大学物理_热学试题
大学物理学热力学基础练习题
《大学物理学》热力学基础一、选择题13-1．如图所示，bca 为理想气体的绝热过程，b 1a 和b 2a 是任意过程，则上述两过程中气体做功与吸况是 ( )（A ）b 1a 过程放热、作负功，b 2a （B ）b 1a 过程吸热、作负功，b 2a 过程放热、作负功； （C ）b 1a 过程吸热、作正功，b 2a 过程吸热、作负功； （D ）b 1a 过程放热、作正功，b 2a 过程吸热、作正功。
【提示：体积压缩，气体作负功；三个过程中a 和b 两点之间的内能变化相同，bca 线是绝热过程，既不吸热也不放热，b 1a 过程作的负功比b 2a 过程作的负功多，由Q W E =+∆知b 2a 过程放热，b 1a 过程吸热】13-2．如图，一定量的理想气体，由平衡态A 变到平衡态B ，且他们的压强相等，即A B P P =。
问在状态A 论经过的是什么过程，气体必然 ( ) （A ）对外作正功；（B ）内能增加； （C ）从外界吸热；（D ）向外界放热。
【提示：由于ABTT <，必有AB EE <；而功、热量是过程量，与过程有关】13-3．两个相同的刚性容器，一个盛有氢气，一个盛氦气(均视为刚性理想气体)，开始时它们的压强和温度都相同，现将 3 J 的热量传给氦气，使之升高到一定的温度，若氢气也升高到同样的温度，则应向氢气传递热量为 ( )（A ）6J ； （B ）3J ； （C ）5J ； （D ）10J 。
【提示：等体过程不做功，有Q E =∆，而2mol M iE R T M ∆=∆，所以需传5J 】13-4．有人想象了如图所示的四个理想气体的循环过程，则在理）不能相交】 13-5．一台工作于温度分别为327℃和（ ）（A ）2000J ； （B ）1000J ； （C ）4000J ； （D ）500J 。
【卡诺热机的效率为211T T η=-，W Qη=，可求得300150%600η=-=，则1000W Q J η==】13-6．根据热力学第二定律（ ）（A ）自然界中的一切自发过程都是不可逆的； （B ）不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程；（C ）热量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；（D ）任何过程总是沿熵增加的方向进行。
大学物理题库-热力学
热力学选择题1、在气缸中装有一定质量的理想气体，下面说法正确的是：（ ） （A ） 传给它热量，其内能一定改变。
（B ） 对它做功，其内能一定改变。
（C ） 它与外界交换热量又交换功，其内能一定改变。
（D ） 以上说法都不对。
（3分） 答案：D2、理想气体在下述过程中吸收热量的是（ ）（A ）等容降压过程 （B ）等压压缩过程 （C ）绝热膨胀过程 （D ）等温膨胀过程 （3分） 答案：D3、理想气体卡诺循环过程的两条绝热线下的面积大小分别为1S 和2S ，二者的关系是（ ） （A ）21S S > （B ）21S S < （C ）S 1 =S 2 （D ）不能确定（3分） 答案：C4、有两个可逆的卡诺循环，ABCDA 和11111A B C D A ，二者循环线包围的面积相等，如图所示。
设循环ABCDA 的热效率为η，每次循环从高温热源吸收热量Q ，循环11111A B C D A 的热效率为η，每次循环从高温热源吸收热量1Q ，则（ ）（A ）11,Q Q <<ηη （B ）11,Q Q ><ηη （C ）11,Q Q <>ηη （D ）11,Q Q >>ηη（3分）答案：B5、一定量的理想气体，分别经历如图所示的abc 过程（图中虚线ac 为等温线）和 def 过程（图中虚线 df 为绝热线）。
试判断这两种过程是吸热还是放热（ ） （A ）abc 过程吸热，def 过程放热。
（C ）abc 过程和 def 过程都吸热。
PP V（B ）abc 过程放热 def 过程吸热 （D ）abc 过程和 def 过程都放热。
VV（3分）答案：A6、对于理想气体系统来说，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得功三者均为负值？( )（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。
大学物理复习题(热学)
E
0
V
（10）、设有下列过程 10）、设有下列过程 ）、 （1）用活塞缓慢地压缩绝热容器中的理想气体。（设无摩擦） 用活塞缓慢地压缩绝热容器中的理想气体。（设无摩擦） 。（设无摩擦 用缓慢地旋转的叶片使绝热容器中的水温上升。 （2）用缓慢地旋转的叶片使绝热容器中的水温上升。 冰溶解为水。 （3）冰溶解为水。 一个不受空气阻力及其摩擦力作用的单摆的摆动。 （4）一个不受空气阻力及其摩擦力作用的单摆的摆动。 其中是可逆过程的是： 其中是可逆过程的是： ）（1）、（2）、（3）、（4 （A）（1）、（2）、（3）、（4） ）（1）、（2）、（3 （B）（1）、（2）、（3） ）（1）、（3）、（4 （C）（1）、（3）、（4） ）（1）、（4 （D）（1）、（4） （D）
12、如图，一定量的理想气体，由平衡态A 12、如图，一定量的理想气体，由平衡态A变到平衡 的理想气体 ),则无论经过什么过程 则无论经过什么过程， 状态B 状态B（PA=PB),则无论经过什么过程，系统必然 对外做正功；（ ；（B （A）对外做正功；（B）内能增加 从外界吸热；（ ；（D 向外界放热。 （C）从外界吸热；（D）向外界放热。 [B]
[ C ]
(C)
N N H2 < O2 N N
f(v)
O2 H2
v
7、理想气体绝热地向真空自由膨胀，体 积增大为原来的两倍，则始、末两态 理想气体绝热地向真空自由膨胀， 积增大为原来的两倍，则始、 的温度Ｔ 和始、末两态气体分子的平均自由程λ 的温度Ｔ１与Ｔ２和始、末两态气体分子的平均自由程λ1 、λ2的关系为
30m/s的速度区间内 的速度区间内， 6、温度为T时，在方均根速度为 v2＋30m/s的速度区间内， 温度为T 则有： H2和O2两种气体分子数占总分子数的百分比相比较 ，则有：
大学物理热学试题题库及答案
大学物理热学试题题库及答案一、选择题：（每题3分）1、在一密闭容器中，储有A、B、C三种理想气体，处于平衡状态．A种气体的分子数密度为n1，它产生的压强为p1，B种气体的分子数密度为2n1，C种气体的分子数密度为3n1，则混合气体的压强p为(A) 3 p1．(B) 4 p1．(C) 5 p1．(D) 6 p1．［］2、若理想气体的体积为V，压强为p，温度为T，一个分子的质量为m，k为玻尔兹曼常量，R为普适气体常量，则该理想气体的分子数为：(A) pV / m．(B) pV / (kT)．(C) pV / (RT)．(D) pV / (mT)．［］3、有一截面均匀的封闭圆筒，中间被一光滑的活塞分隔成两边，如果其中的一边装有0.1 kg 某一温度的氢气，为了使活塞停留在圆筒的正中央，则另一边应装入同一温度的氧气的质量为：(A) (1/16) kg．(B) 0.8 kg．(C) 1.6 kg．(D) 3.2 kg．［］4、在标准状态下，任何理想气体在1 m3中含有的分子数都等于(A) 6.02×1023．(B)6.02×1021．(C) 2.69×1025(D)2.69×1023．(玻尔兹曼常量k＝1.38×10-23 J·K-1 ) ［］5、一定量某理想气体按pV2＝恒量的规律膨胀，则膨胀后理想气体的温度(A) 将升高．(B) 将降低．(C) 不变．(D)升高还是降低，不能确定．［］6、一个容器内贮有1摩尔氢气和1摩尔氦气，若两种气体各自对器壁产生的压强分别为p1和p2，则两者的大小关系是：(A) p1> p2．(B) p1< p2．(C) p1＝p2．(D)不确定的．［］7、已知氢气与氧气的温度相同，请判断下列说法哪个正确？(A) 氧分子的质量比氢分子大，所以氧气的压强一定大于氢气的压强．(B) 氧分子的质量比氢分子大，所以氧气的密度一定大于氢气的密度．(C) 氧分子的质量比氢分子大，所以氢分子的速率一定比氧分子的速率大.(D) 氧分子的质量比氢分子大，所以氢分子的方均根速率一定比氧分子的方均根速率大．［］8、已知氢气与氧气的温度相同，请判断下列说法哪个正确？(A) 氧分子的质量比氢分子大，所以氧气的压强一定大于氢气的压强．(B) 氧分子的质量比氢分子大，所以氧气的密度一定大于氢气的密度．(C) 氧分子的质量比氢分子大，所以氢分子的速率一定比氧分子的速率大.(D) 氧分子的质量比氢分子大，所以氢分子的方均根速率一定比氧分子的方均根速率大． ［ ］9、温度、压强相同的氦气和氧气，它们分子的平均动能ε和平均平动动能w 有如下关系：(A) ε和w 都相等． (B) ε相等，而w 不相等．(C) w 相等，而ε不相等． (D) ε和w 都不相等． ［ ］10、1 mol 刚性双原子分子理想气体，当温度为T 时，其内能为(A) RT 23． (B)kT 23． (C)RT 25． (D)kT 25． ［ ］ （式中R 为普适气体常量，k 为玻尔兹曼常量）11、两瓶不同种类的理想气体，它们的温度和压强都相同，但体积不同，则单位体积内的气体分子数n ，单位体积内的气体分子的总平动动能(E K /V )，单位体积内的气体质量ρ，分别有如下关系：(A) n 不同，(E K /V )不同，ρ 不同．(B) n 不同，(E K /V )不同，ρ 相同．(C) n 相同，(E K /V )相同，ρ 不同．(D) n 相同，(E K /V )相同，ρ 相同． ［ ］12、有容积不同的A 、B 两个容器，A 中装有单原子分子理想气体，B 中装有双原子分子理想气体，若两种气体的压强相同，那么，这两种气体的单位体积的内能(E / V )A 和(E / V )B 的关系(A) 为(E / V )A ＜(E / V )B ．(B) 为(E / V )A ＞(E / V )B ．(C) 为(E / V )A ＝(E / V )B ．(D) 不能确定． ［ ］13、两个相同的容器，一个盛氢气，一个盛氦气(均视为刚性分子理想气体)，开始时它们的压强和温度都相等，现将6 J 热量传给氦气，使之升高到一定温度．若使氢气也升高同样温度，则应向氢气传递热量(A) 12 J ． (B) 10 J(C) 6 J ． (D) 5 J ． ［ ］14、压强为p 、体积为V 的氢气（视为刚性分子理想气体）的内能为： (A)25pV ． (B) 23pV ． (C) pV ． (D) 21pV ． ［ ］15、下列各式中哪一式表示气体分子的平均平动动能？（式中M 为气体的质量，m 为气体分子质量，N 为气体分子总数目，n 为气体分子数密度，N A 为阿伏加得罗常量）(A) pV Mm 23． (B) pV M M mol 23． (C)npV 23． (D)pV N M M A 23mol ． [ ]16、两容器内分别盛有氢气和氦气，若它们的温度和质量分别相等，则：(A) 两种气体分子的平均平动动能相等．(B) 两种气体分子的平均动能相等．(C) 两种气体分子的平均速率相等．(D) 两种气体的内能相等． ［ ］17、一容器内装有N 1个单原子理想气体分子和N 2个刚性双原子理想气体分子，当该系统处在温度为T 的平衡态时，其内能为(A) (N 1+N 2) (23kT +25kT )． (B) 21(N 1+N 2) (23kT +25kT )． (C) N 123kT +N 225kT ． (D) N 125kT + N 223kT ． ［ ］18、设声波通过理想气体的速率正比于气体分子的热运动平均速率，则声波通过具有相同温度的氧气和氢气的速率之比22H O /v v 为(A) 1 ． (B) 1/2 ．(C) 1/3 ． (D) 1/4 ． ［ ］19、设v 代表气体分子运动的平均速率，p v 代表气体分子运动的最概然速率，2/12)(v 代表气体分子运动的方均根速率．处于平衡状态下理想气体，三种速率关系为(A) p v v v ==2/12)( (B) 2/12)(v v v <=p (C) 2/12)(v v v <<p (D)2/12)(v v v >>p [ ]20、已知一定量的某种理想气体，在温度为T 1与T 2时的分子最概然速率分别为v p 1和v p 2，分子速率分布函数的最大值分别为f (v p 1)和f (v p 2)．若T 1>T 2，则(A) v p 1 > v p 2， f (v p 1)> f (v p 2)．(B) v p 1 > v p 2， f (v p 1)< f (v p 2)．(C) v p 1 < v p 2， f (v p 1)> f (v p 2)．(D) v p 1 < v p 2， f (v p 1)< f (v p 2)． ［ ］21、 两种不同的理想气体，若它们的最概然速率相等，则它们的(A) 平均速率相等，方均根速率相等．(B) 平均速率相等，方均根速率不相等．(C) 平均速率不相等，方均根速率相等．(D) 平均速率不相等，方均根速率不相等． ［ ］22、假定氧气的热力学温度提高一倍，氧分子全部离解为氧原子，则这些氧原子的平均速率是原来氧分子平均速率的(A) 4倍． (B) 2倍．(C) 2倍． (D) 21倍． ［ ］23、 麦克斯韦速率分布曲线如图所示，图中A 、B 两部分面积相等，则该图表示(A) 0v 为最概然速率． (B) 0v 为平均速率． (C) 0v 为方均根速率． (D) 速率大于和小于0v 的分子数各占一半． ［ ］24、速率分布函数f (v )的物理意义为：(A) 具有速率v 的分子占总分子数的百分比．(B) 速率分布在v 附近的单位速率间隔中的分子数占总分子数的百分比．(C) 具有速率v 的分子数．(D) 速率分布在v 附近的单位速率间隔中的分子数． ［ ］25、若N 表示分子总数，T 表示气体温度，m 表示气体分子的质量，那么当分子速率v 确定后，决定麦克斯韦速率分布函数f (v )的数值的因素是(A) m ，T ． (B) N ．(C) N ，m ． (D) N ，T ．(E) N ，m ，T ． ［ ］26、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．(C) Z 增大一倍而λ减为原来的一半．(D) Z 减为原来的一半而λ增大一倍． ［ ］27、一定量的理想气体，在温度不变的条件下，当体积增大时，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 减小而λ不变． (B)Z 减小而λ增大．f (v )0(C) Z 增大而λ减小． (D)Z 不变而λ增大． ［ ］28、一定量的理想气体，在温度不变的条件下，当压强降低时，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． (B) Z 和λ都减小．(C) Z 增大而λ减小． (D) Z 减小而λ增大． ［ ］29、一定量的理想气体，在体积不变的条件下，当温度降低时，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 减小，但λ不变． (B) Z 不变，但λ减小．(C) Z 和λ都减小． (D) Z 和λ都不变． ［ ］30、 一定量的理想气体，在体积不变的条件下，当温度升高时，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 增大，λ不变． (B) Z 不变，λ增大．(C) Z 和λ都增大． (D) Z 和λ都不变． [ ]31、 在一个体积不变的容器中，储有一定量的理想气体，温度为T 0时，气体分子的平均速率为0v ，分子平均碰撞次数为0Z ，平均自由程为0λ．当气体温度升高为4T 0时，气体分子的平均速率v ，平均碰撞频率Z 和平均自由程λ分别为：(A) v ＝40v ，Z ＝40Z ，λ＝40λ．(B) v ＝20v ，Z ＝20Z ，λ＝0λ．(C) v ＝20v ，Z ＝20Z ，λ＝40λ．(D) v ＝40v ，Z ＝20Z ，λ＝0λ． ［ ］32、在一封闭容器中盛有1 mol 氦气(视作理想气体)，这时分子无规则运动的平均自由程仅决定于(A) 压强p ． (B) 体积V ．(C) 温度T ． (D) 平均碰撞频率Z ． ［ ］33、一定量的某种理想气体若体积保持不变，则其平均自由程λ和平均碰撞频率Z 与温度的关系是：(A) 温度升高，λ减少而Z 增大．(B) 温度升高，λ增大而Z 减少．(C) 温度升高，λ和Z 均增大．(D) 温度升高，λ保持不变而Z 增大． ［ ］34、一容器贮有某种理想气体，其分子平均自由程为0λ，若气体的热力学温度降到原来的一半，但体积不变，分子作用球半径不变，则此时平均自由程为 (A)02λ． (B) 0λ． (C)2/0λ． (D) 0λ/ 2． ［ ］35、图(a)、(b)、(c)各表示联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)则为半径不等的两个圆．那么：(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．36、 关于可逆过程和不可逆过程的判断：(1) 可逆热力学过程一定是准静态过程．(2) 准静态过程一定是可逆过程．(3) 不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程．(4) 凡有摩擦的过程,一定是不可逆过程．以上四种判断，其中正确的是(A) (1)、(2)、(3)．(B) (1)、(2)、(4)．(C) (2)、(4)．(D) (1)、(4)． ［ ］37、如图所示，当气缸中的活塞迅速向外移动从而使气体膨胀时，气体所经历的过程(A) 是平衡过程，它能用p ─V 图上的一条曲线表示． (B) 不是平衡过程，但它能用p ─V 图上的一条曲线表示．(C) 不是平衡过程，它不能用p ─V 图上的一条曲线表示．(D) 是平衡过程，但它不能用p ─V 图上的一条曲线表示． ［ ］38、在下列各种说法 V 图(a) V 图(b) V 图(c)(1) 平衡过程就是无摩擦力作用的过程．(2) 平衡过程一定是可逆过程．(3) 平衡过程是无限多个连续变化的平衡态的连接．(4) 平衡过程在p－V图上可用一连续曲线表示．中，哪些是正确的？(A) (1)、(2)．(B) (3)、(4)．(C) (2)、(3)、(4)．(D) (1)、(2)、(3)、(4)．［］39、设有下列过程：(1) 用活塞缓慢地压缩绝热容器中的理想气体．(设活塞与器壁无摩擦)(2) 用缓慢地旋转的叶片使绝热容器中的水温上升．(3) 一滴墨水在水杯中缓慢弥散开．(4) 一个不受空气阻力及其它摩擦力作用的单摆的摆动．其中是可逆过程的为(A) (1)、(2)、(4)．(B) (1)、(2)、(3)．(C) (1)、(3)、(4)．(D) (1)、(4)．［］40、在下列说法(1) 可逆过程一定是平衡过程．(2) 平衡过程一定是可逆的．(3) 不可逆过程一定是非平衡过程．(4) 非平衡过程一定是不可逆的．中，哪些是正确的？(A) (1)、(4)．(B) (2)、(3)．(C) (1)、(2)、(3)、(4)．(D) (1)、(3)．［］41、置于容器内的气体，如果气体内各处压强相等，或气体内各处温度相同，则这两种情况下气体的状态(A) 一定都是平衡态．(B) 不一定都是平衡态．(C) 前者一定是平衡态，后者一定不是平衡态．(D) 后者一定是平衡态，前者一定不是平衡态．［］42、气体在状态变化过程中，可以保持体积不变或保持压强不变，这两种过程(A) 一定都是平衡过程．(B) 不一定是平衡过程．(C) 前者是平衡过程，后者不是平衡过程．(D) 后者是平衡过程，前者不是平衡过程．［］43、如图所示，一定量理想气体从体积V 1，膨胀到体积V 2分别经历的过程是：A →B 等压过程，A →C 等温过程；A→D 绝热过程，其中吸热量最多的过程(A) 是A →B.(B)是A →C. (C)是A →D.(D)既是A →B 也是A →C , 两过程吸热一样多。
