042)
某气体在温度为 T = 273 K 时，压强为 p=1.0×10−2 atm，密度ρ = 1.24×10−2
kg/m3，则该气体分子的方均根速率为___________． (1 atm = 1.013×105 Pa)
12. (本题 5分)(4682)
将热量 Q 传给一定量的理想气体， (1) 若气体的体积不变，则热量用于________________________．
19. (本题 5分)(4466)
今测得温度为 t1＝15℃，压强为 p1＝0.76 m 汞柱高时，氩分子和氖分子的平 均自由程分别为： λAr ＝ 6.7×10−8 m 和 λNe =13.2×10−8 m，求：
(1) 氖分子和氩分子有效直径之比 dNe / dAr＝？
(2) 温度为 t2＝20℃，压强为 p2＝0.15 m 汞柱高时，氩分子的平均自由程
2009-化工热力学期末考试闭卷A1及答案
南京工业大学化工热力学试题（A1）卷资格（闭）2008~2009年度第二学期使用班级化学工程与工艺专业06级2009.5班级学号姓名成绩1.单项选择题（每题1分，共42分）本大题解答（用A或B或C或D）请填入下表：1．关于建立状态方程的作用，以下叙述不正确的是。
A. 可以解决由于实验的P-V-T数据有限无法全面了解流体P-V-T 行为的问题。
B．可以解决实验的P-V-T数据精确度不高的问题。
C．可以从容易获得的物性数据（P、V、T、x）来推算较难测定的数据（H，U，S，G ）D．可以解决由于P-V-T数据离散不便于求导和积分，无法获得数据点以外的P-V-T的问题。
2．甲烷P c=4.599MPa,处在P r=0.3时，甲烷的压力为。
A．15.33MPa B．2.7594 MPa；C．1.3797 MPa3．理想气体的压缩因子Z=1，但由于分子间相互作用力的存在，实际气体的压缩因子。
A．小于1 B．大于1 C．可能小于1也可能大于14、水处于饱和蒸气状态，其自由度为，如要查询水的饱和蒸气热力学性质表，则需要个独立状态参数的已知条件。
A、0，1B、1，1C、2，1 D. 1，25．剩余性质M R的概念是表示什么差别的。
A．真实溶液与理想溶液B．理想气体与真实气体C．浓度与活度D．压力与逸度6．纯物质在临界点处的状态，通常都是。
A ．气体状态B ．液体状态C ．固体状态D ．气液不分状态7．虚拟临界常数法是将混合物看成一个虚拟的纯物质，从而将纯物质对比态原理的计算方法用到混合物上。
.A ．正确B ．错误8．关于化工热力学研究内容，下列说法中不正确的是（ ）A.判断新工艺的可行性。
B.反应速率预测。
C.化工过程能量分析。
D.相平衡研究9. 对于流体混合物，下面式子错误的是 。
A B 、 i i i V P U H +=C i i i i U U =D 、理想溶液的i i S S = i i G G =10．化学位可表示成四个偏导数形式，每个偏导数都是偏摩尔性质。
第四版传热学第九章习题解答
第九章思考题1、试述角系数的定义。
“角系数是一个纯几何因子”的结论是在什么前提下得出的?答：表面1发出的辐射能落到表面2上的份额称为表面]对表面2的角系数。
“角系数是一个纯几何因子”的结论是在物体表面性质及表面湿度均匀、物体辐射服从兰贝特定律的前提下得出的。
2、角系数有哪些特性?这些特性的物理背景是什么?答：角系数有相对性、完整性和可加性。
相对性是在两物体处于热平衡时，净辐射换热量为零的条件下导得的；完整性反映了一个由几个表面组成的封闭系统中。
任一表面所发生的辐射能必全部落到封闭系统的各个表面上；可加性是说明从表面1发出而落到表面2上的总能量等于落到表面2上各部份的辐射能之和。
3、为什么计算—个表面及外界之间的净辐射换热量时要采用封闭腔的模型?答：因为任一表面及外界的辐射换热包括了该表面向空间各个方向发出的辐射能和从各个方向投入到该表面上的辐射能。
4、实际表面系统及黑体系统相比，辐射换热计算增加了哪些复杂性?答：实际表面系统的辐射换热存在表面间的多次重复反射和吸收，光谱辐射力不服从普朗克定律，光谱吸收比及波长有关，辐射能在空间的分布不服从兰贝特定律，这都给辐射换热计算带来了复杂性。
5、什么是一个表面的自身辆射、投入辐射及有效辐射?有效辐射的引入对于灰体表面系统辐射换热的计算有什么作用？答：由物体内能转变成辐射能叫做自身辐射，投向辐射表而的辐射叫做投入辐射，离开辐射表面的辐射叫做有效辐射，有效辐射概念的引入可以避免计算辐射换热计算时出现多次吸收和反射的复杂性。
6、对于温度已知的多表面系统，试总结求解每一表面净辐射换热量的基本步骤。
答：(1)画出辐射网络图，写出端点辐射力、表面热阻和空间热阻；(2)写出由中间节点方程组成的方程组；(3)解方程组得到各点有效辐射；(4)由端点辐射力，有效辐射和表面热阻计算各表面净辐射换热量。
7、什么是辐射表面热阻？什么是辐射空间热阻？网络法的实际作用你是怎样认识的？答：出辐射表面特性引起的热阻称为辐射表面热阻，由辐射表面形状和空间位置引起的热阻称为辐射空间热阻，网络法的实际作用是为实际物体表面之间的辐射换热描述了清晰的物理概念和提供了简洁的解题方法。
传热学基本题-解答
t = 0.368t0 + 0.632t∞
答案：D
3-2 解析： ln θ = − hA τ ， θ0 ρcV
τ
=
⎛θ
ln
⎜ ⎝
θ
0
⎞ ⎟ ⎠
⎛ ⎝⎜
−
hA ρcV
⎞ ⎠⎟
=
ln
⎛ ⎜⎜⎝
t t0
−tf −tf
⎞ ⎟⎟⎠
⎛ ⎝⎜
−
3h ρcR
⎞ ⎠⎟
ln 70 − 75
τ= −
15 − 75 3× 48
− t2 + δ2
=
t1
− tm δ1
=
tm − t2 δ2
λ1 λ2
λ1
λ2
答案：D
2-11 解析： dc
=
2λins hout
=
2× 0.12 12
= 0.02m =
20mm
答案：B
2
3 非稳态导热
3-1
解析：θ
= θ0
exp(−
hA ρcV
τ)
=
exp(− τ τr
)
；
当τ = τr ， t − t∞ = (t0 − t∞ ) exp(−1) = 0.368× (t0 − t∞ )
气体
0.007--0.17
纯金属的导热系数银>铜>铝>铁，钢铁是合金。 答案：D
1-5 解析：空气热导率随温度升高而增大。 答案：A 。
1-6 解析：一维导热中，傅里叶定律的表达式： q = −λ dt ，或 Φ = −λ A dt
dx
dx
热流密度是单位面积的热流量，在傅里叶定律表述中，与温度梯度成正比，与传热面积无关。
中考物理热学问题(大题培优易错难题)附答案
一、初中物理热学问题求解方法1.如下图,放置在水平地面上的两个均匀实心正方体A和B,物体A、B的边长分别为0.1米和0.2米.物体A的密度为4x103千克/米二物体B的质量为10千克.求：(1)物体A的质量mA.(2)物体B对水平地面的压力片.(3)在保持物体A、B原有放置方式不变的情况下,现将物体A、B各自沿水平方向在上部切去质量为的一局部,使剩余局部对水平地面的压强相等,求切去的质量【答案】(1)4千克(2)98牛(3)2千克【解析】【详解】(1)物体A的质量：加A=P.A V A=4 X 103kg/m3 X (0.1 m)3=4kg ：(2)物体B对水平地面的压力E B等于物体重力大小：FB=GB=〃】Bg= 10kg X 9.8N/kg=98N:(3)A物体的底面积：S A=(0. 1 m)2=0.01 m2,B物体的底而积：SB=(0.2m)2=0.04nr,将物体A. B各自沿水平方向在上部切去质量为的一局部,F根据〃=三,由于物体对水平地而的压力等于剩余局部的重力,因剩余局部对水平地而的压强相等,故有：G. —mg G B 一.mgS A-S B,即：G A〃吆G R-△〃吆 - S B '整理后有：% 一—岂一△加 - ’代入量：4kg -△///0.01m210kg 0.04m2故切去的质量:△z??=2kg.答：⑴物体A 的质量〃】A 为4kg(2)物体B 对水平地而的压力F B 为98N ；(3)在保持物体A. B 原有放置方式不变的情况下,现将物体A. B 各自沿水平方向在上部切 去质量为△出的一局部,使剩余局部对水平地面的压强相等,切去的质量△帆=2kg.2.探究水沸腾时温度变化的特点：甲 乙 丙⑴如图甲、乙所示,是小明同学在实验中,用数码相机拍摄的水沸腾前和沸腾时的两张照 片,其中 是水沸腌时的情况；⑵实验前,向烧杯中倒入热水而不是冷水,这样做是为了:⑶由实验数据绘制出温度随时间变化的图像,如图丙所示.根据记录的数据,水的沸点是℃；可得出水沸腾时温度变化的特点：不断吸热,温度 O【答案】甲缩短实验加热时间98不变 【解析】 【分析】 【详解】(1)口］水沸腾时,烧杯中水的温度是均匀的,气泡上升时,受到水的压强越来越小,那么气 泡体积会变大,从甲、乙两图可以看到,甲是水沸腾时的情况.⑵⑵实验前,向烧杯中倒入热水而不是冷水,由于冷水加热,需要更长时间才能到达想要 的温度,用热水会缩短实验加热时间.⑶⑶从图丙可以看到,第4min 开始,水的温度保持在98℃不变,可以推测水的沸点是 98℃O［4］可得出水沸腾时温度变化的特点：不断吸热,但是温度保持不变.3.