热力学基础习题
大学物理第十三章(热力学基础)部分习题及答案
第十三章热力学基础一、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、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。
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;4、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。
5、什么是熵增加原理?答:一切不可逆绝热过程中的熵总是增加的,可逆绝热过程中的熵是不变的。
把这两种情况合并在一起就得到一个利用熵来判别过程是可逆还是不可逆的判据——熵增加原理。
6、什么是卡诺循环? 简述卡诺定理?答案:卡诺循环有4个准静态过程组成,其中两个是等温线,两个是绝热线。
卡诺提出在稳度为T1的热源和稳度为T2的热源之间工作的机器,遵守两条一下结论:(1)在相同的高温热源和低温热源之间工作的任意工作物质的可逆机,都具有相同的效率。
(2)工作在相同的高温热源和低温热源之间的一切不可逆机的效率都不可能大于可逆机的效率。
7、可逆过程必须同时满足哪些条件?答:系统的状态变化是无限缓慢进行的准静态过程,而且在过程进行中没有能量耗散效应。
二、选择题1、对于理想气体的内能,下列说法中正确的是( B ):( A ) 理想气体的内能可以直接测量的。
(B) 理想气体处于一定的状态,就有一定的内能。
研究生考试热力学基础复习题及答案参考
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, 式表示[ ] (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, 式表示[ ] (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,(Vp . 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) 121lnV V RT (B) 211ln V VRT (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 Mp -μ(C) )(12T T C MV --μ(D) )(12T T C Mp --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. 关于热运动规律,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 -=1η (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) TtT +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. [ ]51. 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(γ 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:(D)(C)(A)(B)T9-1-51图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7︒C, 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 27,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 .T9-2-8图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:=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;T 12TT9-2-11图2p 11T9-2-12图p pT9-2-14图533m 10-T9-2-15图12(2) 气体的内能减少的是__________过程.18. 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 →1→b ,则气体对外做功W =________; 如果气体进行a →1→b →2→a 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))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29×10-3 kg ⋅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 =_____ _____.T9-2-18图T9-2-19图三、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.2. 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 127 、低温热源温度为C 27 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1A =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)1p VT9-3-1图T9-3-2图123T9-3-5图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 3.35×105 J·kg -1,普适气体常量 R= 8.31J·mol -1·K -1)7. 比热容比 1.40的理想气体,进行如T9-3-7图所示的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和.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,第一次保持体积不变,压强变为;第二次保持压强不变,而体积变为.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,其中ρ是气体密度,是体弹性模量,满足关系式.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=λ=γJ 1020p 0V 0V 1p 0p 1V u κρ=κVp Vκ∆∆=-IT9-3-6图 I IT9-3-7图2)(m 3V 6Pa)10(2⨯p a 2b c O 4134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.(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.(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.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.开始时,气体都处在平衡态.现在对A 室加热,直到A 中压强变为2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,其内能为为常数),初始时两物体的温度分别为.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.求(1);(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 ,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.该循环的工质为的理想气体,其中和均已知且为常量.已知a 点的温度为,体积为V 1,b 点的体积为V 2,ca 为绝热过程.求:1Q 2Q ηR c V 25=),,(000T V p 0p (u CT C =21T T 、f T f T 1--⋅⋅K mol J 1mol μV C γ1TT9-3-15图He空真T9-3-17图AB。
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。
化学热力学基础例题与习题-勿删
18.( √ )密闭容器中,A,B,C三种气 体建立了如下平衡:A(g)+B(g) C(g),若 保持温度不变,缩小系统的体积至原来体积
的2/3时,则反应商J及与平衡常数 K 的关系 是J= 2 K 。
3
四、计算题
1.Na2SO4·10H2O的风化作用可用反应
Na2SO4·10H2O(s) 来表示。求:
7.定温下,下列反应熵变rSm 最大的是 D 。
A.CO2(g)→C(s)+O2(g) B.2SO3(g)→2SO2(g)+O2(g) C.CaSO4·2H2O(s)→CaSO4(s)+2H2O(l) D.2NH3(g) →3H2(g)+N2(g)
8.下列说法中,错误的是 C 。
A.标准态时,最稳定的纯态单质的
1300℃,试估算反应
1 2
N2(g)+
1 2
O2(g)→NO(g)
在25
℃和1300
℃的
r
G
m
和
K
的数值。并联
系反应速率简单说明在大气污染中的影响。
解
1
1
2 N2(g) + 2 O2(g) = NO(g)
f Hm/kJ·mol-1
0
0
90.25
Sm /J·mol-1·K-1 191.6
A. ΔG>0,ΔS<0 B. ΔG<0,ΔS>0 C. ΔG>0,ΔS>0 D. ΔG<0,ΔS<0