大学物理热学试题
大学物理--热学试题1.一个物体的温度从20℃升高到40℃，其温度变化为多少摄氏度？（答案：20℃）2.一个物体吸收了1000J的热量，其温度升高了10℃，这个物体的热容是多少？（答案：100J/℃）3.一个物体的质量为2kg，其比热容为4000J/kg·℃，向该物体输入2000J的热量，其温度升高了多少℃？（答案：0.5℃）4.一个物体的质量为1kg，其比热容为2000J/kg·℃，将其放在热源中，经过一段时间，物体的温度升高了10℃，热源输入的热量为多少？（答案：20000J）5.一根长10cm，截面积为1cm²的铜棒，其两端分别与100℃和0℃的热源接触，假设铜的比热容为400J/kg·℃，求铜棒吸收的热量。
（答案：400J）6.一根长10cm，截面积为1cm²的铝棒，其两端分别与100℃和0℃的热源接触，假设铝的比热容为900J/kg·℃，求铝棒吸收的热量。
（答案：900J）7.一个物体吸收了3000J的热量，做了200J的功，这个物体的内能的增量是多少？（答案：2800J）8.一个物体吸收了5000J的热量，做了1000J的功，这个物体的内能的增量是多少？（答案：4000J）9.一个物体吸收了2000J的热量，做了500J的功，这个物体的内能的增量是多少？（答案：1500J）10.一氧化碳气体的摩尔质量为28g/mol，将1mol的一氧化碳气体加热到100℃，需要输入多少焦耳的热量？（答案：29760J）11.理想气体的状态方程为PV=nRT，其中P为压强，V为体积，n为物质的摩尔数，R为气体常量，T为温度。
若将1mol的理想气体从0℃加热到100℃，其对外做的功为多少？（答案：4158J）12.理想气体的状态方程为PV=nRT，其中P为压强，V为体积，n为物质的摩尔数，R为气体常量，T为温度。
若将1mol的理想气体从0℃加热到100℃，其内能的增量为多少？（答案：2079J）。
(完整版)大学物理热学习题附答案
一、选择题1．一定量的理想气体贮于某一容器中，温度为T ，气体分子的质量为m 。
根据理想气体的分子模型和统计假设，分子速度在x 方向的分量平方的平均值 (A) m kT x 32=v (B) m kT x 3312=v (C) m kT x /32=v (D) m kT x /2=v2．一定量的理想气体贮于某一容器中，温度为T ，气体分子的质量为m 。
根据理想气体分子模型和统计假设，分子速度在x 方向的分量的平均值 (A) m kT π8=x v (B) m kT π831=x v (C) m kT π38=x v (D) =x v 03．温度、压强相同的氦气和氧气，它们分子的平均动能ε和平均平动动能w 有如下关系：(A) ε和w都相等 (B) ε相等，w 不相等 (C) w 相等，ε不相等 (D) ε和w 都不相等4．在标准状态下，若氧气(视为刚性双原子分子的理想气体)和氦气的体积比V 1 / V 2=1 / 2 ，则其内能之比E 1 / E 2为：(A) 3 / 10 (B) 1 / 2 (C) 5 / 6 (D) 5 / 35．水蒸气分解成同温度的氢气和氧气，内能增加了百分之几(不计振动自由度和化学能)？(A) 66.7％ (B) 50％ (C) 25％ (D) 06．两瓶不同种类的理想气体，它们的温度和压强都相同，但体积不同，则单位体积内的气体分子数n ，单位体积内的气体分子的总平动动能(E K /V )，单位体积内的气体质量ρ，分别有如下关系：(A) n 不同，(E K /V )不同，ρ不同 (B) n 不同，(E K /V )不同，ρ相同(C) n 相同，(E K /V )相同，ρ不同 (D) n 相同，(E K /V )相同，ρ相同7．一瓶氦气和一瓶氮气密度相同，分子平均平动动能相同，而且它们都处于平衡状态，则它们(A) 温度相同、压强相同 (B) 温度、压强都不相同(C) 温度相同，但氦气的压强大于氮气的压强(D) 温度相同，但氦气的压强小于氮气的压强8．关于温度的意义，有下列几种说法：(1) 气体的温度是分子平均平动动能的量度；(2) 气体的温度是大量气体分子热运动的集体表现，具有统计意义；(3) 温度的高低反映物质内部分子运动剧烈程度的不同；(4) 从微观上看，气体的温度表示每个气体分子的冷热程度。
大学物理热学练习题及答案
大学物理热学练习题及答案第一题：一个物体的质量是1 kg，温度从20°C升高到30°C，如果物体的比热容是4200 J/(kg·°C)，求物体吸收的热量。
解答：根据热量公式Q = mcΔθ，其中 Q 表示吸收的热量，m 表示物体的质量，c 表示比热容，Δθ 表示温度变化。
代入数据得：Q = 1 kg × 4200 J/(kg·°C) × (30°C - 20°C)= 1 kg × 4200 J/(kg·°C) × 10°C= 42,000 J所以物体吸收的热量为42,000 J。
第二题：一块金属材料的质量是0.5 kg，它的比热容是400 J/(kg·°C)，经过加热后，材料的温度升高了60°C。
求该金属材料所吸收的热量。
解答：根据热量公式Q = mcΔθ，其中 Q 表示吸收的热量，m 表示物体的质量，c 表示比热容，Δθ 表示温度变化。
代入数据得：Q = 0.5 kg × 400 J/(kg·°C) × 60°C= 12,000 J所以金属材料吸收的热量为12,000 J。
第三题：一个热容为300 J/(kg·°C)的物体，吸收了500 J的热量后，温度升高了多少摄氏度？解答：根据热量公式Q = mcΔθ，其中 Q 表示吸收的热量，m 表示物体的质量，c 表示比热容，Δθ 表示温度变化。
将已知数据代入公式：500 J = m × 300 J/(kg·°C) × Δθ解方程得：Δθ = 500 J / (m × 300 J/(kg·°C))= 500 J / (m/(kg·°C)) × (kg·°C/300 J)= (500/300) °C≈ 1.67°C所以温度升高了约1.67°C。
大学物理竞赛-热学试题
等T膨胀:
dEk=0； 内压强引起的势能变化：
dEP
PidV
a
Va2
dV
d( a V
)
dE
dEk
dEP
d ( V
)
E V2 d ( a ) a( a a )
V1
V
V1 V2
(3)
Q吸
A
E
RT
ln
V2 V1
b b
例 真实气体在气缸内以温度T1等温膨胀，推动活 塞做功，活塞移动距离为L。若仅考虑分子占有体 积去计算功，比不考虑时为——；若仅考虑分子 间存在作用力去计算功，比不考虑时——；
(a)大; (b)小; (c)都一样;
答案：(a); (b)
解：(P
a V2
)(V
b)
RT
a:反映分子间引力；b:反映气体分子本身体积;
气体对外做功：A V2 PdV
V2 ( RT1
a V1 )dV
V1 V b V 2
RT1
ln
V2 V1
b b
a( 1 V2
1) V1
(1)仅考虑分子体积: a=0， ln V2 b ln V2
V1 b
V1
, 作功增加；
(2)仅考虑分子间引力: b=0， a( 1 1 ) 0
V2 V1
,作功减小；
一、理想气体状态方程 • PV=RT • P n k T
真实气体: 范德瓦尔斯方程
(P
a V2
)(V
b)
RT
• P RT
M
*
二、气体动理论
1. 微观量与宏观量的关系
•
P
2 3
n
t
t
若把某一初态定为参考态，则：S
大学物理热学测试习题
方法 1: 由理想气体状态方程
PV m RT M
有
m PM 1.01 10 5 2 10 3 8.110 2 kg m-3
V RT
8.31 300
方法 2: n M 2.44 1025 2 103 8.1102 kg m-3
等压过程： A pV
V 恒量 T
Q
m M
Cp (T2
T1)
m M
i
2 T 2
[A ]
6.两个容器中分别装有氮气和水蒸气，它们的温度相 同，则下列各量中相同的量是[ ]
（A）分子平均动能 （B）分子平均速率 （C）分子平均平动动能 （D）最概然速率。
[C]
[C]
8.对于理想气体系统来说,在下列过程中，哪个过程中系
，另一部分用来对外界做功。
放出
0.5 104 J
987J
1.013103 J
1 2
( P1
P2 )(V2
V1 )
20%
• 10.理想气体__等温__过程中，系统吸收的 热量也可以用p—V图上的面积表示。
• 11. 如果氢气和氦气的温度相同，则它们的 分子平均动能_不等__(填相等或不等)，分 子的平均平动动能_相等_ (填相等或不等)。
(A)S1 > S2 .(B) S1 = S2 . (C) S1 < S2 .(D) 无法确定.
p-V线下的面积表示做功的大小。绝热过程
Q E A 0, A E m i RT M2
[B ]
5.摩尔数相同的两种理想气体，一种是氦气，
一种是氢气，都从相同的初态开始经等压膨胀为 原来体积的2倍，则两种气体 [ ] (A) 对外做功相同，吸收的热量不同. (B) 对外做功不同，吸收的热量相同. (C) 对外做功和吸收的热量都不同. (D) 对外做功和吸收的热量都相同.
大学物理热学练习题
热学（一）理想气体、压强公式一、选择题1、若理想气体的体积为V ，压强为p ，温度为T ，一个分子的质量为m ，k 为玻尔兹曼常量，R 为普适气体常量，则该理想气体的分子数为： (A) pV / m ． (B) pV / (kT )．(C) pV / (RT )． (D) pV / (mT )．［ ］2、一定量的理想气体贮于某一容器中，温度为T ，气体分子的质量为m ．根据理想气体的分子模型和统计假设，分子速度在x 方向的分量平方的平均值(A)mkT x32=v ． (B)mkT x3312=v ．(C)m kT x/32=v (D) m kT x/2=v［ ］3、一定量的理想气体贮于某一容器中，温度为T ，气体分子的质量为m ．根据理想气体分子模型和统计假设，分子速度在x 方向的分量的平均值(A) mkT π8=x v (B)m kT π831=x v(C) mkTπ38=x v ． (D) =x v 0 ．［ ］4、三个容器A 、B 、C 中装有同种理想气体，其分子数密度n 相同，而方均根速率之比为()()()2/122/122/12::CB A v v v ＝1∶2∶4，则其压强之比A p∶B p∶C p为：(A) 1∶2∶4． (B) 1∶4∶8．(C) 1∶4∶16． (D) 4∶2∶1．［ ］二、填空题1、质量一定的某种理想气体，(1) 对等压过程来说，气体的密度随温度的增加而_________，并绘出曲线．(2) 对等温过程来说，气体的密度随压强的增加而______________，并绘出曲线．2、在推导理想气体压强公式中，体现统计意义的两条假设是(1) _________________________________；(2) _________________________________．3、A 、B 、C 三个容器中皆装有理想气体，它们的分子数密度之比为n A ∶n B ∶n C ＝4∶2∶1，而分子的平均平动动能之比为A w ∶B w ∶Cw ＝1∶2∶4，则它们的压强之比A p ∶B p ∶Cp ＝__________．三、计算题两个相同的容器装有氢气，以一细玻璃管相连通，管中用一滴水银作活塞，如图所示．当左边容器的温度为 0℃、而右边容器的温度为20℃时，水银滴刚好在管的中央．试问，当左边容器温度由 0℃增到 5℃、而右边容器温度由20℃增到30℃时，水银滴是否会移动？如何移动？ 答案 一、选择题 O T TρBDDC二、填空题 1、成反比地减小 (图) 成正比地增加 (图)2、(1) 沿空间各方向运动的分子数目相等 (2) 222zy x v v v ==3、1∶1∶1三、计算 解：据力学平衡条件，当水银滴刚好处在管的中央维持平衡时，左、右两边氢气的压强相等、体积也相等，两边气体的状态方程为： p 1V 1=(M 1 / M mol )RT 1 ，p 2V 2=(M 2 / M mol )RT 2 ．由p 1= p 2得：V 1 / V 2= (M 1 / M 2)(T 1 / T 2) ．开始时V 1= V 2，则有M 1 / M 2= T 2/ T 1＝293/ 273． 当温度改变为1T '＝278 K ，2T '＝303 K 时，两边体积比为()221121//T M T M V V ''=''＝0.9847 <1． 即21V V '<'可见水银滴将向左边移动少许．热学（二）温度公式、能量均分原理、气体内能专业 班级 学号 姓名 一、选择题1、关于温度的意义，有下列几种说法：(1) 气体的温度是分子平均平动动能的量度．(2) 气体的温度是大量气体分子热运动的集体表现，具有统计意义． (3) 温度的高低反映物质内部分子运动剧烈程度的不同．(4) 从微观上看，气体的温度表示每个气体分子的冷热程度． 这些说法中正确的是(A) (1)、(2) 、(4)． (B) (1)、(2) 、(3)． (C) (2)、(3) 、(4)．(D) (1)、(3) 、(4)． ［ ］2、一瓶氦气和一瓶氮气密度相同，分子平均平动动能相同，而且它们都处于平衡状态，则它们(A) 温度相同、压强相同． (B) 温度、压强都不相同． OT T(C) 温度相同，但氦气的压强大于氮气的压强．(D) 温度相同，但氦气的压强小于氮气的压强． ［ ］3、温度、压强相同的氦气和氧气，它们分子的平均动能ε和平均平动动能w 有如下关系： (A) ε和w 都相等． (B) ε相等，而w 不相等．(C) w 相等，而ε不相等． (D) ε和w 都不相等． ［ ］4、1 mol 刚性双原子分子理想气体，当温度为T 时，其内能为(A) RT 23． (B)kT 23． (C)RT 25． (D)kT 25． ［ ］ （式中R 为普适气体常量，k 为玻尔兹曼常量）5、一定质量的理想气体的内能E 随体积V 的变化关系为一直线(其延长线过E ~V 图的原点)，则此直线表示的过程为：(A) 等温过程． (B) 等压过程． (C) 等体过程． (D) 绝热过程．［ ］ 二、填空题 1、1 mol 氧气(视为刚性双原子分子的理想气体)贮于一氧气瓶中，温度为27℃，这瓶氧气的内能为________________J ；分子的平均平动动能为____________Ｊ；分子的平均总动能为_____________________Ｊ．(摩尔气体常量 R = 8.31 J ·mol -1·K -1 玻尔兹曼常量 k = 1.38×10-23Ｊ·K -1) 2、若i 是气体刚性分子的运动自由度数，则21ikT 所表示的是_______________ ______________________________________________________． 三、计算题容器内有M = 2.66 kg 氧气，已知其气体分子的平动动能总和是E K =4.14×105 J ，求： (1) 气体分子的平均平动动能； (2) 气体温度．(阿伏伽德罗常量N A ＝6.02×1023 /mol ，玻尔兹曼常量k ＝1.38×10-23 J ·K -1 )答案一、选择题 BCCCB 二、填空题1、6.23×10 3 6.21×10 - 21 1.035×10 - 212、在温度为T 的平衡态下，每个气体分子的热运动平均能量(或平均动能) 三、计算题解：(1) M / M mol =N / N A ∴ N =MN A / M mol21Amol 1027.8-⨯===MN E M N E w Kk J (2) kwT 32=＝ 400 K热学（三）热力学第一定律及应用一、选择题1、一物质系统从外界吸收一定的热量，则 (A) 系统的内能一定增加． (B) 系统的内能一定减少． (C) 系统的内能一定保持不变． (D) 系统的内能可能增加，也可能减少或保持不变．[ ]2、一定量的理想气体，经历某过程后，温度升高了．则根据热力学定律可以断定： (1) 该理想气体系统在此过程中吸了热． (2) 在此过程中外界对该理想气体系统作了正功． (3) 该理想气体系统的内能增加了． (4) 在此过程中理想气体系统既从外界吸了热，又对外作了正功． 以上正确的断言是： (A) (1)、(3)． (B) (2)、(3)． (C) (3)． (D) (3)、(4)．(E) (4)．3、如图所示，一定量理想气体从体积V 1，膨胀到体积V 2分别经历的过程是：A →B 等压过程，A →C 等温过程；A →D 绝热过程，其中吸热量最多的过程[ ](A) 是A →B. (B)是A →C. (C)是A →D.(D)既是A →B 也是A →C , 两过程吸热一样多。
