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，b1a和b2a是任意过程，则上述两过程中气体做功与吸收热量的情况是( )（A）b1a过程放热、作负功，b2a过程放热、作负功；（B）b1a过程吸热、作负功，b2a过程放热、作负功；（C）b1a过程吸热、作正功，b2a过程吸热、作负功；（D）b1a过程放热、作正功，b2a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，b1a过程作的负功比b2a过程作的负功多，由知b2a过程放热，b1a过程吸Q W E=+∆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。

问在状态A和状态B之间，气体无论经过的是什么过程，气体必然( )A BP P=（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，必有；而功、热量是A BT T<A BE E<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）；（B）；（C）；（D）。

6J3J5J10J【提示：等体过程不做功，有，而，所以需传】Q E=∆2molM iE R TM∆=∆5J13-4．有人想象了如图所示的四个理想气体的循环过程，则在理论上可以实现的是（）A体体B体体【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 ）； （B ）； （C ）； （D ）。

2000J 1000J 4000J 500J 【卡诺热机的效率为，，可求得，则】211T T η=-W Q η=300150%600η=-=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。

【（A ）正确；（B ）少“不引起其他变化”；（C ）想想空调和冰箱热量；（D ）少“孤立系统”条件】7．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 ）是等温过程；（B ）；ABC B A T T >（C ）；（D ）。

B A T T <B A T T =【提示：等温线是一条有关原点对称的反比例函数曲线】13--2．对于室温下定体摩尔热容的理想气体，在等压膨胀的情况下，系统对外2.5V C R =做功与从外界吸收的热量之比等于（ ）/W Q （A ）； （B ）； （C ）； （D ）。

1/31/42/52/7【提示：等压膨胀吸热为，内能变化为，所以，功为()VmolM Q C R T M =+∆V molM E C T M ∆=∆，则】mol MW R T M =∆13.5A Q =13-9．气缸内储有2.0的空气，温度为27℃，若使空气的体积等压膨胀到原来的3倍，mol 则因为空气而对外界所作的功为 （ ）（A ）； （B ）； （C ）； （D ）。

897J 4986J 9972J 14958J 【提示：等压膨胀对外功为，而等压变化满足盖•吕萨克方程，可求出，WR T ν=∆1212V V T T =2900T K =则】28.316009972W J =⨯⨯=10．一定量的理想气体，处在某一初始状态，现在要使它的温度经过一系列状态变化后回到初始状态的温度，可能实现的过程为 （ ）（A ）先保持压强不变而使它的体积膨胀，接着保持体积不变而增大压强；)33m -533-3（B ）先保持压强不变而使它的体积减小，接着保持体积不变而减小压强；（C ）先保持体积不变而使它的压强增大，接着保持压强不变而使它体积膨胀；（D ）先保持体积不变而使它的压强减小，接着保持压强不变而使它体积膨胀。

【提示：（A ）选项温度一直升高，（B ）选项温度一直降低，（C ）选项温度一直升高】11．气体的定压摩尔热容大于定体摩尔热容，其主要原因是 ( )P C V C （A ）膨胀系数不同； （B ）温度不同；（C ）气体膨胀需作功； （D ）分子引力不同。

【提示：的原因是定压时气体膨胀做功，但定体时气体体积不变不做功】P V C C R =+12．压强、体积和温度都相同（常温条件）的氧气和氦气在等压过程中吸收了相等的热量，它们对外作的功之比为 ( )（A ）； （B ）； （C ）； （D ）。

1:15:95:79:5【提示：双原子分子的氧气在等压过程中吸收热量为，单原子分子的氦气在225()2OO mol M Q R R T M =+∆等压过程中吸收热量为，当时，，即而3()2HeHe mol M Q R R T M =+∆2O He Q Q =2O He T T ∆<∆257O He T T ∆=∆，所以】2mol M iE R T M ∆=∆22222275225322O O O O O O He He HeHe He He R T R T W Q E TW Q E T R T R T ∆-∆-∆∆===-∆∆∆-∆13．一摩尔单原子理想气体，从初态温度、压强、体积，准静态地等温压缩至体1T 1p 1V 积，外界需作多少功？ ( )2V （A ）； （B ）； （C ）； （D ）。