为了比拟“沙子和水的吸热本领的大小〞,小明做了如下图的实验：在两个相同的烧 杯中分别装好沙子和水,并在上方盖好玻璃片,用两个相同的酒精灯对其加热,实验数据 记录如下表所示：质量/g温度升高10C 所需的时间/S温度升高204C 所需的时间/s温度升高30c 所需的时间/s沙子30 64 89 124水30961632208 10 时向/min0 2 4 60098969492908K温度⑴在此实验中,用加热时间的长短来表示物质;⑵实验过程中要不断的用玻璃棒搅拌,目的是:⑶分析表中的实验数据可知：质量相同的水和沙子,升高相同的温度时,水吸收的热量 (选填“大于〞或“小于〞)沙子吸收的热量：⑷如果加热相同的时间,对于质量相同的水和沙子,(选填“沙子〞或“水〞)升高的温度更高；(5)实验过程中,观察到装水的烧杯上方的玻璃片上有水珠出现, (选填“沙子〞或“水〞)上方的玻璃片温度更高,原因是__________________ ;⑹实验中有些同学发现,刚开始加热时,出现了沙子的温度反而比拟低的情况,你认为可能的原因是：.【答案】吸收热量的多少物质受热均匀大于沙子水水蒸气液化放热水的导热性能比沙子的导热性能好【解析】【分析】(1)我们使用相同的酒精灯通过加热时间的长短来比拟吸热多少,这种方法叫转化法；(2)为使受热均匀,实验过程中要不断的用玻璃棒搅拌；(3)由表中数据分析答复；(4)由(3)推理答复：(5)分析装水烧杯上方的玻璃片内侧水珠的形成原因,利用液化放热的原理进行解释：⑹从水和沙子导热性能不同分析.【详解】(1)口］根据转换法,在此实验中,用加热时间的长短来表示物质吸收热量的多少；⑵⑵实验过程中要不断的用玻璃棒搅拌,目的是物质受热均匀：(3)［引分析表中的实验数据可知：质量相同的水和沙子,升高相同的温度时,水加热的时间长,根据转换法,即水吸收的热量大于沙子吸收的热量；(4)［4开宗3)的结论：质量相同的水和沙子,升高相同的温度时,水加热的时间长,推理有：如果加热相同的时间,质量相同的水和沙子,沙子升高的温度更高；〔5〕⑸⑹装水烧杯上方的玻璃片内侧的小水珠是由于水蒸发形成的水蒸气遇冷液化形成的, 而液化时要放热,所以烧杯上方的玻璃片温度比拟高：〔6［7］〕实验中有些同学发现,刚开始加热时,出现了沙子的温度反而比拟低的情况,可能的原因是：由于水的导热性能比沙子的导热性能好,所以刚开始加热时,水升温快.4.在探究“比拟不同物质吸热的情况〞的实验中,实验装置如下图.〔1〕实验中应量取质量的甲、乙两种液体,分别倒入相同的烧杯中.〔2〕实验过程中温度计的玻璃泡不要碰到烧杯和o〔3〕用相同规格的电加热器加热甲和乙两种液体,使它们升高相同的温度,通过来比拟甲和乙两种液体吸收热量的多少.〔4〕实验记录的数据如下表所示,分析实验数据可知〔选填“甲〞或“乙〞〕物质的吸热水平强.〔5〕以下事实能用上述实验数据得出的结论解释的是.A.沿海地区昼夜温差会比内陆地区小B.用盐水腌蛋,一段时间后蛋会变咸C.长期堆放煤的水泥地面变成黑色D.夏大给教室洒水,感觉凉爽【答案】相同电加热器加热时间甲A【解析】【分析】〔1 〕根据限制变量法分析甲、乙两种液体质量的关系：〔2〕根据温度计的使用方法分析温度计的玻璃泡不要碰到哪些地方；〔3 〕使用相同的加热器通过加热时间的长短来比拟吸热多少,这种方法叫转化法；〔4〕使相同质量的不同物质升高相同的温度,比拟吸收的热量〔即比拟加热时间〕,吸收热量多的吸热水平强；〔5〕水的比热容较大,与其它物质相比,吸收相同的热量,升高的温度较低.【详解】根实验中应量取质量相同的甲、乙两种液体,分别倒入相同的烧杯中；⑵⑵实验过程中温度计的玻璃泡不要碰到烧杯和电加热器；〔3乂3］用相同规格的电加热器加热甲和乙两种液体,使它们升高相同的温度,通过加热时间来比拟甲和乙两种液体吸收热量的多少；(4)[4]由实验数据可知,加热相同的时间,甲升高的温度比乙升高的温度要低一些,甲物质的吸热水平强；(5)A,沿海地区昼夜温差会比内陆地区小,是由于水的比热容较大,故A符合题意：B.用盐水腌蛋,一段时间后蛋会变咸,属于扩散现象,故B不符合题意：C.长期堆放煤的水泥地而变成黑色,属于扩散现象,故C不符合题意：D.夏天给教室洒水,感觉凉爽,是由于蒸发吸热,故D不符合题意.应选A.5.为了探究液体温度升高时吸收热量的多少与哪些因素有关,某同学做了如下实验：在四个相同的烧杯中分别盛有水和煤油,用同样的加热器加热.下表是所有的实验记录,根据实验记录答复以下问题.(1)分析比拟烧杯的实验记录(选填烧杯号),可得出的初步结论是：在质量和升高的温度都相同时,不同物质吸收的热量不同.(2)分析比拟①②两烧杯的实验记录,可得出的初步结论是：；分析比拟③④两烧杯的实验记录,可得出的初步结论是：o(3)结合(1)(2)中的结论,然后综合归纳可得出,物体温度升高时吸收热量的多少与、、有关系,【答案】①③同种物质升高相同的温度时,质量不同吸收的热量不同同种物质质量相同时,升高的温度不同吸收的热量不同物质的种类质量升高的温度【解析】【分析】(1)探究物质吸收的热量与种类有关,保持质量和升高的温度相同,物质的种类不同,分析比拟哪两个烧杯；(2)比拟①②两烧杯,同种物质,质量不同,升高的温度相同,吸收的热量不同,分析吸收的热量与哪个因素有关；比拟③④两烧杯,同种物质,质量相同,升高的温度不同,吸收的热量不同,分析比拟吸收的热量与哪个因素有关：(3)根据(1) (2)中的结论,综合归纳可得出,物体温度升高时吸收热量的多少与什么有关系.【详解】⑴田①杯的质量是300g,升高10℃用的时间是12min ,③杯的质量是300g,升高10℃用的时间是6min,而每分钟吸收的热量是相等的,说明在质量和升高的温度都相同时,不同物质吸收的热量不同；⑵⑵①②两烧杯,同种物质,质量不同,升高的温度相同,吸收的热量不同,说明同种物质升高相同的温度时,质量不同吸收的热量不同：网③④两烧杯,同种物质,质量相同,升高的温度不同,吸收的热量不同,说明同种物质质量相同时,升高的温度不同吸收的热量不同：⑶⑷⑸[6]综合上述结论,物体温度升高时吸收的热量的多少与物质的种类、物体的质量、升高的温度都有关系.【点睛】此题考查比热容的概念,需要知道限制变量法就是在研究和解决问题的过程中,对影响事物变化规律的因素和条件加以人为限制,只改变某个变量的大小,而保证其它的变量不变,最终解决所研究的问题.6.下表为现在家庭、宾馆常用的无线电水壶(一种在倒水时导线脱离,用电加热的方便水壶)的铭牌,某同学用这种电水壶烧开水,他将水放至最大容量,测得水的初温是20℃,通电6分钟后水恰好沸腾(在一个标准大气压下),试通过计算,答复以下问题：⑴该电水壶是利用电流的效应工作的；⑵该电水壶正常工作时的电流及电热丝的电阻：⑶这段时间水吸收的热量；[水的比热容C = 4.2X1O3J/(kg ・℃)]⑷现测得电源电压为200V,求此时电水壶的工作效率.(计算结果保存两位有效数字)【答案】⑴热；(2)5.5A, 40Q；(3)3.36X105J; (4)93%【解析】【详解】解：(1)电水壶是利用电流通过导体时,使导体产生热量来工作的,是电流的热效应.⑵根据P = U/可得,此电水壶正常工作时的电流P 1210WI = — = ----------- = 5.5AU 220V由尸二 J可得,电热水壶的电阻R八U2 (220V)2…R =——= -- -------- =40QP 1210W⑶水的质量〃2水=p,y水= lxlO3kg/m3 xlx l(r" m3 = 1kg水在1个标准大气压下的沸点r = 100℃,烧开时吸收的热量Q 女=(r-r 0) = 4.2x 103J/(kg• ℃)x 1kgx(100℃-20℃) = 3.36xlO 5J⑷当电压U' = 200V 时,消耗的电能卬=吟=幽匕 x360s = 3.6xl05JR 40Q此时电水壶工作的效率7； = —xl00% =\"如."X100% = 93% W2.64x10」答：⑵该电水壶正常工作时的电流为5.5A,电热丝的电阻为40Q ：⑶这段时间水吸收的热量3.36 X1O 5J ：(4)此时电水壶的工作效率93%.7.为检测某汽车发动机的工作性能,现使汽车在平直公路上从静止开始做直线运动,保持 发动机输出功率恒定为6xl(/W,汽车行驶过程中所受阻力大小不变,其7图像如图所 示,在第10s 末开始匀速行驶,经测试,消耗5.8kg 的汽油可以使汽车匀速行驶53.36km, 汽油完全燃烧放出的热量40%用来驱动汽车行驶,(汽油的热值为4.6xl07j/kg),在检测 过程中.(1)前10s 发动机做多少功？ (2)汽车受到的阻力多大？ (3)汽车匀速行强的速度多大？【答案】(l)6xl05j ： (2)2000N ； (3)30m/s. 【解析】【详解】⑴前10s 发动机做的功W=Pf=6xlO 4Wx 10s=6xl05J ； (2)5.8kg 的汽油完全燃烧放出的热量 Q=n7q=5.8kgx4.6xl07J/kg=2.668xl08J, 牵引力做的功 Wi= Qo=2.668xlO 8Jx4O%=l.O672xlO 8J,牵引力r叱 1.0672xl08J s 53.36x10 m汽车在该平直的公路上匀速行驶时,汽车受到的阻力与牵引力是一对平衡力,大小相等, 阻力>F=2000N ：⑶汽车的功率W FsP=——=—=Fv,t t汽车匀速行驶的速度P 6X104W“1v= — = ---------- =30m/SoF 2000N答：⑴前10s发动机做功6xl05j；⑵汽车受到的阻力是2000N；⑶汽车匀速行驶的速度30m/s o8 .