11.某温度时,反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)的 K =a,则反应NH3(g) 1/2N2(g)
+3/2H2(g)的 K = B 。
物理化学《化学热力学基础》习题及答案
物理化学《化学热力学基础》习题及答案1-2 选择题1、273K ,θp 时,冰融化为水的过程中,下列关系是正确的有(B )A.0<WB.p Q H =∆C.0<∆HD.0<∆U2、体系接受环境做功为160J ,热力学能增加了200J ,则体系(A )A.吸收热量40JB.吸收热量360JC.放出热量40JD.放出热量360J3、在一绝热箱内,一电阻丝浸入水中,通以电流。
若以水和电阻丝为体系,其余为环境,则(C )A.0,0,0>∆=>U W QB.0,0,0>∆==U W QC.0,0,0>∆>=U W QD.0,0,0<∆=<U W Q4、任一体系经一循环过程回到始态,则不一定为零的是(D )A.G ∆B.S ∆C.U ∆D.Q5、对一理想气体,下列关系式不正确的是(A )A.0=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂p T UB.0=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂T V H C.0=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂T p H D.0=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂T p U 6、当热力学第一定律写成pdV Q dU -=δ时,它适用于(C )A.理想气体的可逆过程B.封闭体系的任一过程C.封闭体系只做体积功过程D.封闭体系的定压过程7、在一绝热刚壁体系内,发生一化学反应,温度从21T T →,压力由21p p →,则(D )A.0,0,0>∆>>U W QB.0,0,0<∆<=U W QC.0,0,0>∆>=U W QD.0,0,0=∆==U W Q 8、理想气体定温定压混合过程中,下列体系的性质不正确的是(C )A.0>∆SB.0=∆HC.0=∆GD.0=∆U9、任意的可逆循环过程,体系的熵变(A )A.一定为零B.一定大于零C.一定为负D.是温度的函数10、一封闭体系从B A →变化时,经历可逆R 和不可逆IR 途径,则(B )A.IR R Q Q =B.T Q dS IRδ> C.IR R W W = D.TQ T Q IR R =11、理想气体自由膨胀过程中(D )A.0,0,0,0=∆>∆>=H U Q WB.0,0,0,0>∆>∆=>H U Q WC.0,0,0,0=∆=∆><H U Q WD.0,0,0,0=∆=∆==H U Q W12、2H 和2O 在绝热定容的体系中生成水,则(D )A.0,0,0=∆>∆=孤S H QB.0,0,0>∆=>U W QC.0,0,0>∆>∆>孤S U QD.0,0,0>∆==孤S W Q13、理想气体可逆定温压缩过程中,错误的有(A )A.0=∆体SB.0=∆UC.0<QD.0=∆H14、当理想气体反抗一定外压做绝热膨胀时,则(D )A.焓总是不变的B.热力学能总是不变的C.焓总是增加的D.热力学能总是减小的15、环境的熵变等于(B 、C ) A.环体T Q δ B.环体T Q δ- C.环环T Q δ D.环环T Q δ-16、在孤立体系中进行的变化,其U ∆和H ∆的值一定是(D )A.0,0<∆>∆H UB.0,0=∆=∆H UC.0,0<∆<∆H UD.不能确定H U ∆=∆,017、某体系经过不可逆循环后,错误的答案是(A )A.0=QB.0=∆SC.0=∆UD.0=∆H18、C 6H 6(l)在刚性绝热容器中燃烧,则(D )A.0,0,0=<∆=∆Q H UB.0,0,0=>∆=∆W H UC.0,0,0==∆≠∆Q H UD.0,0,0=≠∆=∆W H U19 、下列化学势是偏摩尔量的是( B ) A.Zn V T B n F ,,⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ B.Z n p T B n G ,,⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ C.Z n V S B n U ,,⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ D.Z n p S B n H ,,⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ 20、在℃10-,θp ,1mol 过冷的水结成冰时,下述表示正确的是( C )A.00,0,0>∆>∆>∆<∆孤环体,S S S GB.00,0,0<∆<∆<∆>∆孤环体,S S S GC.00,0,0>∆>∆<∆<∆孤环体,S S S GD.00,0,0<∆<∆>∆>∆孤环体,S S S G21、下述化学势的公式中,不正确的是( D ) A.B B Z n p T n Gμ=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂,, B.m B pS T ,-=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂μ C.m B TV p ,=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂μ D.Z n p T B n U ,,⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ 22、在373.15K ,101.325Pa ,)(2l O H μ与)(2g O H μ的关系是( B )A.)()(22g O H l O H μμ>B.)()(22g O H l O H μμ=C.)()(22g O H l O H μμ<D.无法确定23、制作膨胀功的封闭体系,pT G ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂的值( B ) A.大于零 B.小于零 C.等于零 D.无法确定24、某一过程0=∆G ,应满足的条件是( D )A.任意的可逆过程B.定温定压且只做体积中的过程C.定温定容且只做体积功的可逆过程D.定温定压且只做体积功的可逆过程25、1mol 理想气体经一定温可逆膨胀过程,则( A )A.F G ∆=∆B.F G ∆>∆C.F G ∆<∆D.无法确定26、纯液体在正常相变点凝固,则下列量减少的是( A )A.SB.GC.蒸汽压D.凝固热27、右图中哪一点是稀溶液溶质的标准态的点( B )A.a 点B.b 点C.c 点D.d 点28、在θp 下,当过冷水蒸气凝结为同温度的水,在该过程中正、负号无法确定的是( D )A.G ∆B.S ∆C.H ∆D.U ∆29、实际气体的化学势表达式为θθμμp f RT T ln)(+=,其中标准态 化学势为( A )A.逸度θp f =的实际气体的化学势B.压力θp p =的实际气体的化学势C.压力θp p =的理想气体的化学势D.逸度θp f =的理想气体的化学势30、理想气体的不可逆循环,G ∆( B )A.0<B.0=C.0>D.无法确定31、在βα,两相中含A 、B 两种物质,当达平衡时,正确的是( B )A.ααμμB A =B.ααμμA A =C.βαμμB A =D.ββμμB A =32、多组分体系中,物质B 的化学势随压力的变化率,即)(,B Z B Z n T p ≠⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂μ的值( A ) A.0> B.0< C.0= D.无法确定33、℃10-、标准压力下,1mol 过冷水蒸汽凝集成冰,则体系、环境及总的熵变为( B )A.0,0,0<∆<∆<∆univ sur sys S S SB.0,0,0>∆>∆<∆univ sur sys S S SC.0,0,0>∆>∆>∆univ sur sys S S SD.0,0,0<∆>∆<∆univ sur sys S S S34、p-V 图上,1mol 单原子理想气体,由状态A 变到状态B ,错误的是( B )A.Q U =∆B.Q H =∆C.0<∆SD.0<∆U35、体系经不可逆过程,下列物理量一定大于零的是( C )A.U ∆B.H ∆C.总S ∆D.G ∆36、一个很大的恒温箱放着一段电阻丝,短时通电后,电阻丝的熵变( D )A.0>B.0<C.0=D.无法确定37、热力学的基本方程Vdp SdT dG +-=可使用与下列哪一过程( B )A.298K ,标准压力的水蒸发的过程B.理想气体向真空膨胀C.电解水制备氢气D.合成氨反应未达平衡38、温度为T 时,纯液体A 的饱和蒸汽压为*A p ,化学势为*A μ,在1θp 时,凝固点为0f T ,向A 溶液中加入少量溶质形成稀溶液,该溶质是不挥发的,则A p 、A μ、f T 的关系是( D )A.f f A A A A T T p p <<<0,**,μμB.f f A A A A T T p p <<>0,**,μμC.f f A A A A T T p p ><>0,**,μμD.f f A A A A T T p p >>>0,**,μμ39下列性质不符合理想溶液通性的是: ( D )A. ∆mix V =0B. ∆mix S >0C. ∆mix G <0D. ∆mix G >040、从A 态到B 态经不可逆过程ΔS 体是: ( D )A.大于零B.小于零C.等于零D.无法确定41、常压下-10℃过冷水变成-10℃的冰,在此过程中,体系的ΔG 与ΔH 如何变化: ( D )A. ΔG<0,ΔH>0B. ΔG>0,ΔH>0C. ΔG=0,ΔH=0D. ΔG<0,ΔH<042、某绝热封闭体系在接受了环境所做的功之后,其温度:( A )A.一定升高B.一定降低C.一定不变D.不一定改变43、对于纯物质的标准态的规定,下列说法中不正确的是: (C)A. 气体的标准态就是温度为T ,压力为100kPa 下具有理想气体性质的纯气体状态。