《大学物理》热力学基础练习题及答案解析
《大学物理》热力学基础练习题及答案解析一、简答题：1、什么是准静态过程?答案：一热力学系统开始时处于某一平衡态，经过一系列状态变化后到达另一平衡态，若中间过程进行是无限缓慢的，每一个中间态都可近似看作是平衡态，那么系统的这个状态变化的过程称为准静态过程。
2、从增加内能来说，做功和热传递是等效的。
但又如何理解它们在本质上的差别呢?答：做功是机械能转换为热能，热传递是热能的传递而不是不同能量的转换。
3、一系统能否吸收热量，仅使其内能变化? 一系统能否吸收热量，而不使其内能变化?答：可以吸热仅使其内能变化，只要不对外做功。
比如加热固体，吸收的热量全部转换为内能升高温度；不能吸热使内能不变，否则违反了热力学第二定律。
4、有人认为：“在任意的绝热过程中，只要系统与外界之间没有热量传递，系统的温度就不会改变。
”此说法对吗? 为什么?答：不对。
对外做功，则内能减少，温度降低。
5、分别在Vp-图、Tp-图上，画出等体、等压、等温和绝热过程的曲线。
V-图和T6、 比较摩尔定体热容和摩尔定压热容的异同。
答案：相同点：都表示1摩尔气体温度升高1摄氏度时气体所吸收的热量。
不同点：摩尔定体热容是1摩尔气体，在体积不变的过程中，温度升高1摄氏度时气体所吸收的热量。
摩尔定压热容是1摩尔气体，在压强不变的过程中，温度升高1摄氏度时气体所吸收的热量。
两者之间的关系为R C C v p +=7、什么是可逆过程与不可逆过程答案：可逆过程：在系统状态变化过程中，如果逆过程能重复正过程的每一状态，而且不引起其它变化；不可逆过程：在系统状态变化过程中，如果逆过程能不重复正过程的每一状态，或者重复正过程时必然引起其它变化。
8、简述热力学第二定律的两种表述。
答案：开尔文表述：不可能制成一种循环工作的热机，它只从单一热源吸收热量，并使其全部变为有用功而不引起其他变化。
克劳修斯表述：热量不可能自动地由低温物体传向高温物体而不引起其他变化。
9、什么是第一类永动机与第二类永动机?答案：违背热力学第一定律（即能量转化与守恒定律）的叫第一类永动机，不违背热力学第一定律但违背热力学第二定律的叫第二类永动机。
大学物理习题及解答(热学)
1．如图所示，开始在状态A ，其压强为Pa100.25⨯，体积为33m 100.2-⨯，沿直线AB 变化到状态B 后，压强变为5100.1⨯Pa ，体积变为33m 100.3-⨯，求此过程中气体所作的功。
（150J ）2．一定量的空气，吸收了1.71⨯103J 的热量，并保持在 1.0⨯105Pa 下膨胀，体积从1.0⨯10-2 m 3 增加到1.5⨯10-2 m 3，问空气对外作了多少功？它的内能改变了多少？(5.0×102J, 1.21×103J )3．一压强为1.0⨯105 Pa ，体积为1.0⨯10-3m 3的氧气自0 ℃加热到100 ℃。
问：（1）当压强不变时，需要多少热量？当体积不变时，需要多少热量？（2）在等压或等体过程中各作了多少功？解：根据题给初态条件得氧气的物质的量为mol1041.42111-⨯===RT V p M mn已知氧气的定压摩尔热容R C Pm 27=，定体摩尔热容R C Vm 25=（1）求Q p 、Q V等压过程氧气（系统）吸热()J8.129d 12m p,p =-=∆+=⎰T T nC E V p Q等体过程氧气（系统）吸热()J1.9312m V,V =-=∆=T T nC E Q（2）按分析中的两种方法求作功值①利用公式⎰=VV p W d )(求解。
在等压过程中，T R M mV p W d d d ==，则得⎰⎰===21J 6.36d d p T T T R M mW W而在等体过程中，因气体的体积不变，故作功为d )(p ==⎰V V p W②利用热力学第一定律WE Q +∆=求解。
氧气的内能变化为 ()J 1.9312m V,=-=∆T T C M mE由于在（1）中已求出Q p 与Q V ，则由热力学第一定律可得在等压、等体过程中所作的功分别为J7.36p p =∆-=E Q WV V =∆-=E Q W4．如图所示，系统从状态A 沿ABC 变化到状态C 的过程中，外界有326 J 的热量传递给系统，同时系统对外作功126 J 。
大学物理章-热力学基础-试题
第9章 热力学基础一、选择题1. 对于准静态过程和可逆过程, 有以下说法．其中正确的是[ ] (A) 准静态过程一定是可逆过程(B) 可逆过程一定是准静态过程(C) 二者都是理想化的过程(D) 二者实质上是热力学中的同一个概念2. 对于物体的热力学过程, 下列说法中正确的是[ ] (A) 内能的改变只决定于初、末两个状态, 与所经历的过程无关(B) 摩尔热容量的大小与所经历的过程无关(C) 在物体内, 若单位体积内所含热量越多, 则其温度越高(D) 以上说法都不对3. 有关热量, 下列说法中正确的是[ ] (A) 热是一种物质(B) 热能是物质系统的状态参量(C) 热量是表征物质系统固有属性的物理量(D) 热传递是改变物质系统内能的一种形式4. 关于功的下列各说法中, 错误的是[ ] (A) 功是能量变化的一种量度(B) 功是描写系统与外界相互作用的物理量(C) 气体从一个状态到另一个状态, 经历的过程不同, 则对外作的功也不一样(D) 系统具有的能量等于系统对外作的功5. 理想气体状态方程在不同的过程中有不同的微分表达式, 示[ ] (A) 等温过程 (B) 等压过程(C) 等体过程 (D) 绝热过程6. 理想气体状态方程在不同的过程中可以有不同的微分表达式, 式[ ] (A) 等温过程 (B) 等压过程(C) 等体过程 (D) 绝热过程7. 理想气体状态方程在不同的过程中可以有不同的微分表达式, 式0d d =+V p p V 表示[ ] (A) 等温过程 (B) 等压过程(C) 等体过程 (D) 绝热过程8. 理想气体状态方程在不同的过程中可以有不同的微分表达式, 则式V p p V MR T d d d +=μ表示[ ] (A) 等温过程 (B) 等压过程(C) 等体过程 (D) 任意过程9. 热力学第一定律表明:[ ] (A) 系统对外作的功不可能大于系统从外界吸收的热量(B) 系统内能的增量等于系统从外界吸收的热量(C) 不可能存在这样的循环过程, 在此过程中, 外界对系统所作的功不等于系统传给外界的热量(D) 热机的效率不可能等于110. 对于微小变化的过程, 热力学第一定律为d Q = d E d A ．在以下过程中, 这三者同时为正的过程是[ ] (A) 等温膨胀 (B) 等容膨胀(C) 等压膨胀 (D) 绝热膨胀11. 对理想气体的等压压缩过程，下列表述正确的是[ ] (A) d A ＞0, d E ＞0, d Q ＞0 (B) d A ＜0, d E ＜0, d Q ＜0(C) d A ＜0, d E ＞0, d Q ＜0 (D) d A = 0, d E = 0, d Q = 012. 功的计算式A p V V =⎰d 适用于[ ] (A) 理想气体 (B) 等压过程 (C) 准静态过程 (D) 任何过程 13. 一定量的理想气体从状态),(V p 出发, 到达另一状态)2,(V p ． 一次是等温压缩到2V , 外界作功A ；另一次为绝热压缩到2V , 外界作功W ．比较这两个功值的大小是 [ ] (A) A ＞W (B) A = W (C) A ＜W (D) 条件不够，不能比较14. 1mol 理想气体从初态(T 1、p 1、V 1 )等温压缩到体积V 2, 外界对气体所作的功为[ ] (A) 121ln V V RT (B) 211ln V V RT(C) )(121V V p - (D) 1122V p V p -15. 如果W 表示气体等温压缩至给定体积所作的功, Q 表示在此过程中气体吸收的热量, A 表示气体绝热膨胀回到它原有体积所作的功, 则整个过程中气体内能的变化为 [ ] (A) W ＋Q －A (B) Q －W －A (C) A －W －Q (D) Q ＋A －W16. 理想气体内能增量的表示式T C E V ∆=∆ν适用于[ ] (A) 等体过程 (B) 等压过程 (C) 绝热过程 (D) 任何过程17. 刚性双原子分子气体的定压比热与定体比热之比在高温时为[ ] (A) 1.0 (B) 1.2 (C) 1.3 (D) 1.418. 公式R C C V p +=在什么条件下成立?[ ] (A) 气体的质量为1 kg (B) 气体的压强不太高(C) 气体的温度不太低 (D) 理想气体19. 同一种气体的定压摩尔热容大于定体摩尔热容, 其原因是[ ] (A) 膨胀系数不同 (B) 温度不同(C) 气体膨胀需要作功 (D) 分子引力不同20. 摩尔数相同的两种理想气体, 一种是单原子分子气体, 另一种是双原子分子气体, 从同一状态开始经等体升压到原来压强的两倍．在此过程中, 两气体[ ] (A) 从外界吸热和内能的增量均相同(B) 从外界吸热和内能的增量均不相同(C) 从外界吸热相同, 内能的增量不相同(D) 从外界吸热不同, 内能的增量相同21. 两气缸装有同样的理想气体, 初态相同．经等体过程后, 其中一缸气体的压强变为原来的两倍, 另一缸气体的温度也变为原来的两倍．在此过程中, 两气体从外界吸热[ ] (A) 相同 (B) 不相同, 前一种情况吸热多(C) 不相同, 后一种情况吸热较多 (D) 吸热多少无法判断22. 摩尔数相同的理想气体H 2和He, 从同一初态开始经等压膨胀到体积增大一倍时[ ] (A) H 2对外作的功大于He 对外作的功(B) H 2对外作的功小于He 对外作的功(C) H 2的吸热大于He 的吸热(D) H 2的吸热小于He 的吸热23. 摩尔数相同的两种理想气体, 一种是单原子分子, 另一种是双原子分子, 从同一状态开始经等压膨胀到原体积的两倍．在此过程中, 两气体[ ] (A) 对外作功和从外界吸热均相同(B) 对外作功和从外界吸热均不相同(C) 对外作功相同, 从外界吸热不同(D) 对外作功不同, 从外界吸热相同24. 摩尔数相同但分子自由度不同的两种理想气体从同一初态开始作等温膨胀, 若膨胀后体积相同, 则两气体在此过程中[ ] (A) 对外作功相同, 吸热不同(B) 对外作功不同, 吸热相同(C) 对外作功和吸热均相同(D) 对外作功和吸热均不相同25. 两气缸装有同样的理想气体, 初始状态相同．等温膨胀后, 其中一气缸的体积膨胀为原来的两倍, 另一气缸内气体的压强减小到原来的一半．在其变化过程中, 两气体对外作功[ ] (A) 相同 (B) 不相同, 前一种情况作功较大(C) 不相同, 后一种情况作功较大 (D) 作功大小无法判断26. 理想气体由初状态( p 1、V 1、T 1）绝热膨胀到末状态( p 2、V 2、T 2)，对外作的功为 [ ] (A) )(12T T C MV -μ(B) )(12T T C M p -μ (C) )(12T T C M V --μ (D) )(12T T C M p --μ27. 在273K 和一个1atm 下的单原子分子理想气体占有体积22.4升．将此气体绝热压缩至体积为16.8升, 需要作多少功?[ ] (A) 330 J (B) 680 J (C) 719 J (D) 223 J28. 一定量的理想气体分别经历了等压、等体和绝热过程后其内能均由E 1变化到E 2 ．在上述三过程中, 气体的[ ] (A) 温度变化相同, 吸热相同 (B) 温度变化相同, 吸热不同(C) 温度变化不同, 吸热相同 (D) 温度变化不同, 吸热也不同29. 如果使系统从初态变到位于同一绝热线上的另一终态则[ ] (A) 系统的总内能不变(B) 联结这两态有许多绝热路径(C) 联结这两态只可能有一个绝热路径(D) 由于没有热量的传递, 所以没有作功30. 一定量的理想气体, 从同一状态出发, 经绝热压缩和等温压缩达到相同体积时,绝热压缩比等温压缩的终态压强[ ] (A) 较高 (B) 较低 (C) 相等 (D) 无法比较31. 一定质量的理想气体从某一状态经过压缩后, 体积减小为原来的一半, 这个过程可以是绝热、等温或等压过程．如果要使外界所作的机械功为最大, 这个过程应是[ ] (A) 绝热过程 (B) 等温过程(C) 等压过程 (D) 绝热过程或等温过程均可32. 视为理想气体的0.04 kg 的氦气(原子量为4), 温度由290K 升为300K ．若在升温过程中对外膨胀作功831 J, 则此过程是[ ] (A) 等体过程 (B) 等压过程(C) 绝热过程 (D) 等体过程和等压过程均可能33. 一定质量的理想气体经历了下列哪一个变化过程后, 它的内能是增大的?[ ] (A) 等温压缩 (B) 等体降压(C) 等压压缩 (D) 等压膨胀34. 一定量的理想气体从初态),(T V 开始, 先绝热膨胀到体积为2V , 然后经等容过程使温度恢复到T , 最后经等温压缩到体积V ．在这个循环中, 气体必然[ ] (A) 内能增加 (B) 内能减少(C) 向外界放热 (D) 对外界作功35. 提高实际热机的效率, 下面几种设想中不可行的是[ ] (A) 采用摩尔热容量较大的气体作工作物质(B) 提高高温热源的温度(C) 使循环尽量接近卡诺循环(D) 力求减少热损失、摩擦等不可逆因素36. 在下面节约与开拓能源的几个设想中, 理论上可行的是[ ] (A) 在现有循环热机中进行技术改进, 使热机的循环效率达100%(B) 利用海面与海面下的海水温差进行热机循环作功(C) 从一个热源吸热, 不断作等温膨胀, 对外作功(D) 从一个热源吸热, 不断作绝热膨胀, 对外作功37. 下列说法中唯一正确的是[ ] (A) 任何热机的效率均可表示为吸Q A =η (B) 任何可逆热机的效率均可表示为高低T T -=1ηT 9-1-34图(C) 一条等温线与一条绝热线可以相交两次(D) 两条绝热线与一条等温线可以构成一个循环38. 卡诺循环的特点是[ ] (A) 卡诺循环由两个等压过程和两个绝热过程组成(B) 完成一次卡诺循环必须有高温和低温两个热源(C) 卡诺循环的效率只与高温和低温热源的温度有关(D) 完成一次卡诺循环系统对外界作的净功一定大于039. 在功与热的转变过程中, 下面说法中正确的是[ ] (A) 可逆卡诺机的效率最高, 但恒小于1(B) 可逆卡诺机的效率最高, 可达到1(C) 功可以全部变为热量, 而热量不能全部变为功(D) 绝热过程对外作功, 系统的内能必增加40. 两个恒温热源的温度分别为T 和t , 如果T ＞t , 则在这两个热源之间进行的卡诺循环热机的效率为 [ ] (A)t T T - (B) t t T - (C) T t T - (D) Tt T + 41. 对于热传递, 下列叙述中正确的是[ ] (A) 热量不能从低温物体向高温物体传递(B) 热量从高温物体向低温物体传递是不可逆的(C) 热传递的不可逆性不同于热功转换的不可逆性(D) 理想气体等温膨胀时本身内能不变, 所以该过程也不会传热42. 根据热力学第二定律可知, 下列说法中唯一正确的是[ ] (A) 功可以全部转换为热, 但热不能全部转换为功(B) 热量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沿相反方向进行的过程(D) 一切自发过程都是不可逆过程43. 根据热力学第二定律判断, 下列哪种说法是正确的[ ] (A) 热量能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(B) 功可以全部变为热, 但热不能全部变为功(C) 气体能够自由膨胀, 但不能自由压缩(D) 有规则运动的能量能够变为无规则运动的能量, 但无规则运动的能量不能变为有规则运动的能量44. 热力学第二定律表明:[ ] (A) 不可能从单一热源吸收热量使之全部变为有用功(B) 在一个可逆过程中, 工作物质净吸热等于对外作的功(C) 摩擦生热的过程是不可逆的(D) 热量不可能从温度低的物体传到温度高的物体45. “理想气体和单一热源接触作等温膨胀时, 吸收的热量全部用来对外作功．”对此说法, 有以下几种评论, 哪一种是正确的?[ ] (A) 不违反热力学第一定律, 但违反热力学第二定律(B) 不违反热力学第二定律, 但违反热力学第一定律(C) 不违反热力学第一定律, 也不违反热力学第二定律(D) 违反热力学第一定律, 也违反热力学第二定律46. 有人设计了一台卡诺热机(可逆的)．每循环一次可从400K 的高温热源吸收1800J的热量, 向300K 的低温热源放热800J, 同时对外作功1000J ．这样的设计是[ ] (A) 可以的, 符合热力学第一定律(B) 可以的, 符合热力学第二定律(C) 不行的, 卡诺循环所作的功不能大于向低温热源放出的热量(D) 不行的, 这个热机的效率超过了理论值47. 1mol 的单原子分子理想气体从状态A 变为状态B, 如果变化过程不知道, 但A 、B两态的压强、温度、体积都知道, 则可求出[ ] (A) 气体所作的功 (B) 气体内能的变化(C) 气体传给外界的热量 (D) 气体的质量48. 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da c b a ''，那么循环abcda 与da c b a ''所作的功和热机效率变化情况是：[ ] (A) 净功增大，效率提高(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49. 