如图甲所示为大家常见的普通煤炉,通过燃烧煤将壶中的水进行加热.为提升煤炉效率,某大学创意小组设计了双加热煤炉,如图乙所示,在炉壁的夹层中也参加水,在给壶中水加热的同时,也给炉壁夹层中的水加热.现在1标准大气压下,壶中装有质量为4.5kg 温度为20c的水,己知q«=3xlO7J/kg, c ^=4.2xlO3J/(kg*℃),求：⑴如果烧开壶中的水,需要吸收多少热量？⑵甲图煤炉烧水效率为28%,假设用甲图煤炉烧开壶中的水,需要完全燃烧煤的质量是多少？⑶在乙图煤炉加热过程中,在消耗等量煤的情况下,除烧开壶中的水外,还可把炉壁夹层中10kg的水从20℃加热至40℃,那么改良后乙图煤炉的烧水效率是多大？【答案】(1)1.512X106J； (2)0.18kg； (3)43.56%»【解析】【分析】⑴知道水的质量、水的初温和末温、水的比热容,利用吸热公式求水吸收的热量；⑵知道普通煤炉的烧水效率,利用〃 = Mxl00%可得煤完全燃烧放出的热量：煤的热值,利用.放="困可得普通煤炉完全燃烧煤的质量：⑶由题知,双加热煤炉还可额外把炉壁间10kg水从20℃加热至40C,根据吸热公式求出炉壁间水吸收的热量：由题意可知,壶内水吸收热量不变,那么可求出双加热煤炉中水吸收的总热量〔有用能量〕：由题意可知,双加热煤炉中煤完全燃烧放出的热量不变,再利用效率公式求出改良后乙图煤炉的烧水效率.【详解】⑴1标准大气压下水的沸点为100℃,把壶内20°C, 4.5kg水烧开,水吸收的热量：Q& = c 水吗; 3= 4.2 x 1 炉J/〔kg ℃〕 x 4.5kg x 〔100℃—20℃〕 = 1.512 x 1 °6 J ：⑵普通煤炉的烧水效率为28%,由〃=*x 100%可得煤完全燃烧放出的热量：.吸1.512X106J6Q 放=--= --------------- =5.4X106J T7 28%由.放=mq可得需要完全燃烧煤的质量:.放_5.4X106Jm /- ----------------- =—= 0.18kg：q 3xioJ⑶改良后乙图双加热煤炉还可额外把炉壁间10kg水从20℃加热至40℃,那么炉壁间水吸收的热量：.=C水心= 4.2X1 J/〔kg- ℃〕X10kgX〔40℃-20℃〕 = 8.4X105J , 而壶内水的初温、末温以及质量均不变,那么壶内水吸收热量不变,那么双加热煤炉中水吸收的总热量：“ =0% +3=1.512x106J+8.4x105J = 2.352 xlO6J, 由题意可知,双加热煤炉与普通煤炉消耗煤的质量相等,那么这些煤完全燃烧放出的热量不变,那么双加热煤炉的烧水效率：,.吸总2.352 xlO6J 4〞.-n = --------- =-------------- ：— xl00%-43.56%o.放5.4X106J答：〔1〕如果烧开壶中的水,需要吸收L512xl06j热量；〔2〕需要完全燃烧煤的质量是0.18kg：⑶改良后乙图煤炉的烧水效率是43.56%.9 .小明探究水沸腾时的特点,实验装置如下图,〔1〕加热一定时间后,温度计的示数如下图,此时水的温度为℃：〔2〕当观察到如图中的图时,说明水已沸腾：b图中气泡上升的过程逐渐变小,发生的物态变化是:〔3〕水在沸腾过程中虽然温度不再升高,但酒精灯要持续加热,这说明液体在沸腾过程中要:【答案】89： a：液化：吸热；Ao【解析】【分析】此题考查探究水沸腾实验的仪器、实验现象及图象处理.【详解】〔1〕口］由图可知,温度计的读数是89℃：⑵⑵水沸腾时,水泡上升变大,到水面破裂开,由此可知a图时,水已沸腾：［3］b图中,气泡在上升过程中,变小,最后消失了,是气泡中的气体在上升过程中遇到的水温度比拟低,气体遇冷液化变成了液体,故是液化过程；〔3乂4］水在沸腾时,虽然温度保持不变,但要继续吸热；⑷⑸水在沸腾前,吸热温度升高,沸腾时,吸热温度保持不变,直到水全部汽化,满足这些描述的是A.10 .某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为Sm?, 一个冲程活塞在气缸中移动的距离是Lm,满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为PkPa,飞轮Is转动N周,当汽油机满负荷工作时〔不计摩擦与机器散热〕,lh消耗汽油VL〔汽油密度为pkg/n?,汽油热值为qJ/kg〕求：⑴汽油机的功率：⑵汽油机的效率._ _ , _ \.Sx\0' pSLN ,［答案】⑴ 500pSLN W：〔2〕 ------ ------- x 100% .似q【解析】【详解】〔1〕燃气对活塞的平均压力F=p X 103Pa X Sm2=pS X103N,一个做功冲程中燃气对活塞做的功W=FL=pSLX J,N飞轮每转两圈对外做功一次,所以1s内飞轮转N周,对外做功二次,所以1s内,燃气对2活塞做的总功N w N卬总=WX —= pSLX 103X — J= 500pSLN J,2 2汽油机的功率尸=区=弛四Woo四w；t Is(2)消耗VL汽油放出的热量Q收二利汽泊q汽由二p汽油V八泊q汽肝pl/q X 10 3J,汽油机lh做的功W 尊.P X 3600s= 1.8X106pSLN J,汽油机的效率W〞1.8X106/7SZ J VJ L8x16) pSLNn=-^ = --------------- ——xlOO%= -------------------- - ----- X100%..放pVqx\O-3J pVq答：⑴汽油机的功率是5OO〃SZWW：⑵汽油机的效率是以UU必x 100% .似qii.戴眼镜的人从室外进入温暖的室内,镜片上会出现“水雾〞,以下现象中的物态变化与“水雾〞的形成相同的是( )A.饮料中的冰块逐渐变小B.北方冬天植物上的雾淞C,蒸锅上方生成的“白气〞D.寒冬,室外冰冻的衣服逐渐变干【答案】C【解析】【分析】【详解】戴眼镜的人从室外进入温暖的室内,镜片上会出现“水雾〞,这是眼镜温度较低,而室内水蒸气温度较高,水蒸气接触到眼镜时,会放出热量降温,液化成小水珠,附在眼镜上.A.饮料中的冰块逐渐变小,这是冰块吸热熔化成水,A项不合题意：B.雾淞是由于空气中的水蒸气凝华形成的固态小冰晶,B项不合题意：C,蒸锅上方生成的“白气〞,这是水蒸气液化形成的小水珠,选项C符合题意：D.寒冬,室外冰冻的衣服逐渐变干,这是衣服上的固态冰升华成水蒸气,D项不合题意. 应选C.12 .有一只不准的温度计,它的刻度是均匀的,但放在冰水混合物中,显示为2℃,放在1 标准大气压下的沸水中,显示为98℃,把它放在某液体中显示为30℃,那么实际的温度是多少？〔计算结果保存一位小数〕【答案】29.2℃【解析】【详解】由题意可知温度计每一刻度表示的温度是100℃-0℃ 25 ---------- =—C98℃-2℃ 24当温度计显示的温度是30℃时,实际的温度是^-℃x〔30℃-2℃〕+ 0℃«29.2℃答：把它放在某液体中显示为30℃,那么实际的温度约是29.2℃.13 .旅游时,小华用“小米8〞与同学联络,通话时声音信息在空中的传播速度是m/s：同学帮小华拍了一张照片,小华在水中的“倒影〞清楚可见,拍照时水中的“倒影〞是由于光的形成的,照片中小华的倒影局部〔选填“是〞或“不是〞〕实际光线进入镜头形成的：“小米8〞的散热材料是石墨烯晶体,石墨烯〔选填“有〞或“没有〞〕固定的熔点；石墨烯的比热容为1.4xlO3J/〔kg-℃〕,那么200g的石墨烯温度升高10℃,吸收的热量是__________________________________ Jo【答案】3x10s反射是有2.8x103 【解析】【分析】【详解】⑴通话时声音信息是通过电磁波传播的,不是声波,所以它的传播速度是3xl0、i/s. ⑵⑶拍照时水中的“倒影〞是由于光的反射形成的：照片中小华的倒影局部是由水面反射的光线进入镜头形成的,这是实际光线.⑷石墨烯晶体是晶体,有固定的熔点.⑸根据热量的计算公式可知,200g的石墨烯温度升高10℃,吸收的热量是Q = cmAi = 1.4xl03J/〔kg •℃〕x 0.2kg xl0℃ = 2.8x!03J14 .国家“学生饮用奶方案〞交流会在福建省福州市召开,如所示是一种学生饮用奶,它的净含量为200 mL,假设它的密度为1.25x103 kg/n?,比热容为4.0x103〃&皆.0 ,冬天饮用时把它从10 ℃加热到40 °C需要吸收J的热量：在加热过程中,温度升高,内能〔选填“增加〞或“降低〞〕.【答案】3x104增加【解析】【分析】【详解】⑴牛奶的体积为V=200mL=2xl0-4m3牛奶的质量为m = pV=1.25 x IO3 kg/m5 x 2 x 10 4 m3=O.25kg牛奶吸收的热量Q 收=cm Al=4 x 103 J/ (kg - ℃) x 0.25kg x (40 ℃-10 ℃)=3xlO4J那么牛奶吸收的热量为3xl0d J o⑵在加热牛奶的过程中,牛奶由于吸收热量,所以内能增加.15 .如下图,在大玻璃瓶与小玻璃瓶内各装入适量的水,将小瓶瓶口向下放入大瓶,使小瓶恰好悬浮.