热力学基础练习题答案版
热⼒学基础练习题答案版热⼒学基础练习题1、热⼒学第⼀定律ΔU=Q+W 只适⽤于( D )(A) 单纯状态变化 (B) 相变化(C) 化学变化 (D) 封闭物系的任何变化2、关于焓的性质, 下列说法中正确的是( D )(A) 焓是系统内含的热能, 所以常称它为热焓(B) 焓是能量, 它遵守热⼒学第⼀定律(C) 系统的焓值等于内能加体积功(D) 焓的增量只与系统的始末态有关3、第⼀类永动机不能制造成功的原因是( A )(A) 能量不能创造也不能消灭(B) 实际过程中功的损失⽆法避免(C) 能量传递的形式只有热和功(D) 热不能全部转换成功4、下列叙述中不具状态函数特征的是( D )A.系统状态确定后,状态函数的值也确定B.系统变化时,状态函数的改变值只由系统的初终态决定C.经循环过程,状态函数的值不变D.状态函数均有加和性5、下列叙述中,不具可逆过程特征的是( C )A.过程的每⼀步都接近平衡态,故进⾏得⽆限缓慢B.沿原途径反向进⾏时,每⼀⼩步系统与环境均能复原C.过程的初态与终态必定相同D.过程中,若做功则做最⼤功,若耗功则耗最⼩功6、在下列关于焓的描述中,正确的是( C )A.因为ΔH=Q,所以焓是恒压热PB.⽓体的焓只是温度的函数C.⽓体在节流膨胀中,它的焓不改变D.因为ΔH=ΔU+Δ(PV),所以任何过程都有ΔH>0的结论7、下⾯关于标准摩尔⽣成焓的描述中,不正确的是( C )C.⽣成反应的温度必须是298.15KD.⽣成反应中各物质所达到的压⼒必须是100KPa8、选出下列性质参数中属于容量性质的量 ( C )A.温度TB.浓度cC.体积VD.压⼒p9、关于节流膨胀, 下列说法正确的是( B )(A) 节流膨胀是绝热可逆过程 (B) 节流膨胀中系统的内能变化(C) 节流膨胀中系统的焓值改变(D) 节流过程中多孔塞两边的压⼒不断变化10、如图,在绝热盛⽔容器中,浸⼊电阻丝,通电⼀段时间,通电后⽔及电阻丝的温度均略有升⾼,今以电阻丝为体系有:( B )(A) W =0,Q <0,U <0 (B). W>0,Q <0,U >0(C) W <0,Q <0,U >0 (D). W <0,Q =0,U >011、若将⼈作为⼀个体系,则该体系为 ( C )A.孤⽴体系B.封闭体系C.敞开体系D.⽆法确定12、刚性绝热箱内发⽣⼀化学反应,则反应体系为 ( A )A.孤⽴体系B.敞开体系C.封闭体系D.绝热体系13、下列性质属于强度性质的是 ( D )A.内能和焓B.压⼒与恒压热容C.温度与体积差A.状态⼀定,值⼀定B.在数学上有全微分性质C.其循环积分等于零D.所有状态函数的绝对值都⽆法确定15、关于等压摩尔热容和等容摩尔热容,下⾯的说法中不正确的是 ( B )A.Cp,m 与Cv,m不相等,因等压过程⽐等容过程系统多作体积功B.Cp,m –Cv,m=R既适⽤于理想⽓体体系,也适⽤于实际⽓体体系C.Cv,m=3/2R适⽤于单原⼦理想⽓体混合物D.在可逆相变中Cp,m 和Cv,m都为⽆限⼤16、对于理想⽓体,⽤等压热容Cp计算ΔH的适⽤范围为 ( C )A.只适⽤于⽆相变,⽆化学变化的等压变温过程B.只适⽤于⽆相变,⽆化学变化的等容变温过程C.适⽤于⽆相变,⽆化学变化的任意过程D.以上答案均不正确17、H=Q p此式适⽤于哪⼀个过程:( B )(A)理想⽓体从101325Pa反抗恒定的10132.5Pa膨胀到10132.5Pa (B)在0℃、101325Pa下,冰融化成⽔(C)电解CuSO4的⽔溶液(D)⽓体从(298K,101325Pa)可逆变化到(373K,10132.5Pa )2=2NH3的反应进度ξ=1mol时,它表⽰系统中 ( A )A.有1molN2和3molH2变成了2molNH3B.反应已进⾏完全,系统中只有⽣成物存在C.有1molN2和3molH2参加了反应D.有2molNH3参加了反应19、对于化学反应进度,下⾯表述中正确的是 ( B )A.化学反应进度之值,与反应完成的程度⽆关B.化学反应进度之值,与反应式写法有关C.对于指定反应,化学反应进度之值与物质的选择有关D.反应进度之值与平衡转化率有关20、对于化学反应进度,下⾯表述中不正确的是 ( B )A.化学反应进度随着反应进⾏⽽变化,其值越⼤,反应完成的程度越⼤B.化学反应进度之值与反应式写法⽆关C.对于指定的反应,反应进度之值与物质的选择⽆关D.化学反应进度与物质的量具有相同的量纲21、欲测定有机物的燃烧热Q p ,⼀般使反应在氧弹中进⾏,实测得热效为Q V。
热力学基础
热力学基础习 题一、单选题1、一定量的理想气体,从同一初态分别经历等温可逆膨胀、绝热可逆膨胀到具有相同体积的终态,在绝热过程中的压强0p ∆与等温过程中的压强T p ∆的关系为( )A. T p p ∆<∆0B. T p p ∆>∆0C. T p p ∆=∆0D. 无法确定 2、系统的状态改变了,其内能值则( )A. 必定改变B. 必定不变C. 不一定改变D. 状态与内能无关3、将20g 的氦气(理想气体,且RC 23V =)在不与外界交换热量情况下,从17℃升至27℃,则气体系统内能的变化与外界对系统作的功为( )A.J 1023.62⨯=∆E ,J 1023.62⨯=A B.J 1023.62⨯=∆E ,J 1023.63⨯=AC. J 1023.62⨯=∆E ,0=A D. 无法确定4、将温度为300 K ,压强为105Pa 的氮气分别进行绝热压缩与等温压缩,使其容积变为原来的1/5。
则绝热压缩与等温压缩后的压强和温度的关系分别为( )A. 等温绝热P P >,等温绝热T T > B.等温绝热P P <, 等温绝热T T > C.等温绝热P P <,等温绝热T T > D.等温绝热P P >,等温绝热T T <5、质量为m 的物体在温度为T 时发生相变过程(设该物质的相变潜热为λ),则熵变为( )A. T m S λ=∆ B.Tm S λ>∆C.Tm S λ<∆D. 0=∆S6、质量一定的理想气体,从相同状态出发,分别经历不同的过程,使其体积增加一倍,然后又回到初态,则( )A. 内能最大B. 内能最小C. 内能不变D. 无法确定7、一定量的理想气体,经历某一过程后,温度升高了。
则根据热力学定律可以断定为:(1)该理想气体系统在此过程中吸热;(2)在此过程中外界对该理想气体系统作正功;(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从外界吸热,又对外作正功。
《大学物理》习题册题目及答案第8单元 热力学基础(二)
第8单元 热力学基础(二)序号 学号 姓名 专业、班级一 选择题一 选择题[ B ]1.在下列各种说法中,哪些是正确的? (1)热平衡过程就是无摩擦的、平衡力作用的过程。
(2) (3) (4)热平衡过程在p-V(A)(1)、(2) (B)(3)、(4)(C)(2)、(3)、(4)(D)(1)、(2)、(3)、(4)[ B ]2.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,请选出其中一个在物理上可能实现的循环过程的图的符号。
[ D ]3.设有以下一些过程:(1) 两种不同气体在等温下互相混合。
(2) 理想气体在定容下降温。
(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)。
[ A ]4.一定量的理想气体向真空作绝热自由膨胀,体积由1V 增至2V ,在此过程中气体的(A) 内能不变,熵增加; (B) 内能不变,熵减少; (C) 内能不变,熵不变; (D) 内能增加,熵增加。
二 填空题1. 热力学第二定律的克劳修斯叙述是:热量不能自动地从低温物体传向高温物体;开尔文叙述是:不可能制成一种循环动作的热机,只从单一热源吸热完全转变为有用功而其它物体不发生任何变化。
2. 从统计的意义来解释:不可逆过程实际上是一个 从概率较小的状态到概率较大的状态的转变过程。
一切实际过程都向着状态的概率增大(或熵增加)的方向进行。
3. 熵是大量微观粒子热运动所引起的无序性的定量量度。
若一定量的理想气体经历一个等温膨胀过程,它的熵将增加 (填入:增加,减少,不变)。
三 计算题*1.一致冷机用理想气体为工作物质进行如图所示的循环过程,其中ab 、cd 分别是温度为T 2、T 1的等温过程,bc 、da 为等压过程.试求该致冷机的致冷系数. 解:在ab 过程中,外界作功为 1221ln ||p p RT M MA mol =' 在bc 过程中,外界作功 )(||121T T R M MA mol -=''在cd 过程中从低温热源T 1吸取的热量2Q '等于气体对外界作的功2A ',其值为 ='='22A Q 122ln p p RT M Mmol在da 过程中气体对外界作的功为 )(122T T R M M A m o l -=''致冷系数为 22112||||A A A A Q w ''-'-''+''=)(ln )(ln ln 1212112122121T T p p T T T p p T p p T ----+=121T T T -=2.已知一定量的理想气体经历如图所示的循环过程。
