第17章 热力学

第十七章 热力学第一定律

一、选择题

17.1 设某单原子理想气体由平衡态A ，经一平衡过程变化到状态B ，如果变化过程不知道，但是A 、B 两状态的压强、体积和温度都已知，那么就可以求出[ ]

(A) 气体膨胀所做的功 (B) 气体内能的变化 (C) 气体传递的热量 (D) 气体的总质量

17.2 在P-V 图中，1mol 理想气体从状态A 沿直线到达状态B ，则此过程系统的功和内能的变化是[ ]

(A) 0,0>∆>E A (B) 0,0<∆E A (D)0,0>∆

17.3 S 双原子理想气体作等压膨胀，若气体膨胀过程从热源吸收热量200 J ，则该气体对外做的功为[ ]

(A) 350 J (B) 300 J (C) 250 J (D) 200 J

17.4 对于室温下的双原子分子理想气体在等压膨胀的情况下，系统对外所做的功与从外界吸收的热量之比Q A 等于[ ] (A)

31 (B) 41 (C) 52 (D) 7

2

17.5 如图的卡诺循环中，两条绝热线下面所包围的面积S Ⅰ和S Ⅱ是[ ]

(A) S 1﹥S 2 (B) S 1﹤S 2 (C) S 1 = S 2 (D) 不能确定

17.6 甲说：由热力学第一定律可证明，任何热机的效率不能等于1。乙说：热力学第二定律可表述为效率等于100%的热机不可能制成。丙说：由热力学第一定律可证明任何可逆热机的效率都等于1

21T T -。丁说：由热力学第一定律可以证明理想气体可逆卡诺热机的效率都等于1

21T T -。对以上说法有以下几种评论，哪种评论是正确的？[ ] (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

17.7 有人设计一台卡诺热机（可逆的），每循环一次可以从400K 的高温热源吸热1800J,向300K 的低温热源放热800J ，同时对外做功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，卡诺循环所做的功不能大于向低温热源放出的热量

(D) 不行，这个热机的效率超过了理论值

二、填空题

17.8 在某一过程中，对系统所加的热量是2090 J ,同时对它所做的功是100 J ,则该系统内能的增量是 。

17.9 2mol 的二氧化碳，在常压下加热，使温度从30℃升高到80℃。则

（1）气体内能的增量 E ∆= ；

（2）气体膨胀时所做的功A= ；

（3）气体吸收的热量 Q= 。

17.10 工作物质只与 恒温热源交换能量的热机称为卡诺热机，其循环过程称为 。它是由两个 和两个 组成的。

17.11 卡诺制冷机，其低温热源温度为T 2=300K ，高温热源温度为T 1=450K ，每一循环

从低温热源吸热Q2=400J,则每一循环中外界必须做的功为。

17.12 一卡诺热机低温热源的温度为27℃，效率为40%，高温热源的温度为 K。

17.13 一卡诺热机低温热源的温度为7℃，效率为40%，高温热源的温度 K,若保持高温热源的温度不变，将热机效率提高到50%，则低温热源的温度要降低到 K.

17.14 一卡诺机从373K的高温热源吸热，想273K的低温热源放热。若该机从高温热源吸热1000 J热量，则该机所做的功A= ，放出的热量

2

Q。

17.15 一定量的理想气体，从状态A出发，分别经历等温、等压、绝热三种过程有体

积V

1膨胀到体积V

2

，试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。

17.16 如图，一定量的空气，开始时在状态A，压强为2atm,体积为2L，沿直线AB变化到状态B后，压强变为1atm，体积为3L，则在此过程中气体所做的功为。

17.17 气缸内贮有2.0mol的空气，温度为27℃，若维持压强不变，而是空气的体积膨胀到原体积的3倍，则在此过程中空气膨胀时所做的功为。

17.18 10g 氦气吸收103J 的热量时压强为发生变化，它原来的温度是300K ，那么它最后的温度是 。

二、计算题

17.19 理气做绝热膨胀，由初态（P 0,V O ）至（P,V ），试证明此过程中气体做作的功为：

001

p v pv A γ-=-

17.20 一热力学系统由图所示的状态a 沿acb 过程到达状态b 时，吸收了560J 的热量，对外做了356J 的功。

(1) 如果沿adb 过程到达状态b 时，对外做了220J 的功，它吸收了多少热量？

(2) 当它由状态b 沿曲线ba 返回状态a 时，外界对它做了282J 的功，它将吸收多少热量？是真吸了热，还是放了热？

17.21 64g 氧气的温度由0℃升至50℃，（1）保持体积不变；（2）保持压强不变。在这两个过程中氧气各吸收了多少热量？各增加了多少内能？对外各做了多少功？

17.22 如图为一循环过程的T-V 图线，该循环的工质为νmol 的理想气体，其γ和v C 均已知且为常量，已知a 点的温度为1T ,体积为，点的体积为21,V b V ca 为绝热过程。求：(1)c 点的温度；（2）循环的效率。

17.23 有可能利用表层海水和深层海水的温差来制成热机。已知热带水域表层海水水

温约为25℃，300米深处水温为5℃.

（1）在这两个温度之间工作的卡诺热机的效率多大？

（2）如果一电站在此最大理论效率下工作时获得的机械功率是1MW ，它将以何速率排除废热？

17.24 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，则此制冷机消耗103J 的功，可以从冷冻室中吸出多少热量？

17.25 0.32kg 的氧气作图中所示的循环ABCDA ，设,200,300,22112K T CD K T AB V V ===为等温过程为等温过程求循环效率。（已知氧气的定体摩尔热容的实验值111.21--••=K mol J C V ）.

17-26 如图所示为某双原子分子理想气体循环过程的P-V 图,已知A C V V 2=.试问：

（1）图中所示循环是代表致冷机还是热机？

（2）如是正循环（热机循环），求出循环效率。

17.27 有一以理想气体为工作物质的热机，其循环如图所示，试求其热机效率。