塞紧大瓶瓶塞,用气筒向大瓶内打气,小瓶会 (选填“下沉〞、“上浮〞或“继续悬浮〞)：继续打气直到瓶塞跳起,此过程中的能量转化与四冲程汽油机的【分析】【详解】⑴由题意可知,小瓶相当于一个“浮沉子〞,其原理为：用气筒向大瓶内打气,大瓶内水而上方气压增大,将压强传递给水,水被压入小瓶中,将小瓶中的空气压缩,这时小瓶里进入一些水,其重力增加,大于它受到的浮力,就向下沉.⑵当瓶塞跳起时,此过程大瓶上方的气体对瓶塞做功,大瓶内气体的内能减少,瓶塞的机械能增大,即内能转化为机械能,又由于汽油机的做功冲程的能量转化也是内能转化为机械能,所以此过程中的能量转化与四冲程汽油机的做功冲程相同.16 .质量相等的两金属块A和B长时间放在沸水中,将它们从沸水中取出后,马上分别投入甲、乙两杯质量和温度都相同的冷水中.不计热量损失,当甲、乙两杯水的温度不再升高时,发现甲杯水的温度低于乙杯水的温度,两杯水吸收的热量Q〞,—Q/.,两金属块比热容CA―CB(均选填或"=") 【答案】< <【解析】【详解】⑴当甲、乙两杯水的温度不再升高时,到达热平衡,金属块的末温等于水的末温,由于此时甲杯水的温度低于乙杯水的温度,所以金属块A的末温比金属块B的末温低；两金属块使水温升高,甲杯水的温度低于乙杯水的温度,那么甲杯水升高的温度小,而两杯水的质量相同,由.啜可知甲杯里的水比乙杯里的水吸收的热量少,即.甲V.乙；⑵两金属块都从沸水中取出、初温f相同,对于金属块A来说有：C A"?A〔f"A〕=C木出水〔以4水初〕…①对于金属块B来说有：〔"B〕=C 〞1次〔也4次初〕…②因水的质量相同,由①②得到C A«一一〕_,一’—初,〔' — %〕" —'水初,A V,H,t\-t水初V,B-f木初,故CA 〔t-tA〕 <CB〔"B〕>由于“A > "B,所以CA<CB.17 .柴油机和汽油机在一个工作循环中的四个冲程完全相同的冲程是〔〕A.吸气、压缩B.压缩、排气C.吸气、压缩、排气D,排气【答案】D【解析】【详解】吸气冲程中,汽油机吸入的是汽油和空气的混合气体,柴油机吸入的只有空气,所以吸气冲程不同；柴油机属于压燃式点火,所以在压缩冲程中,柴油机比汽油机压缩程度高,所以压缩冲程不同；汽油机气缸顶部有个火花塞,柴油机气缸顶部有个喷油嘴,柴油机采用压燃式点火,汽油机采用点燃式点火,所以做功冲程不同；排气冲程只是将废气排出,所以柴油机和汽油机在一个工作循环中的四个冲程完全相同的冲程是排气冲程；通过以上分析可知,应选D.18 .以下关于内能说法正确的选项是〔〕A. 0℃的物体内能为零B.热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递C.温度高的物体比温度低的物体内能大D.物体内能增大,温度可能不变【答案】D【解析】【详解】A . 一切物体,不管温度上下,都具有内能,所以0℃的物体内能不为零,A错误；B .热量总是从温度高的物体向温度低的物体传递,内能大的物体温度可能较低,那么热量就可能是从内能小的物体向内能大的物体传递,B错误：C.温度高的物体内能不一定大,内能还和质量、状态有关,C错误：D.物体内能增大,温度可能不变,比方说0℃的冰熔化为0℃的水后,质量不变,温度不变,但是吸收了热量,内能变大,D正确.19.用两只相同的电加热器,分别给相同体积的水和某种油加热,在开始和加热3min时, 分别记录的数据如下表所示.夕水= 1.0xl〔〕3kg/m3, c,K = 4.2xlO3J/〔kg-e C〕, p油=0.8xl〔〕3kg/m3,加热的效率都为90%,油的末温没有到达它的沸点,以下说法正确的是〔〕A.由于这种油升温比拟快,所以它的比热容比水大B.这种油的比热容为2.1xl〔〕3j/〔kg二C〕C.这种油的比热容为L68xl03j/〔kg二C〕D.加热效率没有到达100%,是由于有一局部能量消失了【答案】B【解析】【详解】ABC.取两种液体都加热了3分钟为研究对象,由于是用的两个相同的电加热器,且加热效率都为90%,所以Q水=Q油»设它们的体积为匕那么水的质量：根水=p^y油的质量：加油=月,.水夕水K水T.〕= °油'油一 "〕代入数据：4.2xlO3J/ (kgeDxl.0xl03kg/m3x(28'C-18C) = c汕x0.8x 10,kg/m'x(43C-18*C) 解得：c,l; =2.1xlO3J/ (kg»℃)故AC项错误、B项正确；D.由能量守恒定律可知,能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到别的物体：在转化和转移过程中其总量不变.故D项错误.20.如图甲是一款便携式电火锅,图乙是其简化电路图.小、心均为电热丝,电火锅有加热和保温两个档,加热功率为440W,保温功率为110W.求：⑴加热档工作时,电路中的电流是多少？⑵电热丝色的阻值是多少？⑶假设不计热量损失,该电火锅正常工作,把质量为0.55 kg、初温为20℃的水加热到100℃,需要多少秒？[c,x=4.2xlO3J/(kg-℃)]【答案】⑴2A；⑵33OQ：⑶420s【解析】【分析】【详解】U2⑴根据p =——可知,当电阻较小时,电功率较大,这是加热档,从图乙可以看到,开关R连接1,电路中的电流是一心热_44.\口_加热U 220VU1⑵根据P =匕-可知,电热丝自阻值大小是RU1 (220VVR、=——=- ---------- - = 110Q身感440WU2当开关连接2时,生、生串联接在电路,这是保温档,根据P = ——可知,电路中的总电R阻是。
热学第一章习题参考答案
热学习题答案第一章：温度和状态方程(内容对应参考书的第一、二章)1．（P 32.14）水银压强计中混进了一个空气泡，因此它的读数比实际的气压小，当精确的压强计的读数为mmHg p 7680=时，它的读数只有mmHg h 7480=，此时管内水银面到管顶的距离为mm 80。
问当此压强计的读数为mmHg h 734=时，实际气压应是多少。
设空气的温度保持不变。
解：设管子横截面积为s ，对应气压计读数为mmHg h 7480=和mmHg h 734=时的压强为1p 和2p ，由力学平衡条件可知mmHg h p p 20748768001=-=-=，h p p -=2温度保持不变，可知 2211V p V p =，其中lS V =1，()S h h l V -+=02 则 ()mmHg hh l lh p h p 75114808020734000=+⨯+=-+-+=。
2．（P 34.21）一打气筒，每打一次气可将原来压强为atm p 0.10=，温度为C t ︒-=0.30,体积l V 0.40=的空气压缩到容器内。
设容器的容积为l v 3105.1⨯=，问需要打几次气，才能使容器内的空气温度为C t ︒=45，压强为atm p 0.20=。
解：假设容器中原没有气体，需要打n 次，才能达到要求。
根据理想气体状态方程，有TpVT nV p =000 其中 K K t T 270273327300=+-=+=，K K t T 31827345273=+=+=带入数值，有318105.10.22700.40.13⨯⨯=⨯n ，得 637=n 。
3．（P 35.27）已知氮气初始状态：C t ︒=200,atm p 0.10=,30500cm V =，末态3200cm V =，atm p O 0.12=解：根据同温下理想气体的过程状态方程V P V P 100=, 得()atm V V p p 5.22005000.1001=⨯==，即()atm p N 5.22= 又根据道尔顿分压定律，有 ()atm p p p O N 5.315.222=+=+=即为混合气体的压强。
热学教程习题参考解(第一章)
《热学教程》习题参考答案第一章 习 题1-1. 试利用阿伏伽德罗常数的数值,计算铀238()U 238的原子质量.(答:251095.3-⨯kg)解：由铀的摩尔质量为mol /kg 102383-⨯=μ和阿伏伽德罗常数-123A mol 10022.6⨯=N 可知，铀原子的质量应为 ()()kg 10952.310022.61023825233A --⨯=⨯⨯=N μ.1-2. 试求3m 1水中含有的水分子数.(答:328m 1035.3-⨯)解:设水的分子质量为m ，密度为ρ,则水的数密度为 ()()μρρA N m n ==,式中的μ和A N 分别是水的摩尔质量和阿伏伽德罗常数.故可得3m 1水中含有的分子数为()3-283233m 1055.3101810022.610⨯=⨯⨯⨯=-n . 1-3. 历史上摄氏温标规定：测温属性x 随温度t 作线性变化，即t = a x +b .再规定：冰点温度t = 0℃,汽点温度t = 100℃.若用i x 和s x 分别表示在冰点和汽点时x 的值,试求上式中的常数a 和b.(答：a =i s i i s x x x x x --=-100b 100,)解：测温属性随温度作线性变化：b ax t +=，故有 b ax b ax s i +=+=100,0. 联立解此两方程，可得解：i s i i s x x x b x x a --=-=100,100.1-4. 