2.化学热力学基础
习 题二一、选择题(将正确答案序号填在括号内) 1.下列叙述正确的是( )a.0<∆θm r G 的反应一定能自发进行; b.应用Γess 定律不仅可以计算θm r H ∆,还可以计算θm r G ∆,θm r S ∆等;c.对于0>∆θm r S 的反应,标准状态下低温时均能正向自发进行; d.指定温度下,元素稳定单质的0,0,0==∆=∆θθθm m f m f S G H 。
2.对pQ H =∆,下列叙述中正确的是( )a.因为p Q H =∆,所以Q P 也有状态函数的性质;b.因为p Q H =∆,所以焓可被认为是体系所含的热量;c.因为pQ H =∆,所以定压过程中才有焓变H ∆;d.在不做非体积功条件下,定压过程体系所吸收的热量,全部用来增加体系的焓值。
3.下列各物质中,稳定的单质是( )a.C (金刚石)b.S(1)c.Br 2(1)d.Hg(s)4.反应N 2(g)+3H 2(g)=2NH 3(g),298K 时,12.87-⋅-=∆mol kJ U m r ,则该反应的mr H ∆值为( )kJ·mol -1a.-87.2b.-92.2c.-82.2d.-4.9 5.已知反应:(1)H 2(g)+Br 2(1)=2HBr (g) 180.721,-⋅-=∆mol kJ H m r ϑ(2)N 2(g)+3H 2(g)=2NH 3(g) (3)NH 3(g )+HBr (g)=NH 4Br (s) 132.1883,-⋅-=∆mol kJ H m r θ则NH 4Br (s)的标准摩尔生成热为θm f H ∆( )kJ·mol -1a.-270.83b.270.83c.-176.20d.176.20 6.下面哪个反应表示()s AgBr H H m f m r θθ∆=∆的反应?( ) a.Ag +(aq)+Br -(aq)=AgBr(s) b.2Ag(s)+Br 2(g)=2AgBr(s)c.()()()s AgBr Br s Ag =+1212 d.()()()s AgBr g Br s Ag =+2217.下面哪个反应表示()124.394,-⋅-=∆mol kJ g CO G m f θ?a.C (石墨)+O 2(g )=CO 2(g)b.C (金刚石)+O 2(g)=CO 2(g)c. d.C 石墨)+O 2(g )=CO 2(1)8.乙烯的标准摩尔燃烧热是-1411kJ·mol -1,H 2O(1)的标准摩尔蒸发热是44kJ·mol -1,则反应:C 2H 4(g)+3O 2(g)=2CO 2(g)+2H 2O(g)的θm r H ∆等于( )kJ·mol -1122.922,-⋅-=∆molkJ H m r θ()()()g CO g O g CO 2221=+a.-1367b.-1323c.1455d.1499 9.标准摩尔熵θm S 的大小顺序为( )a.Cl 2O(g)<Br 2(g)<Cl 2(g)<F 2(g)<H 2(g)b.Br 2(g)>Cl 2O(g)>Cl 2(g)>F 2(g)>H 2(g)c.H 2(g)<F 2(g)<Cl 2(g)<Br 2(g)<Cl 2O(g)d.Br 2<Cl 2O(g)<Cl 2(g)<F 2(g)<F 2(g)<H 2(g)10.关于吉布斯自由能,下列叙述正确的是( )a.373K ,101.3kpa 的水变为同温同压的水蒸气,无论经历什么途径,该变化的0=∆G ;b.某一化学反应,其0<∆m r H ,则其m r G ∆值一定小于零;c.一个自发进行的反应,体系吉布斯自由能的减少等于体系对环境所作的最大功;d.一个反应的m r G ∆值越负,则该反应的速度愈大。
大学物理热力学基础习题
2
b
c
1
a
d
2
3
V (× 10 −2 m3 )
(2)气体循环一次做的净功为图中矩形面积 气体循环一次做的净功为图中矩形面积
W = Pb (Vc − Vb ) − Pd (Vd − Va ) = 100 J
P (×105 Pa)
2
b
c
1
a
d
2
3
V (× 10 −2 m3 )
(3)证明 aTc=TbTd 证明T 证明
6.一定量某理想气体所经历的循环过程是: 一定量某理想气体所经历的循环过程是: 一定量某理想气体所经历的循环过程是 从初态( 开始, 从初态(V0,T0)开始,先经绝热膨胀使 其体积增大 1 倍,再经等容升温回复到初 态温度 T0,最后经等温过程使其体积回复 则气体在此循环过程中: 为 V0,则气体在此循环过程中: (A)对外作的净功为正值; )对外作的净功为正值; (B)对外作的净功为负值; )对外作的净功为负值; (C)内能增加了; )内能增加了; (D)从外界净吸的热量为正值。 )从外界净吸的热量为正值。 [B]
解:(1)第二个循环热机的效率 )
W T2 η= =1− T1 Q1
T2 ∴ Q1 = W 1 − T1
−1
Q 2 T2 且 = Q1 T1
T2 T2 T2 W 即 Q2 = 1 − ⋅ W = T1 − T2 T1 T1
= 2.4 × 10 J
4
又:第二个循环所吸的热 Q1 ' = W1 '+Q2 ' = W '+Q2
b
V1
c
V2 V
在 ca 的过程
热力学基础-练习题及参考答案
热力学基础练习1一、选择题1. 在下列各种说法:(1) 准静态过程就是无摩擦力作用的过程;(2) 准静态过程一定是可逆过程;(3) 准静态过程是无限多个连续变化的平衡态的连接;(4) 准静态过程在p-V图上可用一连续曲线表示。
中,正确的是( )A. (1)、(2);B. (3)、(4);C. (2)、(3)、(4);D. (1)、(2)、(3)、(4)。
2. 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. 一定都是准静态过程;B. 不一定是准静态过程;C. 前者是准静态过程,后者不是准静态过程;D. 后者是准静态过程,前者不是准静态过程。
3. 质量一定的理想气体,从相同状态出发,分别经历等温过程、等压过程和绝热过程,使其体积增加一倍.那么气体温度的改变(绝对值)在( )A. 绝热过程中最大,等压过程中最小;B. 绝热过程中最大,等温过程中最小;C. 等压过程中最大,绝热过程中最小;D. 等压过程中最大,等温过程中最小。
4. 如图所示,一定量的理想气体,沿着图中直线从状态a( 压强p1=4atm,体积V1=2L)变到状态b( 压强p2=2atm,体积V2=4L).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。
二、填空题1. 不规则地搅拌盛于绝热容器中的液体,液体温度在升高,若将液体看作系统,则:(1) 外界传给系统的热量零;(2) 外界对系统作的功________零;(3) 系统的内能的增量_________零(填大于、等于、小于)。
2. 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(1) 从外界吸收的热量Q=________________;(2) 内能增加了∆E=______________________。
热力学基础习题
第六章 热力学基础习题(一)教材外习题1.在下列各种说法中,哪些是正确的? (1)热平衡过程就是无摩擦的、平衡力作用的过程(2)热平衡过程一定是可逆过程(3)热平衡过程是无限多个连续变化的平衡态的连接 (4)热平衡过程是在p -V 图上可用一连续曲线表示 (A )(1)、(2) (B )(3)、(4) (C )(2)、(3)、(4) (D )(1)、(2)、(3)、(4)( ) 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( )3.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Pa ,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 )P 0 (B )P 0/2 (C )2γ P 0 (γ = C P / C V ) (D )P 0/2γ( )4.一定量的理想气体分别由初态a 经①过程a b 和由初态a ' 经②过程a 'cb 到达相同的终态b ,如p — T 图所示,则两个过程中气体从外界吸收的热量Q 1,Q 2的关系为:(A )Q 1<0, Q 1>Q 2(B )Q 1>0, Q 1>Q 2(C )Q 1<0, Q 1>Q 2 (D )Q 1>0, Q 1<Q 2( )5.根据热力学第二定律可知:(A )功可以全部转换为热,但热不能全部转换为功。
(B )热可以从高温物体传到低温物体,但不能从低温物体传到高温物体 (C )不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程 (D )一切自发过程都是不可逆的( )pT二、填空题:1.一定量的理想气体,从p —V 图上状态出发,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,试画出这三种过程的p —V 图曲线。
热力学
等温压缩为放热过程
答案: A1 ; A2
5.一定量理想气体,从A状态(2 p1 , V1 ) 经历如图1所示的直线过 程变到B状态( p1 , 2V1 ) ,则AB过程中系统做功A=______;内能 改变 E =_______.