121lnV V RT 211ln V VRT )(121V V p -1122V p V p -【提示：等温过程做功为】21V V mol M RTW dV M V=⎰14．对于理想气体系统来说，在下列过程中，那个过程系统所吸收的热量、内能的增量和对外做功三者均为负值 ( )（A ）等容降压过程；（B ）等温膨胀过程；（C ）等压压缩过程；（D ）绝热膨胀过程。

【提示：等容过程不做功，等温过程无内能的增量，绝热过程无热量传递，等压压缩过程系统对外作负功，温度降低，向外放热】13-15．如图所示，一定量的理想气体经历ACB 过程时吸热700 J ，则经历ACBDA 过程时吸热为 ( )（A ）700 J ； （B ）700 J ；-（C ）500 J ； （D ）500 J 。

-【提示：∵，∴，表明A 、B 两位置等温，A AB B P V P V =A B T T =等温过程无内能的增量；为等容过程，不做功，吸收热B D →量全部使得内能增加；为等压过程，放出热量，对外做D A →负功，同时内能减少，对外做的负功为；∴理想气体经历BDA 过程内能()1200DA A A D W P V V J =-=-不变，对外做的负功为，由知，则1200J -Q E W =∆+1200BDA Q J =-】1200700500ACBDA Q J =-+=-13--3．“理想气体和单一热源接触做等温膨胀时，吸收的热量全部用来对外做功”。

对此说法，有以下几种评论，哪个正确？ ( )（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。

【提示：热力学第二定律强调的是“…循环工作的热机…”】17．在图上有两条曲线和，由此可以得出以下结论： ( )P V -a b c a d c （A ）其中一条是绝热线，另一条是等温线；（B ）两个过程吸收的热量相同；（C ）两个过程中系统对外作的功相等；（D ）两个过程中系统的内能变化相同。

【提示：只有内能是状态量】18．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）分别为和，则两者的大小关系为：( )1S 2S （A ）；（B ）；（C ）；（D ）无法确定。

12S S >12S S <12S S =【提示：由于理想气体卡诺循环过程的另两条是等温线，所以两者内能变化相同；绝热过程无吸放热量，所以功为内能变化的负值，相等】13--4．关于可逆过程和不可逆过程有以下几种说法：（1）可逆过程一定是准静态过程；（2）准静态过程一定是可逆过程；（3）对不可逆过程，一定找不到另一过程使系统和外界同时复原；（4）非静态过程一定是不可逆过程。

以上几种说法，正确的是：( )（A ）（1）（2）（3）； （B ）（2）（3）（4）； （C ）（1）（3）（4）； （D ）（1）（2）（3）（4）。

13--5．一绝热容器被隔板分为两半，一半是为真空，一半为理想气体，若抽去隔板，气体将自由膨胀，达到平衡后( )（A ）温度不变，熵增加； （B ）温度升高，熵增加； （C ）温度降低，熵增加； （D ）温度不变，熵不变。

5【见书P246页例4，气体自由膨胀不对外做功，气体的内能也没有改变，所以温度不变；但气体自由膨胀后，不可能自发的回到原始的一半是真空状态，所以熵增加】二、填空题1．有刚性双原子分子理想气体，在等压膨胀中对外做功，则其温度变化1mol W T ∆=；从外界吸收的热量。

P Q =【双原子分子内能变化为，等压膨胀中吸热为，则由热力学第一定52E R T ν∆=∆5()2Q R R T ν=+∆律，，而，有；】W R T ν=∆1ν=T ∆=/W R P Q =7/2W 2．有单原子分子理想气体，1mol 从状态变化至状态111( )A p V T ，，，如图所示，222( )B p V T ，，则此过程气体对外做功 ；W =吸收热量。

Q =【气体对外做功可由图的梯形面积求出，有W =；单原子分子内能变化为p V-12211()()2p p V V +-，再由热力学第一定律，】213()2E R T T ν∆=-Q W E =+∆=12212113()()()22p p V V R T T +-+-13--7．如图所示，一定量理想气体经历一循环过程，则该气体在循环过程中吸热和放热的情况是：1→2过程：，2→3过程： ，3→1过程： 。

【提示，注意到给出的是图，所以1→2过程是等压膨胀，系统吸热并对外做功，内能增加；2→3V T-过程是等容降温，不做功，内能减少，系统放热；3→1过程是等温压缩，系统做负功，内能不变，系统放热】4．如图所示，一理想气体系统由状态沿到达状态，系统吸收热量a acb b ，而系统做功为。