定容气体温度计的测温泡浸在水的三相点槽内时,其中气体压强为0.0658atm,问:(1)用温度计测量300K 的温度时气体压强为多少? (2)当气体压强为0.0895atm 时,待测温度是多少? （答：（1）31032.7⨯Pa ;(2)371.5 K ）解：（1）压强为 ()()0723.016.2733000658.033===T p p atm 31032.7⨯=Pa;（2）温度为 ()()5.3710658.00895.016.27333===p p T T K.1-5．定容气体温度计内的气体在汽点和水的三相点时的压强比的极限值为1.36605,试求汽点在理想气体温标中的值.(答:()K 373.15==→3033lim p p T T s p ) 解：()15.37336605.116.273lim 3033=⨯==→p p T T s p s K. 1-6. 用3p 表示定容气体温度计测温泡在水三相点时泡内气体的压强值,再用p 表示泡被一温度未知的物质所包围时其中气体的压强值.则当3p =133.32 kPa 时,p =204.69 kPa ；当3p =99.992 kPa 时，p =153.53 kPa ； 当3p =66.661 kPa 时，p =102.37 kPa ；当3p =33.331 kPa 时， p =51.189kPa.试确定此物质的理想气体温标T 的数值.(答:K 419.57=T )解：以p 作纵轴和3p 作横轴画3p p -图，在图上标出（204.69, 133.32），（153.53, 99.992） （102.37,66.661），(51.189,333.31) 各点; 这些点之间连成的直线，在纵轴上的截距值与16.273K 的乘积，将给出待测物质温度的理想气体温标值419.57K.1-7. 用定容气体温度计测量某种物质的沸点.原来测温泡在水三相点时,其中气体的压强=3p 500 mmHg;当测温泡浸入待测物质中时,测得的压强值为=p 734 mmHg.现从测温泡中抽出一些气体,使3p 减少为200 mmHg 时,重新测得=p 293.4 mmHg.当再抽出一些气体使3p 减为100 mmHg 时,测得=p 146.68 mmHg.试确定待测沸点的理想气体温度.（答:400.634K ） 解：应用经验温标的公式：()33p p T T =，可以计算得到：当压强()p p ,3分别等于 ()Pa 1076.9,Pa 1065.644⨯⨯，()Pa 1090.3,Pa 1066.244⨯⨯ 和 ()Pa 1095.1,Pa 1033.144⨯⨯时，()9.4001=T K ，()5.4002=T K ，()498.4003=T K.作3p T -图，再求出图上三个点之间的平均斜率，按此平均斜率画出的直线，在温度轴上的截距将给出当03→p 时的理想气体温标的数值634.400K.1-8. 一个掺杂的锗晶体电阻温度计,它的电阻满足以下方程：R lg =4.697-3.917T lg .(1)若将它置于液体氦中测得电阻为218Ω，则液体氦的温度T 为多少?(2)在电阻值从200Ω至30000Ω范围内作R lg 对T lg 的图.(答:（1）K 00.4=T )解：（1）将电阻Ω=218R 代入T R -公式，可求得00.4=T K.1-9．铂电阻在冰点的阻值为l1.000Ω,在汽点的阻值15.247Ω，在硫的沸点的阻值为28.887Ω，试确定下式中的常数B A ,和0R :()201tB t A R R ++=, 并在0-660℃范围内作R 对t 的图.(提示：硫在1atm 下的沸点是444.600℃).( 答:Ω11,,0=⨯-=⨯=R B A -2-7-1-3K 105.92K 103.91)解：应用三组本题给出的数据()()()887.28,600.444,247.15,100,000.11,0ΩC ，可确定t R -公式中的三个常数：2713K 1092.5,K 1091.3----⨯-=⨯=B A 和Ω=110R .1-10.当温差电偶的一个接点保持在冰点,另一个接点保持在任一摄氏温度 C t 时,其温差电动势由2t t βαε+=确定，式中的1C 20.0-⋅= mV α,24C 100.5--⋅⨯-= mV β.若以ε作为测温属性，用线性方程 b a t +=*ε 定义温标 *t ，并规定冰点 00=*t 度，汽点1000=*t 度，试求出 C 500,300,100,100 -=t 时的 *t 值.( 答: -166.7度，100度，100度，-166.7度)解：应用温差电动势与温度的关系公式()t ε，可求得：当C 500,300,100,100 -=t 时，电偶电动势分别为mV 25,15,15,25--=ε.由于冰点()C t ︒=0和汽点()C t ︒=100时的电动势ε分别等于0和15,故可求得0=b ，而176.6-⋅︒=mV C a .应用公式 ε67.6=*t ，可求得，与上列ε值相应的温标7.166,100,100,7.166--=*t 度.1-11．定义温标*t 与测温属性x 之间的关系为：*t = ln(kx ),式中k 为常数.(1)设x 为定容稀薄气体的压强,并假定在水三相点有3t =273.16度，试确定温标*t 与理想气体温标之间的关系.(2)在温标*t 中,冰点和汽点各为多少度?(3)在温标*t 中,是否存在零度?(答:(1) ().,;ln )1(存在零点 (3)273.47;273.16(2)273.16273.16===***s i t t T e t 解：（1）按题意可知，常数 316.273p e k =.代入温标式()kx t ln =*，若考虑到现在的p x =，再应用理想气体温标的定义式，即可得温标*t 与理想气体温标T 之间的关系为： ⎪⎭⎫ ⎝⎛=*16.273ln 16.273T e t ；（2）应用（1）中所得的结果，可求得：在温标*t 中冰点和汽点的温度分别为273.15996度和273.47192度; (3) 存在零点.1-12．试由波义耳定律和理想气体温标定义,导出理想气体状态方程.再由理想气体状态方程证明盖·吕萨克定律:(),10t V V α+=和查理定律:()t p p β+=10,并求出气体的体膨胀系数α和压强系数β的数值.(答:()()-1-1273.151273.151C ,C ︒=︒=βα)解：如何由波义耳定律和理想气体温标的定义，导出理想气体状态方程，可参阅教材《热学教程》中的§1.3.4 理想气体状态方程.当气体经历一个定压过程由初态()00,V T 到终态()V T,时，由理想气体状态方程可知：0T T V V =，式中的K 15.2730=T 0V 和分别为冰点时气体的温度和体积.若再考虑到热力 学温度与摄氏温度间关系：15.273C += t T ，即可由等压过程方程导出盖•吕萨克定律： ()t αV V v +=10，其中的15.2731=v α ℃1-是气体的体膨胀系数.相类似地, 当气体经历一个定容过程由初态()00,p T 到终态()p T,时, 由理想气体的等容过程方程00T T p p =，可导出查理定律: ()t αp p p +=10, 式中的p α是气体的压强系数，它的数值与v α 一样，等于15.2731℃1-.1-13．钢瓶内贮有温度20℃,压强5.0 atm 的气体,问:(l)若把钢瓶浸在容积很大的沸水槽中,达到热平衡时瓶内气体压强为多大?(2)保持温度不变,允许气体逸出一部分,气体的压强重新降到 5.0 atm,问逸出气体质量占原有气体质量的百分数?(3)如果瓶内剩余气体的温度重新降到20℃,则最后的气体的压强为多大? (答:(1) 6.36 atm;(2)27.2 % (3)3.93 atm)解：已知钢瓶内气体的压强、初始温度和终止温度分别为：K 15.293 , atm 511==T p 和K 15.3732=T ，故（1）当把钢瓶浸入沸水，经过一个等容过程后，它的压强为()()atm 36.615.29315.37351212=⨯==T T p p ；（2）在等温等容过程中同种气体的压强将因气体质量减少而降低，由理想气体状态方程可得：()()2121M M p p =，或()()()%2.2756.3611121=-=-=p p M ΔM ，式中的21M M M -=∆是逸出前后气体的质量差.（3）气体再经历一个等容的降温过程回到初始温度，故压强为： ()()933153731529351212../.T p p =⨯==atm .1-14. 氧气瓶的容积是32 L,其中氧气的压强是130 atm.为防止混入其它气体而洗瓶,通常规定瓶内氧气压强降到10 atm 时就得充气.现有一玻璃室,每天需用1.0 atm 氧气400 L,问一瓶氧气能用几天? (答:9.6天)解：一瓶32L 和130 atm 的氧气，当温度不变时，在一个大气压下将占有4160L 的体积； 而一瓶32L 和10atm 的氧气，当温度不变时，在一个大气压下将占有320L 的体积，故为了在钢瓶中保留10个大气压的氧气，玻璃室最多只能用3840L 氧气.若每天用氧气400L ，则共可用9.6天.1-15．抽气机转速为ω=400min /r ,每分钟能够抽出气体20 L,容器的容积V=2 L,问经过多少时间,才能使容器的压强由=0p 1 atm 降到=1p 1.32×-310atm. (答:40.35 s) 解：由于应用机械真空泵抽气，每旋转一圈排气两次，故一次排气()401L.旋转n 圈后，排气2 n 次.