S B S A dS
A
B
B
A
dQ可逆 T
dQ 可逆 T
=0
答案(C)
P226:热力学第二定律的统计意义:自然过程总是由热力 学概率小的宏观态向热力学概率大的宏观态进行。 P264:热力学定律指出一切与热现象有关的实际宏观过程 都是不可逆的,自然过程具有方向性,即一切宏观自然过 程总是沿着熵增加的方向进行,平衡态对应着熵最大的状 态(熵增加原理)。
1 3 A ( p1 2 p1 )(2V1 V1 ) p1V1 2 2
A状态: 2 p1V1 RTa B状态: 2 p1V1 RTb 故Ta Tb E 0
p 2 p1 p1 O V1 A B 2 V1 V
6.质量为0.02kg的氦气(视为理想气体),温度由17 0C升为27 0C,若在 升温过程中:()体积保持不变;( 1 2)压强保持不变;(3)不与外 界交换能量。试分别求出气体内能的改变,吸收的热量,外界对气体 所做的功。
A:等体压缩过程中,系统对外所做的功为0; B:等温压缩过程中,内能的增量为0; C:绝热膨胀过程中,系统所吸收的热量为0; D:等压压缩过程中,系统对外做负功,且温度 降低,故内能的增量和系统所吸收的热量为负。
4.某理想气体等温压缩到给定体积时外界对气体所做 的功 A1 ,又经过绝热膨胀返回原来体积时气体对外所 做的功 A2 ,则整个过程中气体: ()从外界吸收的热量 1 Q=------------; (2)内能增加了E=----------。
热力学基础练习题
热力学基础练习题一、选择题1.关于热力学过程,下列说法正确的是: ( ) A 、 准静态过程一定是可逆过程; B 、 非准静态过程不一定是不可逆过程; C 、 可逆过程一定是准静态过程; D 、 不可逆过程一定是非准静态过程.2. 如图所示,当气缸中的活塞迅速向外移动而使气体膨胀时,气体所经历的过程( ) A .是准静态过程,它能用p-v 图上的一条曲线表示 B .不是准静态过程,但它能用p-v 图上的一条曲线表示 C .不是准静态过程,它不能用p-v 图上的一条曲线表示 D .是准静态过程但它不能用p-v 图上的一条曲线表示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 →D. (B ) 是A →C. (C )是A →B.(D )既是A →B 也是A →C , 两过程吸热一样多。
4.气体的摩尔定压热容m P C ,大于摩尔定容热容m V C ,,其主要原因是( ) (A )膨胀系数不同; (B )温度不同;(C )分子引力不同; (D )气体膨胀需作功。
5.氦气、氮气、水蒸汽(均视为刚性分子理想气体),它们的摩尔数相同,初始状态相同,若使它们在体积不变情况下吸收相等的热量,则( ) (A) 它们的温度升高不相同,压强增加不相同. (B) 它们的温度升高相同,压强增加不相同. (C) 它们的温度升高不相同,压强增加相同. (D) 它们的温度升高相同,压强增加相同.6.理想气体在如图中实线所示的由状态1到状态2的准静态过程中: ( ) A 、000>>>∆Q W E ,,; B 、000<><∆Q W E ,,; C 、000>><∆Q W E ,,; D 、000=><∆Q W E ,,p pVOA B C D7.如图所示为一定量的理想气体的p —V 图,由图可得出结论( ) (A )ABC 是等温过程; (B )B A T T >; (C )B A T T <;(D )B A T T =。
2[1].化学热力学基础
习 题二一、选择题(将正确答案序号填在括号内) 1.下列叙述正确的是( )a.0<∆θm r G 的反应一定能自发进行; b.应用Γess 定律不仅可以计算θm r H ∆,还可以计算θm r G ∆,θm r S ∆等;c.对于0>∆θm r S 的反应,标准状态下低温时均能正向自发进行; d.指定温度下,元素稳定单质的0,0,0==∆=∆θθθm m f m f S G H 。
2.对pQ H =∆,下列叙述中正确的是( )a.因为p Q H =∆,所以Q P 也有状态函数的性质;b.因为p Q H =∆,所以焓可被认为是体系所含的热量;c.因为pQ H =∆,所以定压过程中才有焓变H ∆;d.在不做非体积功条件下,定压过程体系所吸收的热量,全部用来增加体系的焓值。
3.下列各物质中,稳定的单质是( )a.C (金刚石)b.S(1)c.Br 2(1)d.Hg(s)4.反应N 2(g)+3H 2(g)=2NH 3(g),298K 时,12.87-⋅-=∆mol kJ U m r ,则该反应的mr H ∆值为( )kJ·mol -1a.-87.2b.-92.2c.-82.2d.-4.9 5.已知反应:(1)H 2(g)+Br 2(1)=2HBr (g) 180.721,-⋅-=∆mol kJ H m r ϑ(2)N 2(g)+3H 2(g)=2NH 3(g) (3)NH 3(g )+HBr (g)=NH 4Br (s) 132.1883,-⋅-=∆mol kJ H m r θ则NH 4Br (s)的标准摩尔生成热为θm f H ∆( )kJ·mol -1a.-270.83b.270.83c.-176.20d.176.20 6.下面哪个反应表示()s AgBr H H m f m r θθ∆=∆的反应?( ) a.Ag +(aq)+Br -(aq)=AgBr(s) b.2Ag(s)+Br 2(g)=2AgBr(s)c.()()()s AgBr Br s Ag =+1212 d.()()()s AgBr g Br s Ag =+2217.下面哪个反应表示()124.394,-⋅-=∆mol kJ g CO G m f θ?a.C (石墨)+O 2(g )=CO 2(g)b.C (金刚石)+O 2(g)=CO 2(g)c. d.C 石墨)+O 2(g )=CO 2(1)8.乙烯的标准摩尔燃烧热是-1411kJ·mol -1,H 2O(1)的标准摩尔蒸发热是44kJ·mol -1,则反应:C 2H 4(g)+3O 2(g)=2CO 2(g)+2H 2O(g)的θm r H ∆等于( )kJ·mol -1122.922,-⋅-=∆molkJ H m r θ()()()g CO g O g CO 2221=+a.-1367b.-1323c.1455d.1499 9.标准摩尔熵θm S 的大小顺序为( )a.Cl 2O(g)<Br 2(g)<Cl 2(g)<F 2(g)<H 2(g)b.Br 2(g)>Cl 2O(g)>Cl 2(g)>F 2(g)>H 2(g)c.H 2(g)<F 2(g)<Cl 2(g)<Br 2(g)<Cl 2O(g)d.Br 2<Cl 2O(g)<Cl 2(g)<F 2(g)<F 2(g)<H 2(g)10.关于吉布斯自由能,下列叙述正确的是( )a.373K ,101.3kpa 的水变为同温同压的水蒸气,无论经历什么途径,该变化的0=∆G ;b.某一化学反应,其0<∆m r H ,则其m r G ∆值一定小于零;c.一个自发进行的反应,体系吉布斯自由能的减少等于体系对环境所作的最大功;d.一个反应的m r G ∆值越负,则该反应的速度愈大。
热力学习题
热力学基础习题练习一、选择题1. 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2.. 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做功(C) 从一个热源吸热, 不断作等温膨胀, 对外做功(D) 从一个热源吸热, 不断作绝热膨胀, 对外做功3. 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4. 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),对外做的功为[ ] (A))(12T T C M m V - (B) )(12T T C Mmp - (C) )(12T T C M m V --(D) )(12T T C Mmp -- 5. 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6. 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.如果要使外界所做的机械功为最大, 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7. 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,如图9-1-34所示.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) 对外界做功8. 