用两种方法： 使高温热源的温度T 1升高△T ；使低温热源的温度T 2降低同样的△T 值；分别可使卡诺循环的效率升高1η∆和 2η∆，两者相比：[ ] (A) 1η∆>2η∆ (B) 2η∆>1η∆(C) 1η∆＝2η∆ (D) 无法确定哪个大50. 下面所列四图分别表示某人设想的理想气体的四个循环过程，请选出其中一个在理论上可能实现的循环过程的图的符号．[ ]T9-1-48图 2T 1T a b b 'c 'c d VO O p 等温 绝热 绝热O V p 绝热 绝热等压等温等容 绝热p 等温 绝热容等V p51. 在T9-1-51图中，I c II 为理想气体绝热过程，I a II和I b II 是任意过程．此两任意过程中气体作功与吸收热量的情况是:[ ] (A) I a II 过程放热，作负功；I b II 过程放热，作负功 (B) I a II 过程吸热，作负功；I b II 过程放热，作负功 (C) I a II 过程吸热，作正功；I b II 过程吸热，作负功 (D) I a II 过程放热，作正功；I b II 过程吸热，作正功52. 给定理想气体，从标准状态(p 0,V 0,T 0)开始作绝热膨胀，体积增大到3倍．膨胀后温度T 、压强p 与标准状态时T 0、p 0之关系为(为比热比) [ ] (A) 01)31(T T -=γ, 0)31(p p γ= (B) 0)31(T T γ=,01)31(p p -=γ (C) 0)31(T T γ-=,01)31(p p -=γ (D) 01)31(T T -=γ,0)31(p p γ-=53. 甲说：“由热力学第一定律可证明任何热机的效率不可能等于1．”乙说：“热力学第二定律可表述为效率等于 100％的热机不可能制造成功．”丙说：“由热力学第一定律可证明任何卡诺循环的效率都等于)1(12T T -．”丁说：“由热力学第一定律可证明理想气体卡诺热机(可逆的)循环的效率等于)1(12T T -．”对以上说法，有如下几种评论，哪种是正确的? [ ] (A) 甲、乙、丙、丁全对 (B) 甲、乙、丙、丁全错(C) 甲、乙、丁对，丙错 (D) 乙、丁对，甲、丙错54. 某理想气体分别进行了如T9-1-54图所示的两个卡诺循环：I(abcda )和II(a'b'c'd'a')，且两个循环曲线所围面积相等．设循环I 的效率为η，每次循环在高温热源处吸的热量为Q ，循环II 的效率为η'，每次循环在高温热源处吸的热量为Q '，则 [ ] (A) Q Q '<'<,ηη (B) Q Q '>'<,ηη (C) Q Q '<'>,ηη (D) Q Q '>'>,ηη55. 两个完全相同的气缸内盛有同种气体，设其初始状态相同．今使它们分别作绝热压缩至相同的体积，其中气缸1内的压缩过程是非准静态过程，而气缸2内的压缩过程则是准静态过程．比较这两种情况的温度变化：[ ] (A) 气缸1和气缸2内气体的温度变化相同(B) 气缸1内的气体较气缸2内的气体的温度变化大(C) 气缸1内的气体较气缸2内的气体的温度变化小(D) 气缸1和气缸2内的气体的温度无变化二、填空题 T9-1-51图 a b II I c V OT9-1-54图a b b 'c 'c d V O p a 'd '1. 不等量的氢气和氦气从相同的初态作等压膨胀, 体积变为原来的两倍．在这过程中, 氢气和氦气对外作的功之比为 ．2. 1mol 的单原子分子理想气体, 在1atm 的恒定压力下从273K 加热到373K, 气体的内能改变了 ．3. 各为1摩尔的氢气和氦气, 从同一状态(p ,V )开始作等温膨胀．若氢气膨胀后体积变为2V , 氦气膨胀后压强变为2p , 则氢气和氦气从外界吸收的热量之比为 ．4. 两个相同的容器, 一个装氢气, 一个装氦气(均视为刚性分子理想气体)，开始时它们的压强和温度都相等．现将6J 热量传给氦气, 使之温度升高．若使氢气也升高同样的温度, 则应向氢气传递的热量为 ．5. 1摩尔的单原子分子理想气体, 在1个大气压的恒定压力作用下从273K 加热到373K, 此过程中气体作的功为 ．6. 273K 和一个1atm 下的单原子分子理想气体占有体积22.4升．此气体等温压缩至体积为16.8升的过程中需作的功为 ．7. 一定量气体作卡诺循环, 在一个循环中, 从热源吸热1000 J, 对外作功300 J ． 若冷凝器的温度为7C, 则热源的温度为 ．8. 理想气体卡诺循环过程的两条绝热线下的面积大小(图中阴影部分)分别为1S 和2S ，则二者的大小关系是 ．9. 一卡诺机(可逆的)，低温热源的温度为C 27ο，热机效率为40%，其高温热源温度为 K ．今欲将该热机效率提高到50%，若低温热源保持不变，则高温热源的温度应增加 K ．10. 一个作可逆卡诺循环的热机，其效率为η，它的逆过程的致冷系数212T T T w -=，则η与w 的关系为 ．11. 1mol 理想气体(设V P C C =γ为已知)的循环过程如T －V 图所示，其中CA 为绝热过程，A 点状态参量(11,V T )，和B 点的状态参量(21,V T )为已知．则C 点的状态参量为：p V 1S 2S O T9-2-8图=C V ，=C T ，=C p ．12. 一定量的理想气体，从A 状态),2(11V p 经历如T9-2-12图所示的直线过程变到B 状态),(11V p ，则AB 过程中系统作功___________, 内能改变△E ＝_________________．13. 质量为M 、温度为0T 的氦气装在绝热的容积为V 的封闭容器中，容器一速率v 作匀速直线运动．当容器突然停止后，定向运动的动能全部转化为分子热运动的动能，平衡后氦气的温度增大量为 ．14. 有ν摩尔理想气体，作如T9-2-14图所示的循环过程abca ，其中acb 为半圆弧，b －a 为等压过程，a c p p 2=，在此循环过程中气体净吸热量为Q νC p )(a b T T -（填入：> , <或＝）．15. 一定量的理想气体经历acb 过程时吸热550 J ．则经历acbea 过程时，吸热为 ．16. 一定量理想气体，从同一状态开始使其体积由V 1膨胀到2V 1，分别经历以下三种过程： 等压过程； 等温过程； 绝热过程．其中：__________过程气体对外作功最多；____________过程气体内能增加最多；__________过程气体吸收的热量最多．17. 一定量的理想气体，从状态a 出发，分别经历等压、等温、绝热三种过程由体积V 1膨胀到体积V 2，试在T9-2-17图中示意地画出这三种过程的p －V 图曲线．在上述三种过程中： (1) 气体的内能增加的是__________过程；(2) 气体的内能减少的是__________过程．A p 121pB 1V 12V V O T9-2-12图p c p V O b V c a b a p aV T9-2-14图 Pa 105⨯p 33m 10-O 4c a b 1 T9-2-15图1d e p V O a 1VT9-2-17图2V18. 如T9-2-18图所示，已知图中两部分的面积分别为S 1和S 2． 如果气体的膨胀过程为a 1b ，则气体对外做功W ＝________； 如果气体进行a 1b 2a 的循环过程，则它对外做功W ＝_______________．19. 如T9-2-19图所示，一定量的理想气体经历c b a →→过程，在此过程中气体从外界吸收热量Q ，系统内能变化E ∆．则Q 和E ∆ >0或<0或= 0的情况是：Q _________， E __________．20. 将热量Q 传给一定量的理想气体，(1) 若气体的体积不变，则其热量转化为 ； (2) 若气体的温度不变，则其热量转化为 ；(3) 若气体的压强不变，则其热量转化为 ． 21. 一能量为1012eV 的宇宙射线粒子，射入一氖管中，氖管内充有 0.1 mol 的氖气，若宇宙射线粒子的能量全部被氖气分子所吸收，则氖气温度升高了_________________K ．(1 eV ＝1.60×1019J ，普适气体常量R ＝8.31 J/(mol K)）22. 有一卡诺热机，用29kg 空气作为工作物质，工作在27℃的高温热源与-73℃的低温热源之间，此热机的效率η＝______________．若在等温膨胀的过程中气缸体积增大到2.718倍，则此热机每一循环所作的功为_________________．(空气的摩尔质量为29×10-3kg mol -1，普适气体常量R ＝8.3111K mol J --⋅⋅)23. 一气体分子的质量可以根据该气体的定体比热来计算．氩气的定体比热c V=0.314 k J ·kg 1·K 1，则氩原子的质量m =__________．三、计算题1. 1 mol 刚性双原子分子的理想气体，开始时处于Pa 1001.151⨯=p 、331m 10-=V 的状态，然后经图示直线过程I 变到Pa 1004.452⨯=p 、332m 102-⨯=V 的状态．后又经过方程为C pV=21（常量）的过程II 变到压强Pa 1001.1513⨯==p p 的状态．求：(1) 在过程I 中气体吸的热量; (2) 整个过程气体吸的热量．p),(22V p ),(11V p 13p p =VI I Ip OabT9-2-18图21S 2S 1p VO abT9-2-19图c2. 1 mol 的理想气体，完成了由两个等容过程和两个等压 过程构成的循环过程（如T9-3-2图），已知状态1的温度为1T ， 状态3的温度为3T ，且状态2和4在同一等温线上．试求 气体在这一循环过程中作的功．3. 一卡诺热机(可逆的)，当高温热源的温度为C 127ο、低温热源温度为C 27ο时，其每次循环对外作净功8000J ．今维持低温热源的温度不变，提高高温热源的温度，使其每次循环对外作净功10000J ．若两个卡诺循环都工作在相同的两条绝热线之间，试求：(1) 第二个循环热机的效率；(2) 第二个循环的高温热源的温度．4. 某种单原子分子的理想气体作卡诺循环，已知循环效率%20=η，试问气体在绝热膨胀时，气体体积增大到原来的几倍?5. 1mol 双原子分子理想气体作如T9-3-5图所示的可逆循环过程，其中1－2为直线，2－3为绝热线，3－1为等温线．已知13128,2V V T T ==，试求：(1) 各过程的功，内能增量和传递的热量；(用1T 和已知常数表示) (2) 此循环的效率η．(注：循环效率1Q A =η，A 为每一循环过程气体对外所作的功，1Q 为每一循环过程气体吸收的热量)6. 如T9-3-6图所示，一金属圆筒中盛有1 mol 刚性双原子分子的理想气体，用可动活塞封住，圆筒浸在冰水混合物中．迅速推动活塞，使气体从标准状态(活塞位置I)压缩到体积为原来一半的状态(活塞位置II)，然后维持活塞不动，待气体温度下降至0℃，再让活塞缓慢上升到位置I ，完成一次循环． (1) 试在p －V 图上画出相应的理想循环曲线；(2) 若作100 次循环放出的总热量全部用来熔解冰，则有多少冰被熔化(已知冰的熔解热=λ 3.35×105 J·kg －1，普适气体常量 R = 8.31J·mol －1·K －1)7. 比热容比=γ 1.40的理想气体，进行如T9-3-7图所T9-3-2图123T9-3-5图T9-3-6图 T9-3-7图)3示的abca 循环，状态a 的温度为300 K ． (1) 求状态b 、c 的温度；(2) 计算各过程中气体所吸收的热量、气体所作的功和气体内能的增量;(3) 求循环效率．8. 一台冰箱工作时，其冷冻室中的温度为-10℃，室温为15℃．若按理想卡诺致冷循环计算，则此致冷机每消耗J 102的功，可以从冷冻室中吸出多少热量?9. 一可逆卡诺热机低温热源的温度为7.0℃，效率为40%；若要将其效率提高50%，则高温热源温度需提高几度?10. 绝热容器中有一定量的气体，初始压强和体积分别为0p 和0V ．用一根通有电流的电阻丝对它加热(设电阻不随温度改变)．在加热的电流和时间都相同的条件下，第一次保持体积0V 不变，压强变为1p ；第二次保持压强0p 不变，而体积变为1V ．不计电阻丝的热容量，求该气体的比热容比．11. 空气中的声速的表达式为u κρ=，其中是气体密度，κ是体弹性模量，满足关系式Vp Vκ∆∆=-．就下列两种情况计算其声速： (1) 假定声波传播时空气的压缩和膨胀过程是一个等温过程(即等温声速模型，亦称为牛顿模型)；(2) 假定声波传播时空气的压缩和膨胀过程是一个绝热过程(即绝热声速模型)； 比较这两个结果你得出什么结论?（设空气中只有氮气）12. 某热机循环从高温热源获得热量Q H ，并把热量Q L 排给低温热源．设高、低温热源的温度分别为T H =2000K 和T L =300K ，试确定在下列条件下热机是可逆、不可逆或不可能存在的．(1) Q H =1000J ，A =900J ；(2) Q H =2000J ，Q L =300J ；(3) A =1500J ，Q L =500J ．13. 研究动力循环和制冷循环是热力学的重要应用之一．内燃机以气缸内燃烧的气体为工质．对于四冲程火花塞点燃式汽油发动机来说，它的理想循环是定体加热循环，称为奥托循环（Otto cycle ）．而对于四冲程压燃式柴油机来说，它的理想循环是定压加热循环，称为狄塞耳循环（Diesel cycle ）．如T9-3-13图所示，往复式内燃机的奥托循环经历了以下四个冲程：（1）吸气冲程（0→1）：当活塞由上止点T 向下止点B 运时，进气阀打开，在大气压力下吸入汽油蒸气和空气T9-3-13图V的混合气体．（2）压缩冲程：进气阀关闭，活塞向左运行，混合气体被绝热压缩（1→2）；活塞移动T 点时，混合气体被电火花点燃迅速燃烧，可以认为是定体加热过程（2→3），吸收热量1Q ．（3）动力冲程：燃烧气体绝热膨胀，推动活塞对外作功（3→4）；然后，气体在定体条件下降压（4→1），放出热量2Q ．（4）排气冲程：活塞向左运行，残余气体从排气阀排出．假定内燃机中的工质是理想气体并保持定量，试求上述奥托循环1→2→3→4→1的效率η．14. 绝热壁包围的气缸被一绝热的活塞分成A ，B 两室，活塞在气缸内可无摩擦自由滑动，每室内部有1摩尔的理想气体，定容热容量R c V 25=．开始时，气体都处在平衡态),,(000T V p ．现在对A 室加热，直到A 中压强变为20p 为止．(1) 加热结束后，B 室中气体的温度和体积? (2) 求加热之后，A 、B 室中气体的体积和温度; (3) 在这过程中A 室中的气体作了多少功? (4) 加热器传给A 室的热量多少?15. 如T9-3-15图所示，器壁与活塞均绝热的容器中间被一隔板等分为两部分，其中右边贮有1摩尔处于标准状态的氦气(可视为理想气体)，左边为真空．现先把隔板拉开，待气体平衡后，再缓慢向右推动活塞，把气体压缩到原来的体积．求氦气的温度改变量．16. 如T9-3-15图所示，一固定绝热隔板将某种理想气体分成A 、B 两部分，B 的外侧是可动活塞．开始时A 、B 两部分的温度T 、体积V 、压强p 均相同，并与大气压强相平衡．现对A 、B 两部分气体缓慢地加热，当对A 和B 给予相等的热量Q 以后，A 室中气体的温度升高度数与B 室中气体的温度升高度数之比为7:5．(1) 求该气体的定体摩尔热容C V 和定压摩尔热容C p ；(2) B 室中气体吸收的热量有百分之几用于对外作功？17. 有两个全同的物体，其内能为(u CT C =为常数)，初始时两物体的温度分别为21T T 、．现以两物体分别为高、低温热源驱动一卡诺热机运行，最后两物体达到一共同温度f T ．求(1)f T ；(2)求卡诺热机所作的功．18. 温度为25℃、压强为1atm 的1mol 刚性双原子分子理想气体，经等温过程体积膨胀至原来的3倍．(普适气体常量R ＝8.31 1--⋅⋅K mol J 1，ln 3=1.0986)(1) 计算这个过程中气体对外所作的功；(2) 假若气体经绝热过程体积膨胀为原来的3倍，那么气体对外作的功又是多少?19. 图T9-3-19为一循环过程的T -V 曲线．该循环的工质为mol μ的理想气体，其中V C 和γ均已知且为常量．已知a 点的温度为1T ，体积为V 1，b 点的体积为V 2，ca 为绝热过程．求：T9-3-15图He空真T9-3-17图ABT9-3-19图。
大学物理热学部分考试习题
