大学物理习题册答案第12单元 热力学基础

第12单元 热力学基础

一、选择题

【C 】1．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

【B 】2．两个相同的容器，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的温度，则应向氢气传递热量:

(A) 6 J (B) 10 J (C) 12 (D) 5 J

【C 】3. 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 -1倍 (C)

n 1倍 n n 1+

倍 【D 】4．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ab 'c 'da ， 那么循环abcda 与ab 'c 'da 所作的功和热机效率的变化情况是： (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

【A 】5．如图所示，一定量理想气体从体积1V 膨胀到体积2V 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

【B 】6．一个绝热容器，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H 2和O 2。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) H 2比O 2温度高 (B) O 2比H 2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

【B 】7．1 mol 的单原子分子理想气体从状态A 变为状态B ，如果不知是什么气体，变化过程也不知道，但A 、B 两态的压强、体积和温度都知道，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

【A 】8.一定量的理想气体，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可能吸了热；

(2)在此过程中外界对该理想气体系统做了正功；

(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一定从外界吸了热，又对外做了正功。以上正确的说法是：

(A) (1)、(3) (B) (2)、(3) (C) (3) (D)(3)、(4)

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【解析】一定质量的理想气体的内能只跟温度有关，该气体的温度升高了，说明其内能一定增加了，△U 为正值，根据热力学第一定律△U=W+Q 可知，该理想气体系统在此过程中可能吸了热，也可能外界对气体做了正功．故(1)、(3)正确，(2)、(4)错误。

二、填空题

1．一定量的理想气体处于热动平衡状态时，此热力学系统不随时间变化的三个宏观量是 ，而随时间不断变化的微观量是 。

【答案】体积、温度和压强；分子的运动速度、动量和动能

2．不规则地搅拌盛于良好绝热容器中的液体，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）

【答案】等于；大于；大于

3.常温常压下，一定量的某种理想气体（可视为刚性分子自由度为i ），在等压过程中吸热为Q ，对外界作功为A ，内

能增加为△E ，则

Q A ＝ ，Q

E ∆＝ 。 【答案】22+i ；2+i i

4.刚性双原子分子的理想气体在等压下膨胀所作的功为A ，则传递给气体的热量为 。 【答案】A 27

5.1 mol 的双原子分子理想气体，从状态),,(I 111T V p 变化至状态),,(I I 222T V p ，如图所示。此过程气体对外界作功为 , 吸收热量为 。 【答案】()()122121V V p p -+；()()()1221122

125V V P P T T R -++- 三、计算题

1.一定量的理想气体，经如图所示的过程由状态a 变为状态c(ac 为一直线)，求此过程中

(1)

气体对外做的功；

(2)

气体内能的增量；

(3)气体吸收的热量。

解：（1）气体对外做功为：

)

(2.40510013.110)13(()13(2

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3J A =⨯⨯⨯-⨯+=-

（2）气体内能的增量： MR MR MR V P T MR MR MR V P T b b b a a a μμμμμμ33131

3=⨯===⨯== 0=∆E （3）气体吸收的热量： )(2.405J A E Q =+∆=

2.1mol 理想气体在T 1=400K 的高温热源与T 2=300K 的低温热源间作卡诺循环(可逆的)。在400K 的等温线上起始体积V 1=0.001m 3，终止体积V 2=0.005m 3。试求此气体每一个循环中：

(1)从高温热源吸收的热量Q 1；

(2)气体所作的净功A ；

(3)气体传给低温热源的热量Q 2。

2

p p 1