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做功(C) 从一个热源吸热, 不断作等温膨胀, 对外做功(D) 从一个热源吸热, 不断作绝热膨胀, 对外做功9. 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做的净功一定大于010. 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做的功(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11. 图9-1-50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. [ ]12. 在图9-1-51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做功与吸收热量的情况是 [ ] (A) I a II 过程放热,做负功;I b II 过程放热,做负功(B) I a II 过程吸热,做负功;I b II 过程放热,做负功 (C) I a II 过程吸热,做正功;I b II 过程吸热,做负功(D)(C)(A)(B)(D) I a II 过程放热,做正功;I b II 过程吸热,做正功 二、填空题1. 各为1 mol 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 .2. 一定量气体作卡诺循环, 在一个循环中, 从热源吸热1000 J, 对外做功300 J . 若冷凝器的温度为7?C, 则热源的温度为 .3. 1mol 理想气体(设VPC C =γ为已知)的循环过程如图9-2-11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: =C V , =C T ,=C p .4. 一定量的理想气体,从A 状态),2(11V p 经历如图9-2-12所示的直线过程变到B 状态)2,(11V p ,则AB 过程T 12T211中系统做功___________, 内能改变△E=_________________.5. 质量为m、温度为T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.6. 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:__________过程气体对外做功最多;____________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V1膨胀到体积V2,试在图9-2-17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.8. 将热量Q传给一定量的理想气体,12(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 .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9-3-1所示的直线过程I 变到Pa 1004.452⨯=p 、332m 102-⨯=V 的状态.后又经过方程为CpV =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.2. 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1p OVC 27ο时,其每次循环对外做净功8000J .今维持低温热源的温度不变,提高高温热源的温度,使其每次循环对外做净功10000 J .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.3. 如图9-3-6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 3.35×105J · kg-1,普适气体常量 R = 8.31 J · mol -1 · K -1)4. 比热容比=γ 1.40的理想气体,进行如图9-3-7所示的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、气体所做的功和气体内能的增量;冰水混合物)3(3) 求循环效率.5. 绝热壁包围的汽缸被一绝热的活塞分成A ,B 两室,活塞在汽缸内可无摩擦自由滑动,每室内部有1mol 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) 求加热之后,A 、B 室中气体的体积和温度; (2) 在这过程中A 室中的气体做了多少功? (3) 加热器传给A 室的热量多少?6. 图9-3-19所示为一循环过程的T -V 曲线.该循环的工质的物质的量为mol n 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:(1) c 点的温度; (2) 循环的效率.7. 设一动力暖气装置由一台卡诺热机和一台卡诺制冷机组合而成.热机靠燃烧时释放的热量工作并向暖气系统中的水放热;同时,热机带动制冷机.制冷机自天然蓄水池中吸热,也向暖气系统放热.假定热机锅炉的温度为C 2101ο=t ,天然蓄水池中水的温度为C 152ο=t ,暖气系统的温度为C 603ο=t ,热机从燃料燃烧时获得热量2.1×107J ,计算暖气系统所得热量.热力学基础 答案一、选择题1. A2. B3.D4. C5. B6. A7. C8. B9. C 10. C 11. B 12. B二、填空题1. 1:12. 127 ?C3. 2V , 1121T VV -⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛γ,12121-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛γV V V RT4. 0,2311V p A = 5. R M T 32v =∆6. 等压,等压,等压7. 过程曲线如解图9-2-17所示,其中ab 为等压过程, ac 为等温过程, ad 为绝热过程.(1) 等压; (2) 绝热.128. (1) 气体内能;(2) 气体对外做功;(3) 内能和对外做功三、计算题1. 解:(1) 在过程Ⅰ中气体对外做功为()()1221121V V p p A -+=内能增量为()()11221212525V p V p T T R T C M m E V -=-=∆=∆ 由热力学第一定律,此过程气体吸收的热量为()()()112212211112521V p V p V V p p E A Q -+-+=∆+= ()()()J 1001.110204.425J 101021004.41001.121223355⨯-⨯⨯+-⨯⨯⨯+⨯=--J 1002.23⨯=(2) 在过程II 中气体对外做功为⎰=322V V p A d ()2233222d 32V p V p VVV p V V V -==⎰又据C pV =21可得3332323223m 1032m 01.104.4102--⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=p p V V1p V所以()J 1085.4J 10204.4103201.123222⨯=⨯⨯-⨯⨯⨯=A过程II 气体内能增量为 ()()22332322525V p V p T T R E -=-=∆ ()J 1006.6J 10204.4103201.125322⨯=⨯⨯-⨯⨯⨯=过程II 气体吸热 J 1009.1J 1006.6J 1085.4433222⨯=⨯+⨯=∆+=E A Q整个过程气体吸收热量 21Q Q Q +=J 1029.1J 1009.1J 1002.2443⨯=⨯+⨯=2. 解:(1) J 32000J 4003001800011112=-==→=-=ηη净净A Q Q A T T ,净A Q Q +=21J 24000J 8000J 3200012=-=-=净A Q Q第二个热机2Q 不变,则 J 34000J 10000J 2400021=+='+='净A Q Q %4.2934000100001==''='Q A 净η (2) 由 121T T '-='η 得 K 425K %4.291300121=-='-='ηT T3. 解:(1) p –V 图上循环曲线如解图9-3-6所示,其中ab 为绝热线,bc 为等体线,ca 为等温线.