热学部分大作业选择题:1.如图，一定量的理想气体，由平衡状态A变到平衡状态B (p A= p B)，则无论经过的是什么过程，系统必然(A) 对外作正功．(B) 内能增加．(C) 从外界吸热．(D) 向外界放热．2.设有以下一些过程：(1) 两种不同气体在等温下互相混合．(2) 理想气体在定体下降温．(3) 液体在等温下汽化.(4) 理想气体在等温下压缩．(5) 理想气体绝热自由膨胀．在这些过程中，使系统的熵增加的过程是：(A) (1)、(2)、(3). (B) (2)、(3)、(4).(C) (3)、(4)、(5). (D) (1)、(3)、(5).3.一容器贮有某种理想气体，其分子平均自由程为，若气体的热力学温度降到原来的一半，但体积不变，分子作用球半径不变，则此时平均自由程为(A) ．(B) ．(C) ．(D) / 2．4.如图所示，一绝热密闭的容器，用隔板分成相等的两部分，左边盛有一定量的理想气体，压强为p0，右边为真空．今将隔板抽去，气体自由膨胀，当气体达到平衡时，气体的压强是(A) p0．(B) p0 / 2．(C)2γp0．(D) p0 / 2γ．(C p/C V)5.一绝热容器，用质量可忽略的绝热板分成体积相等的两部分．两边分别装入质量相等、温度相同的H2气和O2气．开始时绝热板P固定．然后释放之，板P将发生移动(绝热板与容器壁之间不漏气且摩擦可以忽略不计)，在达到新的平衡位置后，若比较两边温度的高低，则结果是：(A) H2气比O2气温度高．(B) O2气比H2气温度高．(C)两边温度相等且等于原来的温度．(D) 两边温度相等但比原来的温度降低了．6.人设计一台卡诺热机(可逆的)．每循环一次可从400 K的高温热源吸热1800 J，向300 K的低温热源放热800 J．同时对外作功1000 J，这样的设计是(A) 可以的，符合热力学第一定律．(B) 可以的，符合热力学第二定律．(C) 不行的，卡诺循环所作的功不能大于向低温热源放出的热量．(D) 不行的，这个热机的效率超过理论值．7. 1 mol刚性双原子分子理想气体，当温度为T时，其内能为(A) ．(B)．(C)．(D)．（式中R为普适气体常量，k为玻尔兹曼常量）8.理想气体经历如图所示的abc平衡过程，则该系统对外作功W，从外界吸收的热量Q和内能的增量的正负情况如下：(A)ΔE>0，Q>0，W<0．(B)ΔE>0，Q>0，W>0．(C)ΔE>0，Q<0，W<0．1 / 6(D)ΔE<0，Q<0，W<0．9.某理想气体状态变化时，内能随体积的变化关系如图中AB直线所示．A→B表示的过程是(A) 等压过程．(B) 等体过程．(C) 等温过程．(D) 绝热过程．10.一定量理想气体经历的循环过程用V－T曲线表示如图．在此循环过程中，气体从外界吸热的过程是(A) A→B．(B) B→C．(C) C→A．(D) B→C和B→C．11.一定量的理想气体贮于某一容器中，温度为T，气体分子的质量为m．根据理想气体的分子模型和统计假设，分子速度在x方向的分量平方的平均值(A) ．(B) ．(C) ．(D) ．12.玻尔兹曼分布律表明：在某一温度的平衡态，(1) 分布在某一区间(坐标区间和速度区间)的分子数，与该区间粒子的能量成正比．(2) 在同样大小的各区间(坐标区间和速度区间)中，能量较大的分子数较少；能量较小的分子数较多．(3) 在大小相等的各区间(坐标区间和速度区间)中比较，分子总是处于低能态的概率大些．(4) 分布在某一坐标区间内、具有各种速度的分子总数只与坐标区间的间隔成正比，与粒子能量无关．以上四种说法中，(A) 只有(1)、(2)是正确的．(B) 只有(2)、(3)是正确的．(C) 只有(1)、(2)、(3)是正确的．(D) 全部是正确的．13.两个完全相同的气缸内盛有同种气体，设其初始状态相同，今使它们分别作绝热压缩至相同的体积，其中气缸1内的压缩过程是非准静态过程，而气缸2内的压缩过程则是准静态过程．比较这两种情况的温度变化：(A) 气缸1和2内气体的温度变化相同．(B) 气缸1内的气体较气缸2内的气体的温度变化大．(C) 气缸1内的气体较气缸2内的气体的温度变化小．(D) 气缸1和2内的气体的温度无变化．14.根据热力学第二定律判断下列哪种说法是正确的．(A) 热量能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．(B) 功可以全部变为热，但热不能全部变为功．(C) 气体能够自由膨胀，但不能自动收缩．(D) 有规则运动的能量能够变为无规则运动的能量，但无规则运动的能量不能变为有规则运动的能量．15.如图，bca为理想气体绝热过程，b1a和b2a是任意过程，则上述两过程中气体作功与吸收热量的情况是:(A) b1a过程放热，作负功；b2a过程放热，作负功．(B) b1a过程吸热，作负功；b2a过程放热，作负功．(C) b1a过程吸热，作正功；b2a过程吸热，作负功．(D) b1a过程放热，作正功；b2a过程吸热，作正功．16.热力学第二定律表明：(A) 不可能从单一热源吸收热量使之全部变为有用的功．2 / 6(B) 在一个可逆过程中，工作物质净吸热等于对外作的功．(C) 摩擦生热的过程是不可逆的．(D) 热量不可能从温度低的物体传到温度高的物体．17.设有下列过程：(1) 用活塞缓慢地压缩绝热容器中的理想气体．(设活塞与器壁无摩擦)(2) 用缓慢地旋转的叶片使绝热容器中的水温上升．(3) 一滴墨水在水杯中缓慢弥散开．(4) 一个不受空气阻力及其它摩擦力作用的单摆的摆动．其中是可逆过程的为(A) (1)、(2)、(4)．(B) (1)、(2)、(3)．(C) (1)、(3)、(4)．(D) (1)、(4)．18.某理想气体分别进行了如图所示的两个卡诺循环：Ⅰ(abcda)和Ⅱ(a'b'c'd'a')，且两个循环曲线所围面积相等．设循环Ｉ的效率为η，每次循环在高温热源处吸的热量为Q，循环Ⅱ的效率为η′，每次循环在高温热源处吸的热量为Q′，则(A) η < η′,Q < Q′.(B) η < η′,Q > Q′.(C) η > η′,Q < Q′.(D) η > η′,Q > Q′.19.一物质系统从外界吸收一定的热量，则(A) 系统的内能一定增加．(B) 系统的内能一定减少．(C) 系统的内能一定保持不变．(D) 系统的内能可能增加，也可能减少或保持不变．20.一定量的理想气体，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(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．21.气缸中有一定量的氮气(视为刚性分子理想气体)，经过绝热压缩，使其压强变为原来的2倍，问气体分子的平均速率变为原来的几倍？(A) 22/5．(B) 22/7．(C) 21/5．(D) 21/7．填空题1.已知f(v)为麦克斯韦速率分布函数，N为总分子数，则(1) 速率v > 100 m·s-1的分子数占总分子数的百分比的表达式为_________；(2) 速率v > 100 m·s-1的分子数的表达式为__________________．2.当理想气体处于平衡态时，若气体分子速率分布函数为f(v)，则分子速率处于最概然速率v p至∞范围内的概率△N / N＝________________．3.如图，温度为T0，2 T0，3 T0三条等温线与两条绝热线围成三个卡诺循环：(1) abcda，(2) dcefd，(3) abefa，其效率分别为η1____________，η2____________，η3 ____________．4. 1 mol的单原子分子理想气体，在1 atm的恒定压强下，从0℃加热到100℃，则气体的内能改变了_______________J．(普适气体常量R＝8.31 J·mol-1·K-1 )5.如图所示，一定量的理想气体经历a→b→c过程，在此过程中气体从外界吸收热量Q，系统内能变化∆E，请在以下空格内填上>0或<0或= 0：Q_____________，∆E ___________．3 / 66.一定量理想气体，从同一状态开始使其体积由V1膨胀到2V1，分别经历以下三种过程：(1) 等压过程；(2) 等温过程；(3)绝热过程．其中：__________过程气体对外作功最多；____________过程气体内能增加最多；__________过程气体吸收的热量最多．7.一热机从温度为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2000 J ，则此热机每一循环作功_________________ J．8.在推导理想气体压强公式中，体现统计意义的两条假设是(1) ______________________________________________________；(2) ______________________________________________________．9.有一卡诺热机，用290 g空气为工作物质，工作在27℃的高温热源与-73℃的低温热源之间，此热机的效率η＝______________．若在等温膨胀的过程中气缸体积增大到2.718倍，则此热机每一循环所作的功为_________________．(空气的摩尔质量为29×10-3 kg/mol，普适气体常量R＝8.31 )10.从分子动理论导出的压强公式来看, 气体作用在器壁上的压强, 决定于______________________和_______________________．11.已知一定量的理想气体经历p－T图上所示的循环过程，图中各过程的吸热、放热情况为：(1) 过程1－2中，气体__________．(2) 过程2－3中，气体__________．(3) 过程3－1中，气体__________．计算题1.容器内有11 kg二氧化碳和2 kg氢气(两种气体均视为刚性分子的理想气体)，已知混合气体的内能是8.1×106 J．求：(1) 混合气体的温度；(2) 两种气体分子的平均动能．(二氧化碳的M mol＝44×10-3 kg·mol-1,玻尔兹曼常量k＝1.38×10-23 J·K-1摩尔气体常量R＝8.31 J·mol-1·K-1 )[ T＝300 K ; ＝1.04×10-20 J ]2.一定量的刚性双原子分子理想气体，开始时处于压强为p0 = 1.0×105 Pa，体积为V0 =4×10-3 m3，温度为T0 = 300 K的初态，后经等压膨胀过程温度上升到T1 = 450 K，再经绝热过程温度降回到T2 = 300 K，求气体在整个过程中对外作的功．[ W=700 J ．]3.温度为25℃、压强为1 atm的1 mol刚性双原子分子理想气体，经等温过程体积膨胀至原来的3倍．(普适气体常量R＝8.31 ，ln 3=1.0986)(1) 计算这个过程中气体对外所作的功．(2) 假若气体经绝热过程体积膨胀为原来的3倍，那么气体对外作的功又是多少？[W= 2.72×103 J ; W＝2.20×103 J ]4.容器内有M = 2.66 kg氧气，已知其气体分子的平动动能总和是E K=4.14×105 J，求：(1) 气体分子的平均平动动能；(2) 气体温度．(阿伏伽德罗常量N A＝6.02×1023 /mol，玻尔兹曼常量k＝1.38×10-23 J·K-1 ) [ J ;＝400 K ]5.一定量的某种理想气体，开始时处于压强、体积、温度分别为p0=1.2×106 Pa，V0=8.31×10－3m3，T0 =300 K的初态，后经过一等体过程，温度升高到T1 =450 K，再经过一等温过程，压强降到p = p0的末态．已知该理想气体的等压摩尔热容与等体摩尔热容之比C p /C V =5/3．求：(1) 该理想气体的等压摩尔热容C p和等体摩尔热容C V．(2) 气体从始态变到末态的全过程中从外界吸收的热量．(普适气体常量R = 8.31 J·mol－1·K－1)[ 和; Q = △E+W =1.35×104 J ．]6.理想气体作卡诺循环，高温热源的热力学温度是低温热源的热力学温度的n倍，求气体在一个循环中将由高温热源所得热量的多大部分交给了低温热源．4 / 6[ ]7.一超声波源发射超声波的功率为10 W．假设它工作10 s，并且全部波动能量都被1 mol氧气吸收而用于增加其内能，则氧气的温度升高了多少？(氧气分子视为刚性分子，普适气体常量R＝8.31 J·mol-1·K-1 )[ ∆T＝4.81 K．]8. 1 kg某种理想气体，分子平动动能总和是1.86×106J，已知每个分子的质量是3.34×10-27 kg，试求气体的温度．（玻尔兹曼常量k＝1.38×10-23 J·K-1）[ = 300 K ]9.有ν 摩尔的刚性双原子分子理想气体，原来处在平衡态，当它从外界吸收热量Q并对外作功A后，又达到一新的平衡态．试求分子的平均平动动能增加了多少．(用ν、Q、A 和阿伏伽德罗常数N A表示)[ k∆T=3(Q-A) / (5ν N A) 式中N A为阿伏伽德罗常数．]10.容积V＝1 m3的容器内混有N1＝1.0×1025个氢气分子和N2＝4.0×1025个氧气分子，混合气体的温度为400 K，求：(1) 气体分子的平动动能总和．(2) 混合气体的压强．(普适气体常量R＝8.31 J·mol-1·K-1 )【J ；p = n kT＝2.76×105 Pa 】11.以氢(视为刚性分子的理想气体)为工作物质进行卡诺循环，如果在绝热膨胀时末态的压强p2是初态压强p1的一半，求循环的效率．[ ]12.将1 kg氦气和M kg氢气混合，平衡后混合气体的内能是2.45×106 J，氦分子平均动能是6×10-21 J，求氢气质量M．[ kg ]热学部分习题解答一、选择题：1. B2. D3. B4. B5. B6. D7. C8. B9. A 10. A 11. D 12. B 13. B14. C 15. B 16. C 17. D 18. B 19. D 20. B 21. D二、填空题：1.［(1) (2) ］2.［］3.［33.3％；50％；66.7％］4.［１．25×103Ｊ］5.［>0; >0］6.[等压；等压；等压]7.[400J ]8.[(1) 沿空间各方向运动的分子数目相等; (2) ]9.[ 33.3％; 8.31×103 J ]10.[单位体积内的分子数n ;分子的平均平动动能]11.[ 吸热; 放热; 放热]三、计算题：1.解：(1)＝300 K(2)＝1.24×10-20 J＝1.04×10-20 J2.解：等压过程末态的体积等压过程气体对外作功=200 J根据热力学第一定律，绝热过程气体对外作的功为W2 =－△E =－νC V (T2－T1)这里，，5 / 6则J气体在整个过程中对外作的功为W = W1+W2 =700 J ．3.解：(1) 等温过程气体对外作功为2分=8.31×298×1.0986 J = 2.72×103 J 2分(2) 绝热过程气体对外作功为2分＝2.20×103 J 2分4.解：(1) M / M mol=N / N A∴N=MN A / M molJ 3分(2) ＝400 K 2分5.解：(1) 由和可解得和2分(2) 该理想气体的摩尔数 4 mol在全过程中气体内能的改变量为△E=ν C V(T1－T2)=7.48×103 J 2分全过程中气体对外作的功为式中p1 ∕p0=T1 ∕T0则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6.解：理想气体卡诺循环的效率1分∵1分又据1分得2分7.解：A= Pt = ，2分∴∆T = 2Pt /(v iR)＝4.81 K．3分8.解：N= M / m＝0.30×1027个1分6.2×10-21 J 1分= 300 K 3分9.解：设两个平衡态的温度差为∆T，则Q-A=∆E=νR∆T=ν N A k∆T3分∴k∆T=3(Q-A) / (5ν N A) 2分式中N A为阿伏伽德罗常数．10.解：(1) JJ(2) p = n kT＝2.76×105 Pa11.解：根据卡诺循环的效率1分由绝热方程：1分得氢为双原子分子，，由1分得1分1分12.解：KJ 2分而J又∴kg 3分6 / 6。
大学物理单元习题及答案(热学部分)
单元习题热学模块一、 判断题： 1、 只有处于平衡状态的系统才可用状态参数来表述。
（ √ ） 2、温度是标志分子热运动激烈程度的物理量，所以某个分子运动越快，说明该分子温度越高。
（ × ） 3、某理想气体系统内分子的自由度为i ，当该系统处于平衡态时，每个分子的能量都等于kT i2。
（ × ）4、单原子分子的自由度为3，刚性双原子分子的自由度为5，刚性多原子分子的自由度为6。
（ √ ） 5、 理想气体物态方程nkT p =中，n 代表物质的量。
（ × ） 6、处于平衡状态的一瓶氦气和一瓶氮气的分子数密度相同，分子的平均平动动能也相同，则它们的温度、压强都相同。
（ √ ） 7、两种理想气体温度相等，则分子的平均平动动能不一定相等。
（ × ） 8、 对给定理想气体，其内能只是温度的函数。
（ √ ） 9、热力学第一定律是能量转换和守恒定律，所以凡是满足热力学第一定律的热力学过程都能够实现。
（ × ） 10、 可逆过程一定是准静态过程，反之亦然。
（ × ）11、 热力循环过程中只要给出高温热源的温度和低温热源的温度，都可以用公式121T T -=η来计算热机效率。
（ × ）12、 循环输出净功越大，则热效率越高。
（ × ） 13、 可逆循环的热效率都相等。
（ × ）14、 不可逆循环的热效率一定小于可逆循环的热效率。
（ × ） 15、 从增加内能的角度来说，作功和热传递是等效的，在本质上无差别。
（ × ）16、 不可逆过程是不能回到初态的热力过程。
（ × ） 17、 热机的循环效率不可能大于1。
（ √ ） 18、 气体膨胀一定对外做功。
（ × ） 二、 计算题1、 一容器内储有氧气，其压强为atm p 0.1=，温度为27℃。
求：（1）分子数密度； （2）氧分子质量； （3）氧气密度；（4）分子的平均平动动能； （5）分子间的平均距离。
【物理】热学试题1