由理想气体状态方程可知，在等温情况下每次排气后的气体压强应为：,2214011n ,,,i ,V V p p i i =⎪⎭⎫ ⎝⎛+=- 故 nn V V p p 202401⎪⎭⎫ ⎝⎛+=， 式中的V p ,0分别为气体的初始压强和容器的体积.按题意：L 2,atm 10==V p ，代入上式可知，为了使气体的压强最终降到=n p 2 1.32×10 -3atm , 抽气机需旋转n =267圈.共需用时间 354060t .n =⨯=ωs. 另解：由已知：抽气机的抽气速率为dtdV v = vdt RT P dV dM μρ-=-= 理想气体方程RT M PV μ=可知： vdt V P dM V RT dP -==μ⇒dt Vv P dP -= 积分：⎰⎰-=t P P dt V v P dP 00 解出： )s (8.39(min)663.0ln 0===PP v V t 1-16. 设有如图所示的两截面相同的连通管,一为开管,一为闭管.原两管内的水银面等高. 打开活塞使水银漏掉一些, 开管内水银下降h , 问闭管内水银面下降了多少?已知原闭管内空气柱高度为k和大气压强为0p .（答：'h =()()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡++-++--hk k h p k h p 421200) 解：设闭管中水银面下降了'h 和水银面下降后管中气体压强为p ，则由气体的等温膨胀方程可知：() p h'k p k +=0①；另一方面，再由两侧水银柱达到平衡的力学平衡条件可得：() 02p h'h p =-+②.习题1-17图 习题1-16图联立解方程 ①和②，可得相对于未知量'h 的一元两次方程： ()002=--++kh h' h k p h'及其解：()()(){}h k h k p h k p h'421200+-++-+-=.1-17. 截面积为1.0 cm 2的粗细均匀的U 形管,其中贮有如图所示的水银.今将左侧的上端封闭,而右侧与真空泵相接,问在右侧抽空后，左侧的水银将下降多少?设空气温度保持不变,压强为75 cmHg.(答:25 cm)解：设U 形管右侧抽空后，左侧水银柱下降h cm ，即抽空后两侧水银柱的高度差为2 h .由于在抽空时左侧管中的空气将经历一个等温的膨胀过程：由初始的体积30cm 50=V 和压强：cmHg 750=p ， 变为终态的体积和压强：31cm 50h V +=，cm Hg 1x p =，故对左侧管中的空气可写出等温过程方程：() 375050=+h x ①；另一方面由水银柱的力学平衡条件可知：h x 2=②。
热学习题参考答案
热学习题参考答案热学习题参考答案热学习题是学习热力学过程中常见的一种形式，通过解答这些题目可以帮助我们更好地理解和应用热力学知识。
下面将针对一些常见的热学习题进行参考答案的解析，希望能对大家的学习有所帮助。
1. 一个理想气体在等容过程中，温度从300K升高到600K，求气体对外界做的功。
根据等容过程的特点，气体在此过程中体积保持不变，因此对外界做的功为0。
2. 一个物体的质量为2kg，它的比热容为0.5J/g·℃，将其从20℃加热到80℃，求所需的热量。
首先需要将物体的质量转换成克，即2kg=2000g。
然后可以利用热量公式Q=mcΔT来计算所需的热量。
其中，m为物体的质量，c为物体的比热容，ΔT为温度变化。
代入数据，可得Q=2000g×0.5J/g·℃×(80℃-20℃)=2000g×0.5J/g·℃×60℃=60000J=60kJ。
所以，所需的热量为60kJ。
3. 一个容器内有1mol的理想气体，初始温度为300K，压强为2atm。
气体发生等压过程，最终温度为600K，求气体对外界做的功。
根据等压过程的特点，气体在此过程中压强保持不变，因此可以利用功的计算公式W=PΔV来计算气体对外界做的功。
其中，P为气体的压强，ΔV为气体的体积变化。
由于气体为理想气体，可以利用理想气体状态方程PV=nRT来计算气体的体积变化。
其中，n为气体的摩尔数，R为气体常数，T为气体的温度。
初始状态下，PV=nRT，即2atm×V=1mol×R×300K。
最终状态下，PV=nRT，即2atm×V'=1mol×R×600K。
将两个方程相除，可得V'/V=600K/300K=2。
由于等压过程中气体的体积变化与温度变化成正比，因此V'/V=2，代表气体的体积增加了一倍。
代入公式W=PΔV，可得W=2atm×V=2atm×(V'-V)=2atm×V=2atm×(2V-V)=2atm×V=2atm×V=4atm×V。
热力学习题答案
第9章热力学基础一. 基本要求1. 理解平衡态、准静态过程的概念。
2. 掌握内能、功和热量的概念。
3. 掌握热力学第一定律，能熟练地分析、计算理想气体在各等值过程中及绝热过程中的功、热量和内能的改变量。
4. 掌握循环及卡诺循环的概念，能熟练地计算循环及卡诺循环的效率。
5. 了解可逆过程与不可逆过程的概念。
6. 解热力学第二定律的两种表述，了解两种表述的等价性。
7. 理解熵的概念，了解热力学第二定律的统计意义及无序性。
二. 内容提要1. 内能功热量内能从热力学观点来看，内能是系统的态函数，它由系统的态参量单值决定。
对于理想气体，其内能E仅为温度T的函数，即当温度变化ΔT时，内能的变化功热学中的功与力学中的功在概念上没有差别，但热学中的作功过程必有系统边界的移动。
在热学中，功是过程量，在过程初、末状态相同的情况下，过程不同，系统作的功A也不相同。
系统膨胀作功的一般算式为在p—V图上，系统对外作的功与过程曲线下方的面积等值。
热量热量是系统在热传递过程中传递能量的量度。
热量也是过程量，其大小不仅与过程、的初、末状态有关，而且也与系统所经历的过程有关。
2. 热力学第一定律 系统从外界吸收的热量，一部分用于增加内能，一部分用于对外作功，即 热力学第一定律的微分式为3. 热力学第一定律的应用——几种过程的A 、Q 、ΔE 的计算公式 （1）等体过程 体积不变的过程，其特征是体积V =常量；其过程方程为 在等体过程中，系统不对外作功，即0=V A 。
等体过程中系统吸收的热量与系统内能的增量相等，即(2) 等压过程 压强不变的过程，其特点是压强p =常量；过程方程为 在等压过程中，系统对外做的功 系统吸收的热量 )(12T T C M MQ P mol P -=式中R C C V P +=为等压摩尔热容。
（3）等温过程 温度不变的过程，其特点是温度T =常量；其过程方程为pV =常量在等温过程中，系统内能无变化，即（4）绝热过程 不与外界交换热量的过程，其特点是dQ=0，其过程方程pV γ=常量在绝热过程中，系统对外做的功等于系统内能的减少，即7. 循环过程 系统从某一状态出发，经过一系列状态变化后又回到了初始状态的整个变化过程。
第三章 热力学第二定律
则该机的效率η1 = 50%η =
2. 实验室中某一大恒温槽(例如油浴)的温度为 400K，室温为 300K 因恒温槽绝热不良而有 4000J 的热传给空气，计算说明这一过程是否为可逆? 解：该过程是体系放热 Q 环境吸热-Q 的过程
∆S 体系 = Q T体系 = - 4000 400 = -10 JK −1
2
1
dQ 1 = T T
∫
2
1
pdV
由理想气体状态方程 PV=nRT 得 ∆S = nR
∫
2
1
dV V = nR ln 2 > 0 是自发的 V V1
6. 1 mol 理想气体恒温下由 10dm3 反抗恒外压 Pamd = 101. 325kPa 膨胀至平衡， 其△S=2.2J/K, 求 W。 解
W = − pamb (V2 − V1 ) ∆S = nR ln V2 = 2.2，得V2 = 13dm 3 V1
∆S 环 = - Q T环 = 4000 300 = 13.33 JK −1 ∆S隔离 = ∆S 体 + ∆S 环 = 3.33 JK −1 > 0 所以该过程为不可逆过程。
3. 今有 2mol 某理想 气 体，其 Cv,m = 20.79J.K-1. mol-1 ，由 323K,100dm3 加热膨 胀 到 423K,150dm3，求系统的△S 解 根据理想气体从状态 p1,V1 ,T1 ,到终态 p2，V2，T2 的熵变公式：
热力学第二定律习题解答
1. 有一制冷机(冰箱)，其冷冻系统必须保持在 253K，而其周围的环境温度为 298K，估计周 围环境传人制冷机的热约为 104J/min，而该机的效率为可逆制冷机的 50%，试求开动这一制 冷机所需之功率
2005-化工热力学期末考试闭卷A1及答案
2004~2005 年度第二学期 使用班级 化学工程与工艺专业 02 级
2005.6．
班级
学号
姓名
成绩
姓名
题号
一
二
三
四
总分
得分
一．单项选择题（每题 1 分，共 20 分） 本大题解答（用 A 或 B 或 C 或 D）请填入下表：
题号 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
)。
A. 引入了局部组成的概念以及温度对γi 的影响，因此精度高。
B.适用于极性以及缔合体系。
C 用二元体系的参数可以推算多元系。
D.适用于液液部分互溶体系。
19． 混合物中组分 i 的逸度的完整定义式是(
).