(2) 等体过程放热为 Q V = C V (T 2-T 1(1)等温过程吸热为 2ln111V V RT Q T = (2) 绝热过程方程 211111)2(T V T V --=γγ (3) 双原子分子气体 R C V 25=4.1=γ 由(1)~(3)式解得系统一次循环放出的净热量为2ln )12(25111RT T R Q Q Q T V --=-=-γJ 240= 若100 次循环放出的总热量全部用来熔解冰,则熔解的冰的质量为21016.7100-⨯==λQm kg4. 解:(1) c →a 等体过程有cc a a T pT p =11所以 75)(==aca c p p T T Kb →c 等压过程有cca b T V T V = 所以 225)(==cbc b V V T T K (2) 气体的物质的量为 mol 321.0===aaa RT V p M m ν 由 40.1=γ 可知气体为双原子分子气体,故R C V 25=R C p 27=c →a 等体吸热过程 0=ca AJ 1500)(=-=∆=c a V ca ca T T C E Q νb →c 等压压缩过程 J 400)(-=-=b c b bc V V p AJ 1000)(-=-=∆b c V bc T T C E νJ 1400-=+∆=bc bc bc A E Q整个循环过程0=∆E ,循环过程净吸热为J 600))((21=--==c b c a V V p p A Qa →b 过程净吸热 ca bc ab Q Q Q Q --=J500J1500J )1400(J 600=---=(3) 0>ab Q 为净吸热,a →b 过程经历了升温、降温过程,设温度转折点为x , a →b 过程)d d (2d 2d p V V p iT R i M m E +==, V p A d d = 由热力学第一定律p V iV p i A E Q d 2d 22d d d ++=+= ab 直线方程为43006100-=--V p ? V p d 75d -=于是有V V Q d )1925450(d +-=令0d =Q 解得3m 28.4=x V ,即a →x 吸热,x →b 放热J 4.1167d )1925450(d 28.4228.42=+-==⎰⎰V V Q Q ax3/m%5.224.11761500600≈+=+=ax ca Q Q W 净η5. 解:(1) B 室中进行的是绝热过程. 设初始平衡时状态为),,(000T V p ,达到平衡终态时,两室的状态为),,(A A A T V p 和),,(B B B T V p ,则有B A 02p p p == (1)由初终态的状态方程00A A B BA 0Bp V p V p V T T T == (2) 利用(1)式可得0A BA 0B22V V V T T T == (3) 对B 室有准静态绝热过程方程B B 00p V p V γγ= (4)由(3)、(4)式和57==Vp C C γ得 γγ1011B 222V V V ==-和0011B 22.12T T T ≈=-γ由总体积一定,得A 室的终态体积为γ10B 0A 222V V V V V -=-=代入(3)式001A A 78.2)22(22T T V T V T ≈-==-γ(2) 因活塞处无功耗,故A 气体推动活塞对B 气体做功的值等于B 气体的内能增量000B 55.0)122.1()(RT T C T T C A V V ≈-=-=(3) A 室中吸收的热量等于它对B 室做的功,加上自己内能的增量00A A A A 5)(RT T T C A E A Q V =-+=∆+=6. 解:(1) ca 为绝热过程,则 12111--⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=γγV V T V V T T c a a c(2 ) ab 为等温过程,工质吸热 1211lnV V nRT Q = bc 为等容过程,工质放热为⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-=-121111211)(γVV T nC T T T nC T T nC Q V cV c b V 循环过程的效率1212112ln 111V V V V RC Q Q V -⎪⎪⎭⎫⎝⎛--=-=γη7. 解:卡诺热机效率131211T T Q Q -=-=η 热机传给暖气系统热量 1132Q T TQ = (1)卡诺热机向致冷机输出的功1131)1(Q T TQ A -==η卡诺致冷机从天然蓄水池中吸收热量为1132322)1('Q T T T T T wA Q -⋅-==于是卡诺致冷机传给暖气的热量为)1(''132313121T TT T Q T Q wA A Q Q --=+=+=η (2)从(1)、(2)两式,再考虑到J 101.271⨯=Q ,可得暖气系统共吸收热量()()112332112'Q T T T T T T Q Q Q --=+=()()()()J 1027.6J 101.22732101560273601521077⨯=⨯⨯+⨯-+⨯-=。
《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。
热工基础习题
第一章热力学基础知识一、填空题1.实现能和能相互转化的工作物质就叫做。
2.热能动力装置的工作过程,概括起来就是工质从吸取热能,将其中一部分转化为,并把余下的一部分传给的过程.3.热力系统与外界间的相互作用一般说有三种,即系统与外界间的交换、交换和交换。
4.按系统与外界进行物质交换的情况,热力系统可分为和两类。
5.状态参数的变化量等于两状态下,该物理量的差值,而与无关.6.决定简单可压缩系统状态的独立状态参数的数目只需个。
7.1mmHg= Pa;1mmH2O= Pa。
8.气压计读数为750mmHg,绝对压力为2.5×105Pa的表压力为MPa.9.用U形管差压计测量凝汽器的压力,采用水银作测量液体,测得水银柱高为720。
6mm。
已知当时当地大气压力Pb=750mmHg,则凝汽器内蒸汽的绝对压力为MPa。
10.一个可逆过程必须是过程,而且在过程中没有。
11.只有状态才能用参数坐标图上的点表示,只有过程才能用参数坐标图上的连续实线表示.12.热量和功都是系统与外界的度量,它们不是而是量. 13.工质作膨胀功时w 0,工质受到压缩时w 0,功的大小决定于。
二、名词解释1.标准状态——2.平衡状态--3.准平衡过程——4.可逆过程--5.热机--6.热源-—7.热力系统——8.体积变化功——9.热力学温标-—10.孤立系——三、判断题1.物质的温度越高,则所具有的热量愈多。
2.气体的压力越大,则所具有的功量愈大。
3.比体积和密度不是两个相互独立的状态参数.4.绝对压力、表压力和真空都可以作为状态参数.6.孤立系内工质的状态不会发生变化。
7.可逆过程是不存在任何能量损耗的理想过程。
8.凝汽器的真空下降时,则其内蒸汽的绝对压力增大。
9.若容器中气体的压力没有改变,则压力表上的读数就一定不会改变.四、选择题1.下列各量可作为工质状态参数的是:(1)表压力;(2)真空;(3)绝对压力。
2.水的三相点温度比冰点温度应:(1)相等;(2)略高些;(3)略低些.3.下列说法中正确的是:(1)可逆过程一定是准平衡过程;(2)准平衡过程一定是可逆过程;(3)有摩擦的热力过程不可能是准平衡过程。
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得 T 274 . K 37
熵变:0 C 冰
0 C 水
dQ 1 1 dQ S T T 1 1 m . JK L 12 23 2 T 0 C 的水 274 K .37 的水 c dQ m 2 2 dT 2 S T T T 1 2 2ln . JK m c 0 21 T 1
2-3 等体 V3 = V2
1-2 等压 P1 = P2
E E 0 3 1
吸热
Q pAV p V. A V 1 1 8 A ( ) 1 J 2
例:空气由压强为1.52105 Pa,体积为5.0103
m3,等温膨胀到压强为1.01105 Pa,然后再经等压压 缩到原来的体积。试计算空气所作的功。
W
m V2 RT ln M V1
PV
0
m CV ,mT M
0
3、热循环 Q2 W (1)正循环 1 Q Q 1 1 T2 卡诺循环 1 T1 Q2 Q2 (2)逆循环 e W Q Q2 1 T2 卡诺逆循环 e T1 T 2 4、热力学第二定律的两种表述
1
VP P m 2 23 2 C C E Vm4 Vm T T 5 10 . 06 J 3 M R 2
QE . J 10 5 06
3-4 绝热过程
m WE C43 T Vm T M
由物态方程计算 T 3 ,T 4
P V 2 11 T1 . K 1 10 22 4 T 0R . 1 P3 V 2 3 T . K 4 10 88 3 0R . 1 2 710 WE6 J .