【关键字】物理大学物理竞赛训练题热学(1)一、选择题(每题3分)1. 在标准状态下，任何理想气体在中含有的分子数都等于［］(A) 6.02×1023．(B)6.02×1021．(C) 2.69×1025．(D)2.69×1023．(玻尔兹曼常量k＝1.38×1023 J·K 1 )2. 若理想气体的体积为V，压强为p，温度为T，一个分子的质量为m，k为玻尔兹曼常量，R为普适气体常量，则该理想气体的分子数为：［］(A) pV / m ．(B) pV / (kT)．(C) pV / (RT)．(D) pV / (mT)．3. 若室内生起炉子后温度从15℃升高到27℃，而室内气压不变，则此时室内的分子数减少了［］(A)0.5．(B) 4．(C) 9．(D) 21．4. 两瓶不同种类的理想气体，它们的温度和压强都相同，但体积不同，则单位体积内的气体分子数n，单位体积内的气体分子的总平动动能(EK/V)，单位体积内的气体质量，分别有如下关系：［］(A) n不同，(EK/V)不同，不同．(B) n不同，(EK/V)不同，相同．(C) n相同，(EK/V)相同，不同．(D) n相同，(EK/V)相同，相同．5. 在一容积不变的封闭容器内理想气体分子的平均速率若提高为原来的2倍，则(A) 温度和压强都提高为原来的2倍．［］(B) 温度为原来的2倍，压强为原来的4倍．(C) 温度为原来的4倍，压强为原来的2倍．(D)温度和压强都为原来的4倍．6. 关于温度的意义，有下列几种说法：(1) 气体的温度是分子平均平动动能的量度．(2) 气体的温度是大量气体分子热运动的集体表现，具有统计意义．(3) 温度的高低反映物质内部分子运动剧烈程度的不同．(4) 从微观上看，气体的温度表示每个气体分子的冷热程度．这些说法中正确的是［］(A) (1)、(2) 、(4)．(B) (1)、(2) 、(3)．(C) (2)、(3) 、(4)． (D) (1)、(3) 、(4)．7. 一瓶氦气和一瓶氮气密度相同，分子平均平动动能相同，而且它们都处于平衡状态，则它们 ［ ］(A) 温度相同、压强相同．(B) 温度、压强都不相同．(C) 温度相同，但氦气的压强大于氮气的压强．(D) 温度相同，但氦气的压强小于氮气的压强．8. 三个容器A 、B 、C 中装有同种理想气体，其分子数密度n 相同，而方均根速率之比为＝1∶2∶4，则其压强之比∶∶为： ［ ］(A) 1∶2∶4． (B) 1∶4∶8．(C) 1∶4∶16． (D) 4∶2∶1．9. 水蒸气分解成同温度的氢气和氧气，内能增加了百分之几(不计振动自由度和化学能)？(A) 66.7％． (B) 50％． ［ ］(C) 25％． (D) 0．10. 有容积不同的A 、B 两个容器，A 中装有单原子分子理想气体，B 中装有双原子分子理想气体，若两种气体的压强相同，那么，这两种气体的单位体积的内能(E / V)A 和(E / V)B 的关系 ［ ］(A) 为(E / V)A ＜(E / V)B ．(B) 为(E / V)A ＞(E / V)B ．(C) 为(E / V)A ＝(E / V)B ．(D) 不能确定．11． 有N 个分子，其速率分布如图所示，v > 5v 0时分子数为0，则： ［ ］(A) a = N / (2 v 0)． (B) a = N / (3 v 0)．(C) a = N / (4 v 0)． (D) a = N / (5 v 0)．12. 设图示的两条曲线分别表示在相同温度下氧气和氢气分子的速率分布曲线；令和分别表示氧气和氢气的最概然速率，则［ ］(A) 图中ａ表示氧气分子的速率分布曲线；/=4．(B) 图中ａ表示氧气分子的速率分布曲线；()2O p v /()2H p v ＝1/4．(C) 图中ｂ表示氧气分子的速率分布曲线；()2O p v /()2H p v ＝1/4．(C) 图中ｂ表示氧气分子的速率分布曲线；()2O p v /()2H p v ＝ 4． 13. 下列各图所示的速率分布曲线，哪一图中的两条曲线能是同一温度下氮气和氦气的分子速率分布曲线？ ［ ］14. 若氧分子[O 2]气体离解为氧原子[O]气后，其热力学温度提高一倍，则氧原子的平均速率是氧分子的平均速率的 ［ ］(A) 1 /2倍． (B) 2倍． (C) 2倍． (D) 4倍．15. 已知分子总数为N ，它们的速率分布函数为f (v )，则速率分布在v 1~v 2区间内的分子的平均速率为 ［ ］(A)⎰21d )(v v v v v f ． (B) ⎰21d )(v v v v v f /⎰21d )(v v v v f ． (C) ⎰21d )(v v v v v f N ． (D) ⎰21d )(v v v v v f /N ．16. 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．(C) Z 增大一倍而λ减为原来的一半． (D) Z 减为原来的一半而λ增大一倍．17. 一固定容器内，储有一定量的理想气体，温度为T ，分子的平均碰撞次数为 1Z ，若温度升高为2T ，则分子的平均碰撞次数2Z 为 ［ ］(A) 21Z ． (B) 12Z ． (C) 1Z ． (D) 121Z ．18. 在恒定不变的压强下，气体分子的平均碰撞频率Z 与气体的热力学温度T 的关系为(A) Z 与T 无关． (B) Z 与T 成正比． [ ］(C) Z 与T 成反比． (D) Z 与T 成正比．19. 容积恒定的容器内盛有一定量某种理想气体，其分子热运动的平均自由程为0λ，平均碰撞频率为0Z ，若气体的热力学温度降低为原来的1/4倍，则此时分子平均自由程λ和平均碰撞频率Z 分别为 ［ ］ (A) λ＝0λ，Z ＝0Z ． (B) λ＝0λ，Z ＝210Z ． (C) λ＝20λ，Z ＝20Z ． (D) λ＝20λ，Z ＝210Z ． 20. 一定量的理想气体，在体积不变的条件下，当温度降低时，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 减小，但λ不变． (B) Z 不变，但λ减小．(C) Z 和λ都减小． (D) Z 和λ都不变．21. 在一个体积不变的容器中，储有一定量的理想气体，温度为T 0时，气体分子的平均速率为0v ，分子平均碰撞次数为0Z ，平均自由程为0λ．当气体温度升高为4T 0时，气体分子的平均速率v ，平均碰撞频率Z 和平均自由程λ分别为： ［ ］(A) v ＝40v ，Z ＝40Z ，λ＝40λ．(B) v ＝20v ，Z ＝20Z ，λ＝0λ．(C) v ＝20v ，Z ＝20Z ，λ＝40λ．(D) v ＝40v ，Z ＝20Z ，λ＝0λ．二、填空题1. (3分) 已知某种理想气体分子的最概然速率为p v ，气体的压强为p ．则此气体的密度为__________．2. (3分) 氢分子的质量为3.3×10-24 g ，如果每秒有1023 个氢分子沿着与容器器壁的法线成45°角的方向以105 cm / s 的速率撞击在 2.0 cm 2 面积上(碰撞是完全弹性的)，则此氢气的压强为____________．3. (3分) A 、B 、C 三个容器中皆装有理想气体，它们的分子数密度之比为n A ∶n B ∶n C ＝4∶2∶1，而分子的平均平动动能之比为A w ∶B w ∶C w ＝1∶2∶4，则它们的压强之比A p ∶B p ∶C p ＝__________．4. (3分) 若某种理想气体分子的方均根速率()4502/12=vm / s ，气体压强为p =7×104 Pa ，则该气体的密度为ρ＝_______________．5. (5分) 某容器内分子数密度为10 26 m -3，每个分子的质量为 3×10-27 kg ，设其中 1/6分子数以速率v ＝ 200 m / s 垂直地向容器的一壁运动，而其余 5/6分子或者离开此壁、或者平行此壁方向运动，且分子与容器壁的碰撞为完全弹性的．则(1) 每个分子作用于器壁的冲量ΔP ＝_______________；(2) 每秒碰在器壁单位面积上的分子数0n ＝________________；(3) 作用在器壁上的压强p ＝___________________．6. (3分)下面给出理想气体的几种状态变化的关系，指出它们各表示什么过程．(1) p d V = (M / M mol )R d T 表示____________________过程．(2) V d p = (M / M mol )R d T 表示____________________过程．(3) p d V +V d p = 0 表示____________________过程．7. (3分) 某理想气体在温度为27℃和压强为1.0×10-2 atm 情况下，密度为 11.3 g/m 3，则这气体的摩尔质量M mol ＝____________．(普适气体常量R ＝8.31 J ·mol -1·K -1)8. (3分)在一个以匀速度u 运动的容器中，盛有分子质量为m 的某种单原子理想气体．若使容器突然停止运动，则气体状态达到平衡后，其温度的增量T ∆＝________________．9. (5分) 容器中储有1 mol 的氮气，压强为1.33 Pa ，温度为 7 ℃，则(1) 1 m 3中氮气的分子数为_____________；(2) 容器中的氮气的密度为_________________；(3) 1 m3中氮分子的总平动动能为___________．(玻尔兹曼常量k＝1.38×10-23J·K-1 , N2气的摩尔质量M mol＝28×10-3 kg·mol-1 , 普适气体常量R＝8.31 J·mol-1·K-1 )10. (5分) 在相同的温度和压强下，氢气(视为刚性双原子分子气体)与氦气的单位体积内能之比为____________，氢气与氦气的单位质量内能之比为___________．11. (3分) 储有某种刚性双原子分子理想气体的容器以速度v＝100 m/s运动，假设该容器突然停止，气体的全部定向运动动能都变为气体分子热运动的动能，此时容器中气体的温度上升6.74Ｋ，由此可知容器中气体的摩尔质量M mol＝_____. (普适气体常量R＝8.31J·mol-1·K-1)12. (3分) 一铁球由10 m高处落到地面，回升到0.5 m高处．假定铁球与地面碰撞时损失的宏观机械能全部转变为铁球的内能，则铁球的温度将升高______．（已知铁的比热c＝501.6 J·kg-1·K-1）13. (3分) 一能量为1012 eV的宇宙射线粒子，射入一氖管中，氖管内充有0.1 mol的氖气，若宇宙射线粒子的能量全部被氖气分子所吸收，则氖气温度升高了_______________K．(1 eV＝1.60×10-19J，普适气体常量R＝8.31 J/(mol·K)）14. (3分) 1 mol的单原子分子理想气体，在1 atm的恒定压强下，从0℃加热到100℃，则气体的内能改变了_______________J．(普适气体常量R＝8.31 J·mol-1·K-1 )15. (3分) 一氧气瓶的容积为V，充入氧气的压强为p1，用了一段时间后压强降为p2，则瓶中剩下的氧气的内能与未用前氧气的内能之比为__________．16.(3分)若某容器内温度为300 K的二氧化碳气体(视为刚性分子理想气体)的内能为3.74×103 J，则该容器内气体分子总数为___________________．(玻尔兹曼常量k＝1.38×10-23 J·K-1,阿伏伽德罗常量N A=6.022×1023 mol-1)17. (3分)体积和压强都相同的氦气和氢气(均视为刚性分子理想气体)，在某一温度T下混合，所有氢分子所具有的热运动动能在系统总热运动动能中所占的百分比为_________．18. (3分)一气体分子的质量可以根据该气体的定体比热来计算．氩气的定体比热c V =0.314 k J·kg-1·K-1，则氩原子的质量m=__________．(波尔兹曼常量k=1.38×10-23J / K)19. (3分)若某容器内温度为300 K的二氧化碳气体(视为刚性分子理想气体)的内能为3.74×103 J，则该容器内气体分子总数为___________________．(玻尔兹曼常量k＝1.38×10-23 J·K-1,阿伏伽德罗常量N A=6.022×1023 mol-1)20. (3分)一定量H2气(视为刚性分子的理想气体)，若温度每升高1 K，其内能增加41.6 J，则该H2气的质量为________________．(普适气体常量R＝8.31 J·mol-1·K-1)21. (3分) 体积为10- 3 m3、压强为1.013 ×105 Pa的气体分子的平动动能的总和为_____________J．22．(3分)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)23. (4分) 图示氢气分子和氧气分子在相同温度下的麦克斯韦速率分布曲线．则氢气分子的最概然速率为______________，氧分子的最概然速率为____________．24. 当理想气体处于平衡态时，若气体分子速率分布函数为f (v )，则分子速率处于最概然速率v p 至∞范围内的概率△N / N ＝________________．25. (4分) 一定量的理想气体，经等压过程从体积V 0膨胀到2V 0，则描述分子运动的下列各量与原来的量值之比是(1) 平均自由程0λλ＝__________． (2) 平均速率0v v ＝__________． (3) 平均动能0K K εε＝__________． 26.(4分)氮气在标准状态下的分子平均碰撞频率为5.42×108 s -1，分子平均自由程为 6×10-6cm ，若温度不变，气压降为 0.1 atm ，则分子的平均碰撞频率变为_______________；平均自由程变为_______________．27.一定量的某种理想气体，先经过等体过程使其热力学温度升高为原来的2倍;再经过等压过程使其体积膨胀为原来的2倍，则分子的平均自由程变为原来的__________倍．*28. (3分) 处于重力场中的某种气体，在高度z 处单位体积内的分子数即分子数密度为n ．若f (v )是分子的速率分布函数，则坐标介于x ~x +d x 、y ~y +d y 、z ~z +d z 区间内，速率介于v ~ v +d v 区间内的分子数d N =____________________．*29. (3分) 一个很长的密闭容器内盛有分子质量为m 的理想气体，该容器以匀加速度a垂直于水平面上升（如图所示）．当气体状态达到稳定时温度为T ，容器底部的分子数密度为n 0，则容器内离底部高为h 处的分子数密度n =____________．*30. (3分) 已知大气压强随高度h 变化的规律为拉萨海拔约为 3600 m ，设大气温度t ＝27℃，而且处处相同，则拉萨的气压p ＝________________． (空气的摩尔质量M mol ＝ 29×10-3 kg/mol ， 普适气体常量R ＝8.31 J ·mol -1·K -1 , 海平面处的压强p ＝1 atm ，符号exp(a ) ，即e a )*31. 已知大气压强随高度h 的变化规律为设气温t ＝5 ℃，同时测得海平面的气压和山顶的气压分别为 750 mmHg 和 590 mmHg ，则山顶的海拔h ＝__________m. (普适气体常量R ＝8.31 J ·mol -1·K -1,空气的摩尔质量M mol ＝29×10-3 kg / mol ，p 0为h =0处的压强．符号exp(a )，即e a ）三、计算题1. (5分) 一氧气瓶的容积为V ，充了气未使用时压强为p 1，温度为T 1；使用后瓶内氧气的质量减少为原来的一半，其压强降为p 2，试求此时瓶内氧气的温度T 2．及使用前后分子热运动平均速率之比21/v v ．2. (5分) 黄绿光的波长是5000 A (1 A =10 -10 m)．理想气体在标准状态下，以黄绿光的波长为边长的立方体内有多少个分子?(玻尔兹曼常量k ＝1.38×10- 23J ·K -1)3. (10分) 一密封房间的体积为 5×3×3 m 3，室温为20 ℃，室内空气分子热运动的平均平动动能的总和是多少？如果气体的温度升高 1.0Ｋ，而体积不变，则气体的内能变化多少？气体分子的方均根速率增加多少？已知空气的密度ρ＝1.29 kg/m 3，摩尔质量M mol ＝29×10-3kg /mol ，且空气分子可认为是刚性双原子分子．（普适气体常量R ＝8.31 J ·mol -1·K -1)4. (5分) 已知某理想气体分子的方均根速率为 400 m ·s -1．当其压强为1 atm 时，求气体的密度．5. (5分) 质量m ＝6.2 ×10-17 g 的微粒悬浮在27℃的液体中，观察到悬浮粒子的方均根速率为1.4 cm ·s -1．假设粒子速率服从麦克斯韦速率分布，求阿伏伽德罗常数．(普适气体常量R ＝8.31 J ·mol -1·K -1 )6. (10分) 容积为20.0 L(升)的瓶子以速率v ＝200 m ·s -1匀速运动，瓶子中充有质量为100g的氦气．设瓶子突然停止，且气体的全部定向运动动能都变为气体分子热运动的动能，瓶子与外界没有热量交换，求热平衡后氦气的温度、压强、内能及氦气分子的平均动能各增加多少?(摩尔气体常量R ＝8.31 J ·mol -1·K -1，玻尔兹曼常量k ＝1.38×10-23 J ·K -1)7. (10分)有 2×10-3 m 3刚性双原子分子理想气体，其内能为6.75×102 J ．(1) 试求气体的压强；(2) 设分子总数为 5.4×1022个，求分子的平均平动动能及气体的温度．8. (5分) 一氧气瓶的容积为V ，充了气未使用时压强为p 1，温度为T 1；使用后瓶内氧气的质量减少为原来的一半，其压强降为p 2，试求此时瓶内氧气的温度T 2．及使用前后分子热运动平均速率之比21/v v ．9. (10分) 当氢气和氦气的压强、体积和温度都相等时，求它们的质量比()()e H H 2M M 和内能比()()e H H 2E E ．（将氢气视为刚性双原子分子气体） 10. (5分) 计算下列一组粒子的平均速率和方均根速率．粒子数N i 2 4 6 8 2速率v i (m/s) 10.0 20.0 30.0 40.0 50.011. (10分) 导体中自由电子的运动可看成类似于气体中分子的运动．设导体中共有N 个自由电子，其中电子的最大速率为v m ，电子速率在v ～v + d v 之间的概率为⎩⎨⎧=0d d 2v v A N N 式中A 为常数．(1) 用N ，v m 定出常数A ；(2) 试求导体中N 个自由电子的平均速率．12. (10分) 由N 个分子组成的气体，其分子速率分布如图所示．(1) 试用N 与0v 表示a 的值．(2) 试求速率在1.50v ～2.00v 之间的分子数目．0≤v ≤v mv >v m(3) 试求分子的平均速率．13. (10分) N 个粒子，其速率分布如图所示（v > 50v 时粒子数为零）．(1) 试用N 与0v 表示a 的值．(2) 试求速率在 20v ─ 30v 间的粒子数．(3) 试求粒子的方均根速率．14. (5分) 某种气体由大量分子组成，试证明：分子热运动的方均根速率恒大于或等于平均速率，即()2/12v ≥ v ．