___
^
^
A. dGi=RTdlnfi, lim [fi /(YiP)]=1
p 0
___
^
1mol
符合
P
RT
/(V
b)
状态方程的气体，
(
S P
)T
应是（
）
A . R/V
B.R
C. -R/P
D . R/T
10．作为朗肯循环改进的回热循环是从汽轮机（即蒸汽透平机）中抽出部分蒸汽去（
）
A．锅炉加热锅炉进水
B．回热加热器加热锅炉进水
C. 冷凝器加热冷凝水
D.过热器再加热
11. 关于做功和加热本领的描述，不正确的是（
）
A 压力相同，过热蒸汽的做功本领比饱和蒸汽大。
B 温度相同，高压蒸汽的作功本领比低压蒸汽强。
C 温度相同，高压蒸汽的加热能力比低压蒸汽强。
《热学》第一章习题参考答案
《热学》第一章习题参考答案1-1按线形标度法,可设华氏温标与摄氏温标的关系为 t F =at+b 参考教材P2内容知 t=0 时,t F =32,以及t=100时,tF=212 .即+=+=ba b a 100*2120*32? a=59,b=32 ,故华氏温标与摄氏温标的换算关系为 t F =59+32 , 若 t F =t ,即t=59+32 ? t=-40 ,即在-40摄氏度的温标下,摄氏温标与华氏温标给出相同的读数.1-21)此题须从理想气体温标的定义来考虑.理想气体温标是定容(或定压)气体温度计来实现的.实验表明,无论用什么气体,无论是定容还是定压气体温度计,所建立的温标在测温泡内的气体压强趋于0时,都趋于一个极限值,这个极限温标就是理想气体温标.我们可以先根据题意算出三次测量所得的,用定容气体温标表示的沸点温度,然后应用作图法,求出当测温泡内气体在水的三相点时的压强P tr 趋于0时的定容气体温标的极限,此极限即为该题所要求的某种物质的沸点的理想气体温度.根据T=273.16*trP P. 可得三次测得的沸点温度分别为: T 1=273.16*500734=401.00(K) T 2=273.16*2004.293=400.73(K)T 3=273.16*10068.146=400.67(K)在T---P tr 图上作出(T 1,P tr1),(T 2,P tr2).(T 3,P tr3)三点.由图看三点连线趋势得知:当P tr ->0时T->400.50K,此即待测沸点的理想气体温度.此题告诉我们一个道理,理想气体温度不能用温度计直接测量.只能借助气体温度计做间接测量.2)t*=a ε+b=a(αt+βt(2))+b按规定。
冰点t=0时，t*=100度，即++=++=b a ba )100*100*(100)0*0*(022βαβα? a=?5m v ,b=0即t*=5ε。
2006-化工热力学期末考试闭卷A1及答案
南京工业大学化工热力学试题（A ）卷（闭）2005~2006年度第二学期使用班级化学工程与工艺专业03级2006.6．班级学号姓名成绩本大题解答（用A或B或C或D）请填入下表：1．关于化工热力学应用的下列说法中不正确的是（）A．可以判断新工艺、新方法的可行性B．预测反应的速率C．通过热力学模型，用易测得数据推算难测数据；用少量实验数据推算大量有用数据D．相平衡数据是分离技术及分离设备开发、设计的理论基础2．超临界流体是下列（）条件下存在的物质A.高于T C和高于P C B．高于T C和低于P CC．低于T C和高于P C D．T C和P C3．混合气体的第二维里系数A . T和P的函数 B. 仅为T的函数 C . T和组成的函数 D . P和组成的函数4. 如被冷物系要求达-15℃，则制冷循环中氨的适宜蒸发温度为（）。
A.-15℃；B. -10℃；C. -20℃；D.-45℃。
5．纯流体在一定温度下，如压力低于该温度下的饱和蒸汽压，则此物质的状态为（）A．饱和蒸汽 B.饱和液体C．过冷液体 D.过热蒸汽6. Wilson方程是工程设计中应用最广泛的描述活度系数的方程。
关于该方程以下说法不正确的是（）A．适用于极性以及缔合体系 B. 不适用于液液部分互溶体系C．提出了局部摩尔分率的新概念 D. 它的超额自由焓模型是根据正规溶液为基础的7．气体经过稳流绝热过程，对外作功，如忽略动能和位能变化，无摩擦损失，则此过程气体焓值（ ）A. 增加 B ． 减少 C ．不变 D. 不能确定8.三参数普遍化方程中，三参数为（ ）。
A ．T r ，P r ，Z ；B ．T r ，P r ，V r ；C ．T r ，P r ，V C ；D ．T r ，P r ，ω 9．对1mol 符合)/(b V RT P -=状态方程的气体， )/(V S ∂∂T应是（ ）A. R/（V-b ）B. RC. -R/PD. R/T10．.不可逆过程中孤立体系的（ ） A.总熵是增加的，也是增加的 B.总熵是减少的，也是减少的 C.总熵是减少的， 但是增加的 D. 总熵是增加的，但是减少的11．对同一朗肯循环装置,如果提高汽轮机进汽压力，其余条件不变，则其热效率（ ） A. 有所提高，乏气干度下降 B. 不变，乏气干度增加 C. 有所提高，乏气干度增加 D. 热效率和干度都不变12.关于制冷原理，以下说法不正确的是（ ） A. 任何气体,经等熵膨胀后,温度都会下降B. 只有当0>-T J μ，经节流膨胀后，气体温度才会降低C. 在相同初态下，等熵膨胀温度降比节流膨胀温度降大D. 任何气体,经节流膨胀后,温度都会下降E. 符合理想气体行为的气体不可用来做节流膨胀过程的制冷介质。
热学教程习题解答1111111
《热学教程》习题解答第一章习题（P43）1.1 解：根据T（R） =273.16 -R tr则：T =273.16 962^=291.1（K）90.351.2解：（1）摄氏温度与华氏温度的关系为解出：t = -40（2）华氏温标与开氏温标的关系为解出：t =575（3）摄氏温度与开始温度的关系为可知：该方程无解，即摄氏温标和开氏温标不可能给出相同的读数。
1.3解：根据定压理想气体温标的定义式1.4解：（1）第三种正确。
因为由实验发现，所测温度的数值与温度计的测温质有关，对同种测温质，还与其压强的大小有关。
（2）根据理想气体温标定义当这个温度计中的压强在水的三相点时都趋于零时，即R r t 0时，则所测温度值都相等。
1.5解：（1）根据；-「t2，由t值可求出:的值（见后表）（2）根据t =a； b，利用t、0，t =100及相应的；值，可得0 二a 0 b 与100 二a 15 b20解出： a =一, b = 03这样，由「牛；求出相应的「值（见后表）（3）将与t对应的；及厂值列表如下:由表中数据即可作出；-t，一「和t-t”图（图略）（4）很明显，除冰点，t与「相同外，其它温度二者温度值都不相同。
一t”是正比关系，但是用温度t是比较熟悉的，与日常生活一致。
1.6解：当温度不变时，PV =C，设气压计的截面积为S,由题意可知：5可解出：p=(2° 80734) 1.013 10 (Pa) = 9.99 104(Pa)94 7601.7解：设气体压强分别为P1、P2,玻璃管横截面积为S，由题意可知：(1)P)= P0 20cmHg解出：h =3.55(cm)(注意大气压强单位变换)(2)R (70 —20)S_B 70S1.8答：活塞会移动。
要想活塞不动，起始位置应该是氧气与氢气的长度比为1:161.9解：按理想气体的等温膨胀过程处理。
(1)RV1 二 P(V1 V2)则P 也 P =2.24 1 04(Pa)V1 +V2(2)两容器中气体的摩尔数分别为PW P2V2■■ 1，-•• 2 :RT RT由混合理想气体方程则RT RV1 P2V2 4 八P —) =6.38 10 (Pa)1.10 解：P1V1P2V1P2V2「 E E则P1V1T2V2 1 1 2 -场=990 -20 =970(1) 1.11解：气焊前后氢气的状态方程为则用去的质量为1.12解：设CO2的流速为v,在时间t内的位移是vt,取这一段CO2为研究对象时，其体积为V二Svt，将CO2当做理想气体，则有则PSvt 二M RT1.13解：设活塞打开前后，两容器的空气质量分别为 M i 、M 2、M'i 、M'2,按理想气体处理，各自的状态方程为M 1 M 2 M iM 2P i V i1 RT i，P 2V 2-RT 2， PV i1 RT i， PV 2-RT 2混合前后质量不变 则'P i V i 吧V -・PV i 叫RT |RT -RT iRT -PiV i T 2 +P 2V 2T i4P w 22 2 门= 2.98 i04 (Pa)V i T 2 +V -T ii.i4证明：略i.i5解：气球内的H2在温度Ti 、T2时的状态方程为i.i6解：有气体状态方程，可得气体质量 设打n 次可以达到要求，每次打气的质量为 m,则 解出：叫加637（次）-J\ /i.i7解：由已知：抽气机的抽气速率为 v =一 dt 理想气体方程PV 二M RT 可知： 积分： P dP= 0--dtP o P0 V解出：V P otIn — -0.663(mi n) =39.8(s)v P联立求解：—MR T i T 2o.o89(kg/m 3)PVPVRT 2v 二P ・RT =0.899(m/s)RT i ，i.i8 解：气体的质量不变，由理想气体方程和混合理想气体方程卩刊AP2V2PPVM i I1，M2 ；2，M i M2 = ET708.9(K)PM P 2V 2 可"T T1.19证明：略PV 解出:第二章习题(P110)2.1~2.7 解：略2.8解：Q 二MC P：T=0.2 1.04 (100 - 20)(kJ) = 16.64(kJ)P2V2 P1V1 C V m2.9解：AU H.C v,m(T2 -「)“C v,m(，2丁( P2V2 - P")vR vR R(1)压强不变(2)绝热变化,P2V/-P1V^ P2胡(也)'=7.825 104(Pa)V2等压变化由于吸收热量，对外做功和内能均有吸热提供；而绝热过程系统对外做功只能由系统内能提供，因而，一个内能增加，一个内能减少。
热学习题解答_第五章热力学第一定律
第五章热力学第一定律5－1.0.020Kg的氦气温度由升为，假设在升温过程中：〔1〕体积保持不变；〔2〕压强保持不变；〔3〕不与外界交换热量，试分别求出气体内能的改变，吸收的热量，外界对气体所作的功，设氦气可看作理想气体，且，解：理想气体内能是温度的单值函数，一过程中气体温度的改变相同，所以内能的改变也相同，为：热量和功因过程而异，分别求之如下：〔1〕等容过程：V=常量A＝0由热力学第一定律，〔2〕等压过程：由热力学第一定律，负号表示气体对外作功，〔3〕绝热过程Q＝0由热力学第一定律5－2.分别通过以下过程把标准状态下的0.014Kg氮气压缩为原体积的一半；〔1〕等温过程；〔2〕绝热过程；〔3〕等压过程，试分别求出在这些过程中气体内能的改变，传递的热量和外界对气体所作的功，设氮气可看作理想气体，且，解：把上述三过程分别表示在P-V图上，〔1〕等温过程理想气体内能是温度的单值函数，过程中温度不变，故由热一、负号表示系统向外界放热〔2〕绝热过程由或得由热力学第一定律另外，也可以由及先求得A〔3〕等压过程，有或而所以＝＝＝由热力学第一定律，也可以由求之另外，由计算结果可见，等压压缩过程，外界作功，系统放热，内能减少，数量关系为，系统放的热等于其内能的减少和外界作的功。
5－3 在标准状态下的0.016Kg的氧气，分别经过以下过程从外界吸收了80cal的热量。
〔1〕假设为等温过程，求终态体积。
〔2〕假设为等容过程，求终态压强。
