大学物理热力学基础习题与解答

热线斜率之比为 0.714。现使气体从 A点绝热膨胀
至B点，其体积 V2 ? 1? 10 ?3 m3，B点处的压强
为 7.58×104Pa 。
p
pV? ? C
d p ? ?? p
dV V
p1
A
pV ? C d p ? ? p
B
dV
? ? 1/ 0.714 ? 1.4
V
p1 p2
?
????VV12
????1.4
大学物理
热力学基础
选择题
1. 有两个相同的容器，容积不变，一个盛有氦气， 另一个盛有氢气（均可看成刚性分子） ,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，如果使氦气也升高同样的温度，则 应向氦气传递的热量是
（A） 6 J （C） 3 J
（B） 5 J （D） 2 J
[C]
在压缩过程中，外力做功 209 J，气体温度升高 1
K，则气体内能的增量 ΔE 为
124.7 J ，
吸收的热量 Q 为 -84.35 J。
ΔE ? 10? 3 ? 8.31? 1 ? 124.7 J 2
Q ? ΔE ? W ? 124.7 J? (-209J ) ? -84.3J
3. 16 g 氧气在 400 K 温度下等温压缩，气 体放出的热量为 1152 J ，则被压缩后的气体 的体积为原体积的 1/2 倍，而压强为原来 压强的 2 倍。
从原则上说，它就成了一部致冷机，则该逆向
卡诺循环的致冷系数为 4
。
? ? 1? T2 ? 1? 334.4
400
418
T2 ? 320K
e ? T2 ? 320 ? 4 T1 ? T2 400 ? 320
计算题
1．1mol 氢气，在压强为 1 atm ，温度为 20 oC 时， 体积为V0 . 现使氢气分别经如下过程到达同一末态。 （1）先保持体积不变，加热使其温度升高到 80 oC， 然后令其作等温膨胀，直至体积变为原体积的两倍； （ 2 ）先使其作等温膨胀至体积为原体积的两倍， 然后保持体积不变，加热到 80 oC .
? ? 1? T2
T1
[D]
p a
b b?
T1
d c c? T2
V
填空题
1. 要使一热力学系统的内能增加，可以通过 做功 或 传热 两种方式，或者两种
方式兼用来完成。理想气体的状态发生变 化时，其内能的增量只决定于
温度的变化 ，而与 过程 无关。
2 ．一气缸内储有 10 mol 单原子分子理想气体，
（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够变为有规则
运动的能量。
[C]
7. 一定量理想气体，沿着图中直线状态从 a 变 到状态 b ，则在此过程中 （A） 气体对外作正功，向外界放出热量； （B） 气体对外作正功，从外界吸热； （C） 气体对外作负功，向外界放出热量； （D） 气体对外作正功，内能减少。
ΔQ
?
m M
CvΔT
5 ? m 5 ΔT M2
ΔQ ? m 3 ΔT M2
2. 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 外作的功三者均为负值：
（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
（ D）
A :W ? 0 B : ΔE ? 0 W ? 0 C : ΔQ ? 0 0 ? ΔE ? W
Q ? ?1152 ? 16 ? 8.31? 400 ? ln V2
32
V1
V2 ? 0.5V1 p2 ? 2 p1
4．一定量的氧气，经绝热压缩过程，体积变为
原来的五分之一，若初始温度为 27?C ，压强为
1 atm ，则压缩后的压强为 9.52 atm，温度
为 571 K。
pV? ? C TV? ?1 ? C
O
V1 V2
V
6．一定量的理想气体从同一初态 A出发，分别经 历等压、等温、绝热三种过程由体积 V1膨胀到V2。 在上述三种过程中， 等压 过程对外作功最多；
绝热 过程对外作功最少， 等压 过程内能 增加； 绝热 过程内能减少。
Q ? ΔE ? W QAD ? 0 ? EAC ? 0
7. 以一定量的理想气体作为工作物质，在 P - T 图中经图示的循环过程。图中 a → b及 c → d为 两个绝热过程，则循环过程为 卡诺 循环，
1? V1.4 ? p??V ??1.4 ?5 ?
300? V1.4?1 ? T??V ??1.4?1 ?5?
5．某理想气体在 p-V图上等温线与绝热线相交于
A点，如图。已知 A点的压强 p1 ? 2 ? 10 5 Pa ，体 积 V1 ? 0.5 ? 10?3 m3 ，而且 A点处等温线斜率与绝
D:W?
m M
R(T2
? T1) ?
0
ΔE ? 0 ΔQ ? ΔE ? W ? 0
3. 对于室温下的双原子分子理想气体，在等压 膨胀的情况下，系统对外所作的功与从外 界吸收的热量之比W / Q 等于：
（A）1 / 3
（B）1 / 4
（C）2 / 5
（D）2 / 7
（D ）
W ? pΔV ? m RΔT M
（A） AB 过程 （B）AC 过程 （C） AD 过程 （D）不能确定
Q ? ΔE ? W QAD ? 0 ? EAC ? 0
[A ]
6. 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；
Q ? ΔE ? W ? m 5 ΔT ? m RΔT ? 7 m RΔT
M2 M
2M
4．热力学第一定律表明： （A）系统对外所作的功小于吸收的热量； （B）系统内能的增量小于吸收的热量； （C）热机的效率小于 1； （D）第一类永动机是不可能实现的。
（D ）
5. 如图所示，一定量理想气体从体积为 V1 膨胀到V2 ， AB 为等压过程， AC 为等温过程， AD为绝热过程， 则吸热最多的是：
其效率为 25% 。
p
b
aຫໍສະໝຸດ Baidu
? ? 1? T2 ? 1? 300 ? 25%
c
T1
400
d
300
400
T（K）
8. 一卡诺热机在每次循环中都要从温度为
400 K 的高温热源吸热 418 J ，向低温热源放
热 334.4 J ，低温热源的温度为 320 K 。如
果将上述卡诺热机的每次循环都逆向地进行，
T1 ? T2 ΔE ? 0 Q ? W ? 0
[B ]
8. 如图，一卡诺机由原来采用循环过程 a b c d a
改为采用循环过程 ab' c' da ，则循环过程 的
（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
Wabcd ? Wab' c' d