15. (5分) 今测得温度为t 1＝15℃，压强为p 1＝0.76 m 汞柱高时，氩分子和氖分子的平均自由程分别为：Ar λ＝ 6.7×10-8 m 和Ne λ=13.2×10-8 m ，求：(1) 氖分子和氩分子有效直径之比d Ne / d Ar ＝？(2) 温度为t 2＝20℃，压强为p 2＝0.15 m 汞柱高时，氩分子的平均自由程/Ar λ＝？16. (5分) 在什么条件下，气体分子热运动的平均自由程λ与温度T 成正比？在什么条件下，λ与T 无关？(设气体分子的有效直径一定) 答：从()p d kT 2π2/=λ可见，对于分子有效直径一定的气体，当压强p 恒定时，λ与T 成正比． 从()n d 2π2/1=λ和n = N / V 可见，对于分子有效直径一定的气体，当分子 总数N 和气体体积V 恒定时，λ与T 无关．17. (5分) 在A 、B 、C 三个容器中，装有不同温度的同种理想气体，设其分子数密度之比n A ∶n B ∶n C ＝1∶2∶4，方均根速率之比()()()2/122/122/12::C B A v v v ＝1∶2∶4．则其算术平均速率之比为C B A v v v ::＝1∶4∶16，压强之比为p A ∶p B ∶p C ＝1∶4∶16． 以上关于算术平均速率之比值与压强之比值是否正确？如有错误请改正．18．(10分) 根据22123v m n p =和kT m 23212=v 两式，从气体分子动理论角度推导气体实验三定律：即玻意耳−马略特定律、盖−吕萨克定律和查理定律．19．(5分)试以分子动理论的观点解释玻意耳定律(T 不变，pV =C )．*20. (5分)试由麦克斯韦速度分布函数 )2/exp()2()(2/3kT m kTm f v v v ⋅-π=导出麦克斯韦速率分布函数F (v )．*21. (10分) 假定大气层各处温度相同均为T ，空气的摩尔质量为M mol ．试根据玻尔兹曼分布律 ()/kT E P n n -=e 0证明大气压强p 与高度h （从海平面算起,海平面处的大气压强为p 0）的关系是 ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=p p g M RT h 0mol ln . 大学物理竞赛训练题 热学(1)参考答案：一、选择题(每题3分)1. C 2331002.6104.221⨯⨯⨯- 2. B P =nkT , nV=pV/kT3. B P =nkT , ∆nkT+nk ∆T=0 -∆n/n =∆T/T4. C P =nkT , E K /V=n kT nw 23=,RT M M pV mol =, RT pM mol =ρ 5. D kT nw 23= 6. B7. C RT M M pV mol=, p RT M mol =ρ, kT w 23=, 8. C 231υnm p = 9. C 2H 2O →2H 2+O 2. RT v E O H 26202=,RT v RT v RT v E O H 25325252000,22=+= 10.A 2i E v RT = pV vRT = 2i E pV = 11．B N a a a a a =++++00000332323υυυυυ 12. Bp υ== 13.B14. C mol mol M RT M RT m kT 60.188≈==ππυ; 2132162222=⋅==o o o o o o T M M T υυ 15. B16. C kT p d Z υπ22=, p d kT22πλ=17. B n d Z υπ22=, mol M RT m kT ππυ88==18. C kTp M RT d n d Z mol ππυπ82222==19. B20. A21. B二、填空题1. RT pM V M mol ==ρ ,mol p M RT 2=υ. 22p p υρ=2. 4233274230100.210707.010103.32100.21045cos 2---⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯=υm p = 2.33×10 3 Pa 3. P=nkT , kT w 23=, w n w k nk p 3232==. 1∶1∶1 4. RT M M pV mol =, p RT M mol =ρ; molM RT m kT 332==υ p RT M mol =ρp 22)(3υ=24)450(1073⨯⨯== 1.04 kg ·m -35. ix ix ix m m m P υυυ2])[(=---=∆=1.2×10-24 kg m / s n 0=122826010312001061--⨯=⨯⨯==∆∆⨯⨯=s m n S S n n x x υυ P n p ∆=0=4×103 Pa6. 等压; 等体; 等温.7. 27.8 g/mol8. m u 2 / 3k9. 3.44×1020 ; 1.6 ×10-5 kg/m 3; 2 J .10. RT i vE 2=,V vRT i V E 2=, vRT pV =, p i V E 2=, 5 / 3 molM RT i M E 2=, 10 / 3 11. 28×10-3 kg / mol12. 0.186 K13. 1.28×10-714. 1.25×10315. p 1V =ν1RT 1 p 2V =ν2RT 2； E 1=21i ν1RT 1=21i p 1V ， E 2=21i ν2RT 2=21i p 2V ∴ E 2 / E 1=p 2 / p 1 16. kT i N E 2=, 3001038.161074.322233⨯⨯⨯⨯⨯==-ikT E N =3.01×1023个 17. 62.5％18. 6.59×10 -26kg 19. 3.01×1023个 20. 4.0×10-3 kg 21. 1.52×102 22． 495 m/s 23. mol p M RTmkT22==υ, O 2: 1000m/s , 4==molHmolOPopH M M υυ， H 2: 4000m/s,24.⎰∞pf v v v d )(25. n d 221πλ=,20==n n λλ ， mol M RT πυ8=,vRT pV =,2T 0=T , 200==T T υυkT iK 2=ε 2 26. n d Z υπ22=kT pd υπ22=; pd kT nd Z22221ππυλ===5.42×107 s -1 ; 6×10-5 cm27. 2*28. dN=N f (v ) d v =n f (v )d x d y d z d v *29. kTmghn -e0, 相对加速度g +a , kTh a g m n )(0e+-*30. 329109.836001exp 8.31300p -⎛⎫⨯⨯⨯=⨯- ⎪⨯⎝⎭=0.663atm*31. 1950 三、计算题1. 解： p 1V =νRT 1 p 2V =21νRT 2 ∴ T 2=2 T 1p 2 / p 12.解：理想气体在标准状态下，分子数密度为n = p / (kT )＝2.69×1025 个/ m 3 以5000A 为边长的立方体内应有分子数为 N = nV ＝3.36×106个． 3.解：根据kT m 23212=v ， 可得 NkT m N 23212=v ， 即= ()RT M M mol /23=()V M RT ρmol /23＝7.31×106 ． 又 ()T iR M M E ∆=∆21/mol ＝()T iR M V ∆21/mol ρ＝4.16×104 J ．及 ()()()2/1212/1222/12v v v-=∆＝ ()()122/1mol /3T TM R -＝0.856 m/s ．4.解： 223131v v ρ==nm p ∴ 90.1/32==v p ρ kg/m 35.解：据 ()m N RT M RT A /3/3mol 2/12==v，得 N A =3RT / (m 2v )＝6.15×1023 mol -1． 6.解：定向运动动能221v Nm ，气体内能增量T ik N ∆21，i ＝3 ．按能量守恒应有： 221v Nm =T ik N ∆21∴ AN T iR m /2∆=v(1) ()()===∆iR M iR m N T A //2mol 2v v 6.42 K (2) ()V T R M M p //mol ∆=∆＝6.67×10-4 Pa ．(3) ()T iR M M E ∆=∆21/mol ＝2.00×103 J ． (4)T ik ∆=∆21ε＝1.33×10-22 J ． 7. 解：(1) 设分子数为N .据 E = N (i / 2)kT 及 p = (N / V )kT得 p = 2E / (iV ) = 1.35×105 Pa(2) 由 kT N kT Ew 2523=得 ()21105.75/3-⨯==N E w J又 kT N E 25=得 T = 2 E / (5Nk )＝362k 8.解： p 1V =νRT 1 p 2V =21νRT 2 ∴ T 2=2 T 1p 2 / p 1 9.解： 由 pV =()()mol22H H M M RT 和pV =()()mol e H e H M M RT得()()e H H 2M M =()()mol mol 2e H H M M =42=21．由 E (H 2)=()()mol22H H M M 25RT 和RT M M E 23)He ()He ()He (mol = 得 ()()e 2H E H E =()()()()mol mol22e H /He 3H /H 5M M M M∵ ()()mol 22H M H M = ()()mole H M e H M (p 、V 、T 均相同)， ∴ ()()e H E H E 2=35．10. 解：平均速率∑∑=i i i N N /v v=31.8 m/s 方均根速率 ()∑∑=iii NN 22/12v v=33.7 m/s ．11. 解：(1) 根据已知条件可知电子速率分布函数为根据速率分布函数的归一化条件1d )(0=⎰∞v v f有13d 0d 22==+⎰⎰∞m A A mmv v v v v v 0解得 33mA v =(2) 根据平均速率定义 NN ⎰=d v v可得 ⎰∞=0d )(v v v v f ⎰=mf v v v v 0d )(12. 解：(1) 由分布图可知：0→v 0： N f (v ) = ( a / v 0) v ， f (v ) = a v /(N v 0)．v 0→2 v 0： N f (v ) = a ， f (v ) = a /N ． 2v 0 f (v ) = 0由归一化条件1d )(0=⎰∞v v f ， 有 1d /d )/(020=+⎰⎰v v v v v vv N a N a ，得： ( 3 /2 ) ( a v 0 /N ) = 1 ， ∴ a = ( 2 /3 ) ( N /v 0)．(2) ⎰⎰==∆0000223223d d )(v v v v v v v N a NNf N 021v a =， 将a 代入得 N N N 31)3/(22100=⨯=∆v v ． (3) 0→v 0： f (v ) = a v /(N v 0) = (v / N v 0)×2 N / (3 v 0) )3/(220v v =．v 0→2 v 0： f (v ) = a /N = ( 1 / N )×( 2 N / 3 v 0) = 2 / (3 v 0)．0≤v ≤v mv > v m0092v v +==11 v 0 /9 13. 解：(1) 曲线下的面积代表总分子数N ，N a a a a a =++++0000032313231v v v v v ， ∴ )3(0v N a =．(2) 速率在2v 0 ─3 v 0间的粒子数3/)3/(000N N a N ===∆v v v ．(3) ⎰∞=022d )(v v v v f ⎰∞=02d )()/1(v v v Nf N()02/1202/1277.2])3/23[(v v v ==．14.证法1：设速率分布函数为 F (v )则1d )(0=⎰∞v v F , ⎰∞=022d )(v v v vF ，⎰∞=0d )(v v v v F由于定积分性质： 2]d )()([⎰bax x g x f ≤⎰⋅⎰bab ax x g xx f d )]([d )]([22所以有： ()22]d )()([v v v v v ⋅⋅=⎰∞F F ≤⎰⎰∞∞⋅020d )(d )(v v v v v F F 2v =即 ()2v ≤2v 或 ()2/12v≥v证法2：因为 2)(v v -≥0而 2)(v v -22222)()(22v v v v v v v +-=+-=()22v v -= ∴ ()22v v -≥02/12)(v ≥v15. 解：(1) 据()p d kT 22/π=λ得 d Ne / d Ar = ()2/1Ne Ar /λλ= 0.71 ．(2)/Ar λ＝Ar λ(p 1 / p 2)T 2 / T 1=()()2732731221Ar ++t p t p λ＝3.5×10-7 m ． 16. 答：从()p d kT 2π2/=λ可见，对于分子有效直径一定的气体，当压强p 恒定时，λ与T 成正比．从()n d 2π2/1=λ和n = N / V 可见，对于分子有效直径一定的气体，当分子总数N 和气体体积V 恒定时，λ与T 无关．17.答：以上两个比值的结果是错误的，改正如下： 对于不同温度的同种理想气体，有C B A v v v ::=()()()2/122/122/12::CB A v v v=1 : 2 : 4根据理想气体压强公式231v nm p =可得 A p :B p :C p =()()()222::CC B B A A n n n v v v =1:8:64 18．推导：由22123v m n p =及kT m 23212=v 得 nkT p =．即 ()kT V N nkT p /==， NkT pV =． 一定量的气体N 不变，在温度T 不变时，NkT = 恒量．故 pV = 恒量 玻意耳−马略特定律 又 p = nkT ， p / T = nK = (N /V )k ． 一定量的气体N 不变，在体积V 不变时，(N /V )k = 恒量． 故 (p / T ) = 恒量 查理定律． 再由 p = nkT = (N / V )kT 得 (V / T ) = (Nk ) / p ． 一定量的气体N 不变，在压强p 不变时，Nk / p = 恒量． 故 V / T = 恒量 盖−吕萨克定律19．答：当一定质量的理想气体的温度保持一定时，其压强与体积的乘积等于常量，即pV =C ．也就是说：压强p 与体积V 成反比．根据分子运动论的观点，压强p 应正比于分子每次碰壁所施于器壁的平均冲量和分子在单位时间内碰撞单位面积器壁的次数这二者的乘积． 2分前者取决于分子的平均平动动能w ，也就是说取决于气体的温度T (kT w 23=)，后者则正比于分子的数密度n ，而在总分子数一定时，n 又是反比于V 的．所以在T 一定的情况下，p 反比于V ，这就是玻意耳定律． 3分 *20.解：设F (v )为速率分布函数，则有vv d d )(N NF =， ∴ v v d )(d NF N = ①①式的物理意义为速率分布在v ～v + d v 区间内的分子数．v ～v + d v 区间在速度空间里为一半径为v 厚度为d v 的球壳（如图所示）．)(v f 的物理意义为速度空间中的概率密度．在本题中)(vf 为速度空间中的球对称函数．图中球壳的体积为v v d π42．速度分布在球壳中的分子数为v v v d 4)(d 2π=Nf N ②比较①式和②式得 24)()(v v v π=f F 22v 2/32)2(4v kTm e kTm -ππ=*21.证：设空气分子的质量为m ，则在离海平面高度为h 处，空气分子的势能为 E p =mgh ，于是有 h RTgM h kTN mgN h kTmg n n n n AAmol eee000---=== 2分那么，由p = nkT =hRTgMhRTgMpkTn m olm olee--=1分取对数ln(p / p0) =－M mol g h / RTh = RT ln (p0/p) / M mol g2分此文档是由网络收集并进行重新排版整理.word可编辑版本！。
大学物理热学复习题
大学物理热学复习一．选择题（30分，每题3分）1. 金属导体中的电子，在金属内部作无规则运动，与容器中的气体分子很类似．设金属中共有个自由电子，其中电子的最大速率为，电子速率在～+d 之间的概率为式中为常数．则该电子气电子的平均速率为 (A) (B)(C)(D)[ B ]2. 按照麦克斯韦分子速率分布定律，具有最概然速率v p 的分子，其动能为： (A) (B)(C)(D)[ C ]3. 一定量的理想气体，开始时处于压强，体积，温度分别为P 1, V 1, T 1的平衡态，后来变到压强，体积，温度分别为P 2, V 2, T 2的终态．若已知V 2> V 1，且T 2= T 1，则以下各种说法中正确的是：(A) 不论经历的是什么过程，气体对外净作的功一定为正值． (B) 不论经历的是什么过程，气体从外界净吸的热一定为正值． (C) 若气体从始态变到终态经历的是等温过程，则气体吸收的热量最少． (D) 如果不给定气体所经历的是什么过程，则气体在过程中对外净作功和从外界净吸热的正负皆无法判断。