〔3〕假设为等压过程，求气体内能的变化。
设氧气可看作理想气体，且解：〔1〕等温过程那么故〔2〕等容过程〔3〕等压过程5－4 为确定多方过程方程中的指数n，通常取为纵坐标，为横坐标作图。
试讨论在这种图中多方过程曲线的形状，并说明如何确定n。
解：将两边取对数或比拟知在此题图中多方过程曲线的形状为一直线，如下图。
直线的斜率为可由直线的斜率求n。
或即n可由两截距之比求出。
5－5 室温下一定量理想气体氧的体积为，压强为。
初中物理：热学简答题
1.夏日，在烈日暴晒下，游泳池旁的混凝土地面热得烫脚，而池中的水却不怎么热，请用所学物理知识解释这个现象．答：质量相等的水和混凝土，照射同样的时间，吸收相同热量，由于水的比热容较大，水的温度升高较小．因此，池水的温度比混凝土低．所以在烈日暴晒下，游泳池旁的混凝土地面热得烫脚，而池中的水却不怎么热．2.汽车发动机利用循环流动水进行冷却，你能说明他的工作原理吗？答：水得比热大,当其循环通过汽车发动机时,能从温度较高的发动机吸收更多的热量,从而达到较好的冷却效果.3.用打气筒给自行车打气，打完后摸一摸打气筒的外壁，发现外壁发热了，为什么？答：气筒打气时，气筒的活塞对筒内空气做功，筒内空气内能增大，筒内空气温度升高，使筒壁温度升高．同时，由于气筒活塞运动与筒壁发生摩擦，通过做功方式产生热量，使筒壁升温．4.病人发高烧时，有时医生会用湿毛巾盖在病人的头上，这样就会使得病人的体温降低一些，这是为什么？答：因为液体蒸发要吸收热量，用湿毛巾盖在病人的头上，水蒸发吸收人体的热量，所以病人的体温会降低一些．5.夏天游泳后从游泳池中走出，风一吹感到很凉，为什么？答：从游泳池出来时身体上有残留水分,夏天温度高,加上身体表面空气流动,加速了水分的蒸发,而水的蒸发需要吸热,便从人体表面吸收热量,于是人的体表温度降低,人就会觉得凉.6.水稻是喜温作物，在每年的三四月份育秧时，为了防止霜冻，傍晚常常在秧田里灌一些水过夜，第二天太阳升起后，再把秧田里的水放掉，为什么？答：傍晚时在秧田里灌水，是因为水得比热大，所以在放出相同热量时温度变化较慢．与不在秧田里灌水相比，秧田里的温度较高，不至于引发冻害．而白天再把秧田里的水放掉，是因为与不放水相比，秧田比热小，吸热升温快，使得秧苗有较好的生长条件．7.农谚说“霜前冷，雪后寒”，你认为这一说法有道理吗？为什么？答：霜是空气中的水蒸气遇冷凝华形成的，水蒸气只有遇到0℃以下低温的环境才凝华，所以下霜之前，气温较低，故“霜前冷”；下雪后，雪要熔化，熔化时需从空气中吸收大量的热，导致气温的降低，使人觉得寒冷，故“雪后寒”．8.舞台上经常用喷洒干冰（固体二氧化碳）的方法制造白雾以渲染气氛，你知道其中的道理吗？答：舞台上喷洒的干冰升华需从周围的空气中吸收大量的热量，从而使空气中的水蒸气遇冷液化成小水滴，形成我们看到的“白雾”。
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一选择题 (共69分)
1. (本题 3分)(4468)
(B)
2. (本题 3分)(4552)
(B)
3. (本题 3分)(4304)
(B)
4. (本题 3分)(4014)
(C)
5. (本题 3分)(4651)
(A)
6. (本题 3分)(5335)
(C)
7. (本题 3分)(4665)
(B)
8. (本题 3分)(4559)
(B)
9. (本题 3分)(5603)
(B)
10. (本题 3分)(4133)
(D)
11. (本题 3分)(4674)
(B)
12. (本题 3分)(4146)
(A)
13. (本题 3分)(4579)
(D)
14. (本题 3分)(4679)
(D)
15. (本题 3分)(4310)
(C)
16. (本题 3分)(4122)
(D)
17. (本题 3分)(4121)
(D)
18. (本题 3分)(5342)
(A)
(D)
20. (本题 3分)(5074) (B)
21. (本题 3分)(4135) (D)
22. (本题 3分)(5073) (D)
23. (本题 3分)(4340) (D)
二 填空题 (共77分)
24. (本题 3分)(4153) 等压 1分 等体 1分 等温 1分
25. (本题 4分)(4307) 物质热现象和热运动规律 2分
统计 2分
26. (本题 5分)(4016) 12.5 J 2分
20.8 J 2分24.9 J 1分
27. (本题 5分)(4017) 6.23×10 3
2分
6.21×10 − 21
2分
1.035×10 − 21
1分
28. (本题 3分)(5061) ipV 2
1
3分
29. (本题 3分)(4655) 5 / 3 3分
30. (本题 3分)(4283)
∫
∞
p
f v v v d )( 3分
31. (本题 4分)(4459) (1) ∫
∞
100d )(v v f 2分 (2)
∫
∞
100
d )(v v Nf 2分
速率区间0 ~ v p 的分子数占总分子数的百分率； 3分
∫
∫∞
∞
=
p
p
f f v v v
v v v v v d )(d )( 2分
33. (本题 3分)(4082) 一个点。
1分
一条曲线。
1分一条封闭曲线。
1分
34. (本题 5分)(4083) 体积、温度和压强 3分 分子的运动速度（或分子运动速度，或分子的动量，或分子的动能） 2分
35. (本题 3分)(4578) S 1+ S 2 1分 − S 1 2分
36. (本题 5分)(4676) 能使系统进行逆向变化，从状态B 回复到初态A ，而且系统回复到状态A 时，周围一切也都回复原状 3分系统不能回复到状态A ，或当系统回复到状态A 时，周围并不能回复原状.
2分
37. (本题 3分)(4147) 在等压升温过程中，气体要膨胀而对外作功，所以要比气体等体升温过程多吸收一部分热量． 3分
38. (本题 3分)(4688)
W 2
7
3分
39. (本题 5分)(4472) 112
3
V p 2分 0 3分
40. (本题 3分)(4580) 90 J 3分
41. (本题 5分)(4137) 热量不能自动地从低温物体传向高温物体． 2分 不可能制成一种循环动作的热机，只从单一热源吸热完全变为有用功，而其它物体不发生任何变化． 3分
42. (本题 3分)(4141) 从几率较小的状态到几率较大的状态 1分
状态的几率增大 (或熵值增加) 2分
0131
(T −γ 2分 0)3
1
(p γ 2分
三 计算题 (共78分)
44. (本题10分)(4070) 解：定向运动动能
22
1
v Nm ，气体内能增量T ik N ∆21，i ＝3 ．按能量守恒应有：
22
1
v Nm =T
ik N ∆21∴ A N T iR m /2∆=v 2分(1) ()()===∆iR M iR m N T A //2mol 2v v 6.42 K 2分
(2) ()V T R M M p //mol ∆=∆＝6.67×10−4 Pa ． 2分
(3) ()T iR M M E ∆=∆21
/mol ＝2.00×103 J ． 2分
(4)
T ik ∆=∆2
1
ε＝1.33×10−22 J ． 2分
45. (本题10分)(4155) 解：(1) ∵ 刚性多原子分子 i = 6，3/42
=+=
i
i γ 1分∴ 600)/(11212==−γ
γp p T T K 2分
3121048.7)(2
1
)/(×=−=∆T T iR M M E mol J 2分
(2) ∵绝热
W =－ΔE =－7.48×103 J (外界对气体作功) 2分 (3) ∵ p 2 = n kT 2
∴ n = p 2 /(kT 2 )=1.96×1026 个/m 3 3分
46. (本题 8分)(5547) 解：(1) 由
35
=
V p
C C 和 R C C V p =−
可解得 R C p 25= 和 R C V 2
3
= 2分
(2) 该理想气体的摩尔数 ==000RT V
p ν 4 mol
在全过程中气体内能的改变量为 △E =ν C V (T 1－T 2)=7.48×103 J 2分
全过程中气体对外作的功为 011ln p p
RT W ν=
式中 p 1 ∕p 0=T 1 ∕T 0
则 30111006.6ln ×==T T
RT W ν J ． 2分
全过程中气体从外界吸的热量为 Q = △E +W =1.35×104 J ． 2分
解：(1) 气体对外作的功等于线段c a 下所围的面积
W ＝(1/2)×(1+3)×1.013×105×2×10−3 J ＝405.2 J 3分 (2) 由图看出 P a V a =P c V c ∴T a =T c 2分内能增量 0=∆E ． 2分
(3) 由热力学第一定律得
Q =E ∆ +W =405.2 J ． 3分
48. (本题 5分)(4591) 解：(1) 对卡诺循环有： T 1 / T 2 = Q 1 /Q 2
∴ T 2 = T 1Q 2 /Q 1 = 320 K 即：低温热源的温度为 320 K ． 3分
(2) 热机效率： %2011
2=−=Q Q
η 2分
49. (本题10分)(4097) 解：(1) 312111035.5)/ln(×==V V RT Q J 3分
(2) 25.011
2=−=T T
η.
311034.1×==Q W η J 4分 (3) 3121001.4×=−=W Q Q J 3分
50. (本题 5分)(4703) 解：根据卡诺循环的效率 1
2
1T T −
=η 1分由绝热方程： 2
12
111T p T p −−=γγ 1分得 γ
γ1
1
212(−=p p
T T 氢为双原子分子， 40.1=γ， 由21
12=p p 1分
得 82.01
2=T T
1分
%1811
2=−=T T
η 1分
解：(1)
1－2 任意过程
1111212
5)2()(RT T T C T T C E V V =
−=−=∆ 1
12112212
1
2121)(21RT RT RT V p V p W =−=−= 11111132
1
25RT RT RT W E Q =+=+=∆ 2分
2－3 绝热膨胀过程
1
212322
5
)()(RT T T C T T C E V V −=−=−=∆ 1
222
5
RT E W =−=∆ Q 2 = 0 3分
3－1 等温压缩过程 ΔE 3= 0
W 3 =－RT 1ln(V 3/V 1)=－RT 1ln(8V 1/V 1)=－2.08 RT 1 3分 Q 3 =W 3 =－2.08RT 1
(2) η=1－|Q 3 |/ Q 1 =1－2.08RT 1/(3RT 1)=30.7% 2分
52. (本题10分)(4118) 解： 1
2
1Q Q −
=η Q 1 = ν C p (T B －T A ) , Q 2 = ν C p (T C －T D )
)/1()/1(12B A B C D C A B D C T T T T T T T T T T Q Q
−−=−−= 4分
根据绝热过程方程得到：
γγγγ−−−−=D D A A T p T p 11， γ
γγγ−−−−=C C B B T p T p 11∵
p A
= p B
, p
C
= p D ,
∴
T A / T B = T D / T C 4分
故 %251112=−=−=B
C T T Q Q
η 2分。