2016第十章 热力学习题课

20 C D
V (103 m3 )
4 12
25
普 通 物 理 教 程
第十章 热力学习题
【分析与解答】 循环中气体净吸收的热量等于净功，等于曲线 包围面积。 所以：
W ( p2 p1 ) (V2 V1 ) 2 105 8 103 1600( J )
第 九 章 气 体 动 理 论
第 九 章 气 体 动 理 论
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第十章 热力学习题
m pV = RT M
m m p(V2 - V1 ) = R(T2 - T1 ) = RT M M
TN2 5 m7 m5 RTN2 RTHe , M 2 M 2 THe 7
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m Qp CP T , M
第十章 热力学习题
8. 在温度分别为 327℃和27℃的高温热源和低 温热源之间工作的热机，理论上的最大效率 为______。 (A) 25％ (B) 50％ (C) 75％ (D) 91.74％ [ ]
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T2 273 27 1 1 50% T1 273 327
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7. 有1 mol刚性双原子分子理想气体，在等压 膨胀过程中对外作功W，则其温度变化ΔT＝ __________；从外界吸取的热量Qp＝ ____________． 【分析与解答】
第 九 章 气 体 动 理 论
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4 3 2 1 0
a b V (L) 1 2 3 54
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第十章 热力学习题
Ta Tb 因为, paVa pbVb 内能变化为零，吸热等于做功，而此过程为单 向体积膨胀过程，系统对外做正功，从外界 吸热。 正确答案是B。
，
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2. 对于室温条件下的单原子分子气体，在等压 膨胀的情况下，系统对外所作之功与从外界 吸收的热量之比W/Q等于______。
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m W p(V2 V1 ) RT M
m m 5 Qp CP T RT , M M 2
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4. 若在某个过程中，一定量的理想气体的内能 E随压强p的变化关系为一直线(其延长线过 E－p图10-18的原点)，则该过程为： （A） 等温过程 （B） 等压过程 （C） 等体过程 （D） 绝热过程 [ ] E
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O
7
p
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第十章 热力学习题
5. 一气缸内贮有10 mol的单原子分子理想气体 ，在压缩过程中外界作功209J，气体升温1 K，此过程中气体内能增量为 _____ ，外 界传给气体的热量为___________． (摩尔 气体常量 R = 8.31 J/mol·K) 【分析与解答】
内能增加了ΔE = | W2 |
E = ；
Q=
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5. 一气缸内贮有10 mol的单原子分子理想气体 ，在压缩过程中外界作功209J，气体升温1 K，此过程中气体内能增量为 _____ ，外 界传给气体的热量为___________． (摩尔 气体常量 R = 8.31 J/mol·K)
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【分析与解答】 只有（2）、（4）正确。（1）功可以完全变 为热量，而热量不能完全变为功而不产生其 他影响。 正确答案是A。
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1. 有两个相同的容器，一个盛有氦气，另一个 盛有氧气（视为刚性分子），开始它们的压 强和温度都相同，现将9J的热量传给氦气， 使之升高一定温度，如果使氧气也升高同样 的温度，则应向氧气传递热量为 。
图10-20
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【分析与解答】 绝热过程对外做功等于内能增量的负值，两条绝热线对应的内 能差相等，故面积相等。 正确答案是C。
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m i W = - E = RT M 2
P
S1 S 2
a
b
d
C
V
图10-20
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热学： (A) 二．3．
E 0
Q W
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| W1 |
来自百度文库
Q E W 0
| W2 |
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等温压缩到给定体积时外界对气体作功|W1|等 于气体向外放出热量Q = | W1 |
Ec Ea Ec Eb W2
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7. 理想气体卡诺循环过程的两条绝热线下的 面积大小（图10-20中阴影部分）分别为 S1 和 S 2 ，则二者大小关系是______. (A) S1 S 2 (B) S1 S 2 (C) S1 S 2 (D)无法确定 [
P a
]
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b
d C
V
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m W p(V2 V1 ) RT M
单原子分子气体:
m m i2 5 Qp CP T RT W 500( J ), M M 2 2
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双原子分子气体:
m m i2 7 Qp CP T RT W 700( J ). M M 2 2
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Q2 T2 Q2 1 T 1 1 1 , Q1 T1 nT Q1 n
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【分析与解答】 正确答案是C。