[ D ] 4. 一定量的理想气体，从a 态出发经过①或②过程 到达b 态，acb 为等温线（如图情况)，则①、②两 过程中外界对系统传递的热量Q 1、Q 2是(A) Q 1>0, Q 2<0. (B) Q 1<0, Q 2<0. (C) Q 1>0, Q 2>0. (D) Q 1<0, Q 2>0.[ C ]5. 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 ，己知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 (A) ①过程中放热，②过程中吸热．(B) ①过程中吸热，②过程中放热．(C) 两种过程中都吸热．(D) 两种过程中都放热. [ A ]6. 一定量的理想气体经历acb 过程时吸热500 J. 则经历acbda 过程时，吸热为 (A) -1200 J. (B) -700 J. (C) -400 J. (D) 700 J.[ B ] 7. 理想气体卡诺循环过程的两条绝热线下的面积 大小(图中阴影部分)分别为S 1和S 2，则二者的大小 关系是：(A) S 1>S 2, (B) S 1=S 2. (C) S l <S 2． (D)无法确定．[ B ] 8. 某理想气体分别进行了如图所示的两个卡诺 循环：Ⅰ(abcda)和Ⅱ(a'b'c'd'a')，且两个循环曲线 所围面积相等．设循环Ⅰ的效率为η，每次循环 在高温热源处吸的热量为Q ，循环Ⅱ的效率为η'， 每次循环在高温热源处吸的热量为Q'，则 (A) η>η'，Q< Q'. (B) η>η'，Q>Q' . (C) η<η'，Q< Q'. (D) η<η'，Q>Q' .[ D ]V5V (×10-3m 3)PV9. 如图所示：一定质量的理想气体，从同一状态A出发,分别经AB(等压）、AC(等温）、AD(绝热）三种过程膨胀,使体积从V1增加到V2. 问哪个过程中气体的熵增加最多？哪个过程中熵增加为零？正确的答案是：(A) 过程AC熵增加最多，过程AD熵增加为零．(B）过程AB熵增加最多，过程AC熵增加为零.(C) 过程AB熵增加最多，过程AD熵增加为零.(D) 过程AD熵增加最多，过程AB熵增加为零. [ C ]10. 理想气体绝热地向真空自由膨胀，体积增大为原来的两倍，则始、末两态的温度T1与T2和始、末两态气体分子的平均自由程与的关系为(A) (B) .(C) (D)[ D ]二．填空题（30分，每题3分）1. 在容积为10-2 m 3 的容器中，装有质量100 g 的气体，若气体分子的方均根速率 为200 m ·s -1, 则气体的压强为 1.33×105 .2. 边长为1 m 的立方箱子内盛有处于标准状态（1atm, 0°C ）下的3×1025个氧分子，此时氧分子的平均速率= 425 m/s . 若已知在单位时间内撞击在容器器壁单位面积上的分子数是(其中n 为分子数密度)，计算1秒钟内氧分子与箱子（注：共六面）碰撞的次数N= 1.9×1028 s -1.3. 在无外力场作用的条件下，处于平衡态的气体分子按速度分布的规律，可用 麦克斯韦 分布律来描述．如果气体处于外力场中，气体分子在空间的分布规律，可用 玻尔兹曼 分布律来描述．4. 某系统由两种理想气体A 、B 组成．其分子数分别为N A 、N B . 若在某一温度下，A 、B 气体各自的速率分布函数为则在同一温度下，由A 、B 气体组成的系统的速率分布函数为=BA B B A A N N f N f N ++)()(v v .5. 如图所示，已知图中画不同斜线的两部分的 面积分别为S 1和S 2，那么(1) 如果气体的膨胀过程为a-1-b ，则气体 对外做功W= S1+ S2 ；(2) 如果气体进行a-2-b-1-a 的循环过程， 则它对外做功W= - S 1 .6. 常温常压下，一定量的某种理想气体（其分子可视为刚性分子，自由度为i ），在等压过程中吸热为，对外作功为，内能增加为，则..7. 一理想卡诺热机在温度为300 K 和400 K 的两个热源之间工作．(1) 若把高温热源温度提高100 K，则其热机效率可提高为原来的1.6 倍：(2) 若把低温热源温度降低100 K，则其逆循环的致冷系数将降低为原来的 1/3 倍.8. 有ν摩尔理想气体，作如图所示的循环过程acba，其中acb为半圆弧，b-a为等压线，p c=2p a. 令气体进行a-b的等压过程时吸热Q ab, 则在此循环过程中气体净吸热量Q < Q ab． (填入：>，<或=)9. 1 mol理想气体在气缸中进行无限缓慢的膨胀，其体积由V1变到V2．(1) 当气缸处于绝热情况下时，理想气体熵的增量ΔS= 0 .(2) 当气缸处于等温情况下时，理想气体熵的增量ΔS= Rln(V2/V1) .10. 真实理想气体占据三维空间区域，每个分子都在作三维运动。
《大学物理学》热力学基础练习题
《大学物理学》热力学基础练习题《大学物理学》热力学基础一、选择题13-1．如图所示，bcab 1a 和b 2a 功与吸收热量的情况是( )（A ）b 1a 过程放热、作负功，b 2a 过程放热、作负功；（B ）b 1a 过程吸热、作负功，b 2a 过程放热、作负功；（C ）b 1a 过程吸热、作正功，b 2a 过程吸热、作负功；（D ）b 1a 过程放热、作正功，b 2a 过程吸热、作正功。
【提示：体积压缩，气体作负功；三个过程中a 和b 两点之间的内能变化相同，bca 线是绝热过程，既不吸热也不放热，b 1a 过程作的负功比b 2a 过程作的负功多，由Q W E =+∆知b 2a 过程放热，b 1a 过程吸热】13-2．如图，一定量的理想气体，由平衡态A 变到平衡态B 状态A 和状态B 过程，气体必然 ( )（A ）对外作正功；（B ）内能增加； （C ）从外界吸热；（D ）向外界放热。
【提示：由于A B T T <，必有A B E E <；而功、热量是 过程量，与过程有关】13-3．两个相同的刚性容器，一个盛有氢气，一个盛氦气(均视为刚性理想气体)，开始时它们的压强和温度都相同，现将3 J 的热量传给氦气，使之升高到一定的温度，若氢气也升高到同样的温度，则应向氢气传递热量为 ( ) （A ）6J ； （B ）3J ； （C ）5J ； （D ）10J 。
【提示：等体过程不做功，有Q E =∆，而2mol M iE R T M ∆=∆，所以需传5J 】13-4．有人想象了如图所示的四个理想气体的循）A （）B （）【提示：(A) 绝热线应该比等温线陡，（B ）和（C ）两条绝热线不能相交】13-5．一台工作于温度分别为327℃和27℃的高温热源与低温热源之间的卡诺热机，每经历一个循环吸热2000J ，则对外做功（ ） （A ）2000J ； （B ）1000J ； （C ）4000J ； （D ）500J。
历届大学物理热学试题解答
比为__3_/_5____。
准静态过程气体对外作功：
A
V2 pdV
V1
p(V2 V1 )
A1 A2 p(V2 V1 )
A1 1 A2
由理想气体内能公式，可知单原子分子理想气体内能变化
E1
3 2
0
所以 所以
P
1 2r2
2
P
2r 2
n n0e kT n0e 2kT
R
N
TH
因
2r 2
R
R
N 0 n2rHdr 2Hn0 0 e 2kT rdr
2Hn0
kT
2
[e
2R2 2kT
1]
所以
n0
N 2 2HkT
2R2
r R2时， T T2
T1
Q
2k
ln
R1
C
T2
Q
2k
ln
R2
C
解得：
Q
2k(T1
T2
)
/
ln
R2 R1
C
T1
(T2
T2
)
ln ln
R1 R2
R1
所以r处的温度为：
ln R1
T
T1
(T1
T2 ) ln
r R2
R1
13.隔板C把绝热材料包裹的容器分为A、B两室。如图所示， A室内充以真实气体，B室为真空。现把C打开，A室气体充 满整个容器，在此过程中，内能应___不__变_____。
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大学物理热学试卷一、选择题：1、三个容器A 、B 、C 中装有同种理想气体，其分子数密度n 相同，而方均根速率之比为()()()2/122/122/12::CB A v v v ＝1∶2∶4，则其压强之比A p ∶B p ∶C p 为：(A) 1∶2∶4． (B) 1∶4∶8．(C) 1∶4∶16． (D) 4∶2∶1． ［ ］2、温度为T 时，在方均根速率s /m 50)(212±v 的速率区间内，氢、氨两种气体分子数占总分子数的百分率相比较：则有（附：麦克斯韦速率分布定律：v v v ∆⋅⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫⎝⎛π=∆222/32exp 24kT m kT m N N ， 符号exp(a )，即e a .） (A) ()()22N H //N N N N ∆>∆ (B) ()()22N H //N N N N ∆=∆ (C) ()()22N H //N N N N ∆<∆(D) 温度较低时()()22N H //N N N N ∆>∆温度较高时()()22N H //N N N N ∆<∆3．气体在状态变化过程中，可以保持体积不变或保持压强不变，这两种过程 (A) 一定都是平衡过程． (B) 不一定是平衡过程． (C) 前者是平衡过程，后者不是平衡过程．(D) 后者是平衡过程，前者不是平衡过程．4．在下列说法(1) 可逆过程一定是平衡过程． (2) 平衡过程一定是可逆的． (3) 不可逆过程一定是非平衡过程． (4) 非平衡过程一定是不可逆的． 中，哪些是正确的？(A) (1)、(4)．(B) (2)、(3)． (C) (1)、(2)、(3)、(4)．(D) (1)、(3)． ［ ］5．一定量的理想气体，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(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． ［ ］6．有两个相同的容器，容积固定不变，一个盛有氨气，另一个盛有氢气（看成刚性分子的理想气体），它们的压强和温度都相等，现将5J 的热量传给氢气，使氢气温度升高，如果使氨气也升高同样的温度，则应向氨气传递热量是：(A) 6 J. (B) 5 J.(C) 3 J. (D) 2 J. ［ ］ 7．理想气体卡诺循环过程的两条绝热线下的面积大小(图中阴影部分)分别为S 1和S 2，则二者的大小关系是： (A) S 1 > S 2． (B) S 1 = S 2．(C) S 1 < S 2． (D) 无法确定． ［ ］8、一定量理想气体经历的循环过程用V －T 曲线表示如图．在此循环过程中，气体从外界吸热的过程是 (A) A →B ． (B) B →C ． (C) C →A ． (D) B →C 和B →C ． ［ ］ 9、“理想气体和单一热源接触作等温膨胀时，吸收的热量全部用来对外作功．”对此说法，有如下几种评论，哪种是正确的？(A) 不违反热力学第一定律，但违反热力学第二定律． (B) 不违反热力学第二定律，但违反热力学第一定律． (C) 不违反热力学第一定律，也不违反热力学第二定律．(D) 违反热力学第一定律，也违反热力学第二定律． ［ ］二、填空题pV11、某容器内分子数密度为10 26 m-3，每个分子的质量为3×10-27 kg，设其中1/6分子数以速率v ＝200 m / s 垂直地向容器的一壁运动，而其余5/6分子或者离开此壁、或者平行此壁方向运动，且分子与容器壁的碰撞为完全弹性的．则(1)每个分子作用于器壁的冲量ΔP＝_______________；(2) 每秒碰在器壁单位面积上的分子数n＝________________；(3) 作用在器壁上的压强p＝___________________．12、一气体分子的质量可以根据该气体的定体比热来计算．氩气的定体比热c V=0.314 k J·kg-1·K-1，则氩原子的质量m=__________．(波尔兹曼常量k=1.38×10-23J / K)13、在无外力场作用的条件下，处于平衡态的气体分子按速度分布的规律，可用________________分布律来描述．如果气体处于外力场中，气体分子在空间的分布规律，可用__________分布律来描述．14、一定质量的理想气体，先经过等体过程使其热力学温度升高一倍，再经过等温过程使其体积膨胀为原来的两倍，则分子的平均自由程变为原来的_______倍．15、水的定压比热为K2.4⋅．有1 kg的水放在有电热丝的开口J/g桶内，如图所示．已知在通电使水从30 ℃升高到80 ℃的过程中，电流作功为4.2×105 J，那么过程中系统从外界I吸收的热量Q =______________．16、常温常压下，一定量的某种理想气体(其分子可视为刚性分子，自由度为i)，在等压过程中吸热为Q，对外作功为W，内能增加为EE/∆，则W/Q=_____________．=∆Q _____________．17、刚性双原子分子的理想气体在等压下膨胀所作的功为W，则传递给气体的热量为__________．18、有ν摩尔理想气体，作如图所示的循环过程acba，其中acb为半圆弧，b-a为等压线，p c=2p a．令气体进行a-b的等压过程时吸热Q ab，则在此循环过程中气体净吸热量Q _______Q ab ． (填入：＞，＜或＝)19、由绝热材料包围的容器被隔板隔为两半，左边是理想气体，右边真空．如果把隔板撤去，气体将进行自由膨胀过程，达到平衡后气体的温度__________(升 高、降低或不变)，气体的熵__________(增加、减小或不变)．三、计算题20．水蒸气分解为同温度T 的氢气和氧气H 2O →H 2＋21O 2时，1摩尔的水蒸气可分解成1摩尔氢气和21摩尔氧气．当不计振动自由度时，求此过程中内能的增量．21．当氢气和氦气的压强、体积和温度都相等时，求它们的质量比()()e H H 2M M 和内能比()()e H H 2E E ．（将氢气视为刚性双原子分子气体）22．一氧气瓶的容积为V ，充了气未使用时压强为p 1，温度为T 1；使用后瓶内氧气的质量减少为原来的一半，其压强降为p 2，试求此时瓶内氧气的温度T 2．及使用前后分子热运动平均速率之比21/v v ．ab23．有1 mol 刚性多原子分子的理想气体，原来的压强为1.0 atm ，温度为27℃，若经过一绝热过程，使其压强增加到16 atm ．试求：(1) 气体内能的增量； (2) 在该过程中气体所作的功； (3) 终态时，气体的分子数密度． ( 1 atm= 1.013×105 Pa ， 玻尔兹曼常量k=1.38×10-23 J ·K -1,普适气体常量R =8.31 J ·mol -1·K -1 ) 氦气的温度改变多少？24．气缸内贮有36 g 水蒸汽(视为刚性分子理想气体)，经abcda 循环过程如图所示．其中a －b 、c －d 为等体过程，b －c 为等温过程，d －a 为等压过程．试求：(1) d －a 过程中水蒸气作的功W da(2) a －b 过程中水蒸气内能的增量∆E ab(3) 循环过程水蒸汽作的净功W (4) 循环效率η (注：循环效率η＝W /Q 1，W 为循环过程水蒸汽对外作的净功，Q 1为循环过程水蒸汽吸收的热量，1 atm= 1.013×105 Pap (atm )V (L)大学物理热学答卷一、 选择题：CCBABCBAC 二、 填空题11、1.2×10-24 kg m / s31×1028 m -2ｓ-14×103 Pa12、 6.59×10 -26 kg13、麦克斯韦 玻尔兹曼14、 2 15、 －2.1×105 J参考解： 如果加热使水经历同样的等压升温过程，应有 Q ′=ΔE +W ′= mc (T 2－T 1) 可知 ΔE = mc (T 2－T 1) －W ′ 现在通电使水经历等压升温过程，则应有∵ Q =ΔE +W ′－W 电 ∴ Q = mc (T 2－T 1) －W 电 =－2.1×105 J16． 22+i 2+i i17．W 2718． <19．不变 增加三、计算题20．解：当不计振动自由度时，H 2O 分子,H 2分子,O 2分子的自由度分别为6,5,5．1分 ∴ 1 mol H 2O 内能 E 1=3RT1 mol H 2或O 2的内能 RT E 252=． 2分故内能增量 E ∆＝25)211(+RT - 3RT =(3 / 4)RT ． 2分21．解： 由 pV =()()mol22H H M M RT 和pV =()()mol e H e H M M RT 2分得 ()()e H H 2M M =()()mol mol 2e H H M M =42=21． 2分由 E (H 2)=()()mol 22H H M M 25RT 和RT M M E 23)He ()He ()He (mol =4分得 ()()e 2H E H E =()()()()mol mol22e H /He 3H /H 5M M M M∵ ()()m o l 22H M H M = ()()mole H M e H M (p 、V 、T 均相同)， ∴()()e H E H E 2=35． 2分 22．解： p 1V =νRT 1 p 2V =21νRT 2∴ T 2=2 T 1p 2 / p 1 2分2121212P P T T ==v v 3分23．解：(1) ∵ 刚性多原子分子 i = 6，3/42=+=ii γ 1分∴ 600)/(11212==-γγp p T T K 2分3121048.7)(21)/(⨯=-=∆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24．解：水蒸汽的质量M ＝36×10-3 kg 水蒸汽的摩尔质量M mol ＝18×10-3 kg ，i = 6(1) W da = p a (V a －V d )=－5.065×103 J 2分(2) ΔE ab =(M /M mol )(i /2)R (T b －T a )=(i /2)V a (p b － p a )=3.039×104 J 2分(3) 914)/(==R M M V p T mol ab b KW bc = (M /M mol )RT b ln(V c /V b ) =1.05×104 J净功 W =W bc +W da =5.47×103 J 3分(4) Q 1=Q ab +Q bc =ΔE ab +W bc =4.09×104 Jη=W / Q 1=13％ 3分。