dQ Q ,C 3 0 所以 3 0 cd dT o
T1
b
d
T2
a
c
V
(3)图示ab为等温过程,bc 和da为绝热过程,判断abeda 循环和abeda循环的效率高低 解: Q Q P
1
2
Q 1
W Q 1
a
b d
以上两个循环吸热(ab等w 温过程)相等,但两循环 对外作功不同!所以
可逆过程一定是准静态过 程。因为如果是非静态过程 是无法重复正过程的状态
四、计算 1、0.1mol氧气经历图示 过程,其中3-4为绝热过 程且 T1 T4 ,计算各过 程的 E,W 和 Q 解:1 2为等压过程
P 5 pa ( 10 )
3
2.02
1 . 01 o
2 1
1 .0
2 .0
4
3 V m) ( 10 3
1
o
2
3
V
因为 1 而 W W E E 1
1 0 Q
若1
2
3过程,仍有
Q 2 2 , 2 W0 2 E W E 0 2 2 W W E E 2 0 Q
(2)图示气体经历的各过程, 其中a d为绝热线,图中两 虚线为等温线,试分析各过 程的热容量的正负 讨论:1)a d过程为绝热过程,则
解:空气在等温膨胀过程中所作的功为
2 p m V W RT p1ln 1 ln 1 V T 1 M V 2 1 p
P
1 3
2 V
空气在等压压缩过程中所作的功为
V 22 1 利用等温过程关系 p 1 pV ,则空气在整 个过程中所作的功为 W p p1V p p 1 . W ln2 p 7 1 1 155 W 2V V J T p1
解:
1 S CD AD ABCD BC 2
1 WS ABCD ( A P ) V V ) P ( B B A 2 1 ( .0 .0 3020 5 J 2 1 ) (. . ) 103 150 2
例 11.1 水蒸气的 Cp=36.2 J mol-1K –1, m=1.50 Kg T = 1000 C, 在标准大气压下缓慢加热,至 T= 4000C。 此过程水蒸气吸收的热量,作的功,内能的改变。 解:
2、对P-V图的研究 (1)图示1 0 3为绝热线, 试讨论1 2 3 和1 2 3过 程中 Q, E和 W 的正负 讨论:由绝热过程知(1 0 3)
Q dQ 0 EW EW0 则 W0 E ,或
若1 2 3过程,有
P 2
o
Q 1 1 1 E W , 1 E 0 W0 1
3 3
2
b
a
m Q Cba J T T 3750 1 Vm M m Q Cc J T T3035 2 Pm b M Q Q 1 2 19 % Q 1
TT K b 2 a 600 PV T c c 454 K c R b为吸热(等体过程)
e
c
o
V
abeda abcda
(4)图示,试判断1 2过程 中Q 的正负 讨论: W 1 2过程作功多少? 0 P 1 等温 1 2过程内能增加多少? 0(为什么?) E 绝热 那么1 2过程热量的 o 正负如何? Q 无法直接判断 EW
2 2 2
V
E E2 从图上知道 1
克劳修斯 “热量不能自动的 从低温物体传向高温物体” 开尔文 “其唯一效果是热全 部转变为功的过程是不可能的” 5、可逆过程和不可逆过程 ★6、熵的计算与熵增加原理
dQ S S 2 1 T 可逆
在孤立系统中 0 S
三、讨论 1、系统吸热是否一定温度升 高? 讨论:首先要明白 热量是热传递能量,而温度是系统热运 动程度的量度。因此,系统的温度变化与 热量传递无必然联系。 例等温膨胀过程 Q 0 吸热, W 0 对 外作功而内能温度保持不变 又例绝热过程 dQ 0,但系统内能、 温度可以变化
2、1mol氦气作如图循环,其中bc为绝热线, ab为等体线,ca为等压线,求循环效率
1 2 解: Q Q W Q Q 1 1
P. 5Pa 1 10 01
需计算循环过程中的 c 1 a V m 10 吸热 Q 1 和放热 Q 2 ,先计算 o 24.6 37 .2 各点温度 m PV 由理想气体物态方程, RT得 M PV a a T 300 K a R
热力学基础习题课
一、基本要求
1、掌握功、热量和内能的概 念,理解平衡过程。
2、熟练分析、计算理想气体等值过程 中功、热量和内能。 3、理解循环过程和卡诺循环 4、理解热力学第二定律的两种叙述, 理解可逆过程和不可逆过程。
二、基本内容 1、功、热量、内能 W PdV(过程量)
Qmc T(过程量) 2 T 1 m C 21 (状态量) E T T T Vm M
W p V 2 V 2 p d p 1 V
例题
解P
3mol 双原子理想气体从初状态 T1=300k 、 P1=105 Pa 到末状态 V2=V1/2;分别计算等 压过程、等温过程、绝热过程系统所作的功 A 及末状态的温度 T2 。 RT 1 3 V1 . 07479 m (1)等压过程 P1
m 150 . 3 M 18 10
5 Q p2 T. ( 9 10 T) 05 C 1 J p
A( 2 10 2T . R 1 08 T) J
5
VQ6 J E( Tp 10 2 1 . C ) T A 97
5
例11.2 N2
p P1 5a 013 10 P 1 2 .
2、热力学第一定律及其应用 等值过程 Q, E 中 W 和的计算 见附表
附表:
Q
等温 过程 等压 过程 等体 过程 绝热 过程
m V2 RT ln M V1 m C P , m T M m CV ,m T M
E
0
m CV ,m T M m CV ,m T M m CV ,m T M
Q 1 1 dQ 0 1 E W dQ 1 C 0 dT Q 2 2 2 E W
d仍有
P
d
T2 T1
o
b
2)b
a
c
V
因 E W W E 2 0 2 1 1
dQ 2 Q 0 bd 0 所以2 ,C dT
2)c d仍有
Q 3 3 3 E W
P
E 3 0 3 因 1 E W W 1
T K 5 4、孤立系统中 m .kg276 1 0 ,1 01 T K 的冰 的水,和 m. kg273 2 0 ,2 混合后冰全部融化 求(1)达到平衡时的温度 3 1 J 10 kg (2)系统的熵变( L334 ) 解:平衡时温度为 T 2 mT2 mT c T mc 1 1 L 2 1 2T
276 的水 K
274 K .37 的水 c dQ Tm1 1 1 dT 3 S T 2 T T T 1 1 1ln 12 J K m c . 38 T 2
所以,系统的熵变 3 S S S 1 2 S 1 06 0 JK 0 .
c a为放热(等压过程)
3、(1)夏季的致冷空调(冷 泵),须将室内热量排到室外 4J 设为2 10S1 ,若室内温度为 27o C 室外温度为 37 o C ,求该致冷机所需最小功 率 解:致冷机所需最小功率,即为卡诺循环 机的功率。由卡诺循环的致冷系数
T2 Q2 e T T2 W 1 T1 T2 所以 W Q2 T2
WW2 1
所以
Q W W 1 0 E E 2 1 2 0 Q (吸热!)
4、准静态过程是否一定是可逆过程?可 逆过程是否一定是准静态过程? 讨论: 准静态过程不一定是可逆过程。如果准 静态过程有摩擦存在,由于有热功转换的 不可逆,因而该准静态过程就是不可逆过 程,没有耗散的准静态过程才是可逆过程