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10. 关于热功转换和热量传递过程，有下面一些叙述： （1）功可以完全变为热量，而热量不能完全变为功。 （2）一切热机的效率都不可能等于1。 （3）热量不能从低温物体向高温物体传递。 （4）热量从高温物体向低温物体传递是不可逆的。 以上这些叙述______. （A）只有（2）、（4）正确。 （B）只有（2）、（3）、（4）正确。 （C）只有（1）、（3）、（4）正确。 （D）全部正确。 [ ]
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【分析与解答】 m i 因为, E
i RT pV M 2 2
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E与P成线性关系，故为等体过程。 正确答案是C。
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第十章 热力学习题
5. 在室温条件下，压强、温度、体积都相同的 氮气和氦气在等压过程中吸收了相同的热量 ，则它们对外作功之比为W(氮)／W(氦)＝ ______. （A）5/9 （B）5/7 （C）1/1 （D）9/5 [ ]
W/Q=2/5
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【分析与解答】 W/Q=2/5
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第十章 热力学习题 3. 如图10-21所示，理想气体从状态A出 发经ABCDA循环过程回到初态A，则在 循环中气体净吸收的热量为______。
P(105 pa)
A 40 B
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m i 3 E RT 10 8.311 124.7( J ) M 2 2
Q E W 124.7 209 84.3(J )
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6. 一定量的某种理想气体在等压过程中对外作 功为 200 J．若此种气体为单原子分子气体 ，则该过程中需吸热___________ J；若为 双原子分子气体，则需吸热___________ J. 【分析与解答】
WN2 WHe
p(V2 V1 ) TN2 5 p(V2 V1 ) THe 7
正确答案是B。
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第十章 热力学习题
6. 一定量的理想气体，由初态a经历a c b过程到达终态b（如 图10-19示），已知a、b两状态处于同一条绝热线上，则 ______. (A）内能增量为正，对外作功为正，系统吸热为正。 （B）内能增量为负，对外作功为正，系统吸热为正。 （C）内能增量为负，对外作功为正，系统吸热为负。 （D）不能判断。
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4. 某理想气体等温压缩到给定体积时外界对气 体作功 |W1| ，又经绝热膨胀返回原来体积时 气体对外作功 |W2| ，则整个过程中气体从外 界吸收的热量Q = _______，内能增加了ΔE = ___________。
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a
P P C
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a
C
绝热 绝热
b b
图10-19
V
V
图10-19
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Q E2 E1 W E W
内能增量为负，对外做功为正，作功大于内能 增量，故系统吸热为正。 正确答案是B。
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【分析与解答】 正确答案是B。
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9.设高温热源的热力学温度是低温热源的热力 学温度的n倍，则理想气体在一次卡诺循环 中，传给低温热源的热量是从高温热源吸取 的热量的______. （A）n倍 （B）n-1倍 1 n 1 （C） 倍 （D） 倍 n n [ ]
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第十章 热力学习题 容器相同, 开始它们的压强和温度都 相同，故摩尔数相同。
m pV = RT M
m i QV R T M 2
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m 3 m 5 5 QV ( He) RT 9, QV (O2 ) RT 9 15( J ) M 2 M 2 3
2. 一定量理想气体，从状态A开始，分别经历等压、 等温、绝热三种过程（AB、AC、AD），其容积由 V1都膨胀到2V1，其中 。 (A) 气体内能增加的是等压过程，气体内能减少的的 是等温过程。 (B) 气体内能增加的是绝热过程，气体内能减少的的 是等压过程。 (C) 气体内能增加的是等压过程，气体内能减少的的 是绝热过程。 (D) 气体内能增加的是绝热过程，气体内能减少的的 是等温过程。 [ ]
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【分析与解答】 m i 因为 QV R T
M 2
第 九 章 气 体 动 理 论
m pV = RT M
氧气和水蒸气的自由度不同，吸收热量相等 则温度升高不同，压强增加亦不同。 正确答案是B。
，
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p (atm) A
等压
B
等温
第 九 章 气 体 动 理 论
C D O
绝热
V (L)
正确答案是C。
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第十章 热力学习题
3. 如图所示，一定量的理想气体，沿着图10-17中直线从状态a( 压强p1 =
4 atm，体积V1 =2 L )变到状态b ( 压强p2 =2 atm，体积V2 =4 L )．则 在此过程中： （A） 气体对外做正功，向外界放出热量． （B） 气体对外做正功，从 外界吸热． （C） 气体对外做负功，向外界放出热量． （D） 气体对外做正功， 内能减少． p (atm) [ ]
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第十章 热力学习题
一 选择题 1. 1摩尔氧气和1摩尔水蒸气（均视为刚性分子理想气 体），在体积不变的情况下吸收相等的热量，则它 们的： （A）温度升高相同，压强增加相同。 （B）温度升高不同，压强增加不同。 （C）温度升高相同，压强增加不同。 （D）温度升高不同，压强增加相同 。 [ ]