第九章 热力学基础题目
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大学物理Ⅱ习题集第9 章热力学基础一. 基本要求1. 理解平衡态、准静态过程的概念。
2. 掌握内能、功和热量的概念。
3. 掌握热力学第一定律，能熟练地分析、计算理想气体在各等值过程中及绝热过程中的功、热量和内能的改变量。
4. 掌握循环及卡诺循环的概念，能熟练地计算循环及卡诺循环的效率。
5. 了解可逆过程与不可逆过程的概念。
6. 解热力学第二定律的两种表述，了解两种表述的等价性。
7. 理解熵的概念，了解热力学第二定律的统计意义及无序性。
二. 内容提要1. 内能功热量内能从热力学观点来看，内能是系统的态函数，它由系统的态参量单值决定。
对于理想气体，其内能 E 仅为温度T 的函数，即EM M iC TVMmolM 2molRT当温度变化ΔT 时，内能的变化EM M iC TVM Mmol 2molR T功热学中的功与力学中的功在概念上没有差别，但热学中的作功过程必有系统边界的移动。
在热学中，功是过程量，在过程初、末状态相同的情况下，过程不同，系统作的功 A 也不相同。
系统膨胀作功的一般算式为A V2V1pdV在p—V 图上，系统对外作的功与过程曲线下方的面积等值。
热量热量是系统在热传递过程中传递能量的量度。
热量也是过程量，其大小不仅与过程、的初、末状态有关，而且也与系统所经历的过程有关。
2. 热力学第一定律系统从外界吸收的热量，一部分用于增加内能，一部分用于对外作功，即Q E A热力学第一定律的微分式为1大学物理Ⅱ习题集dQ dE pdV3. 热力学第一定律的应用——几种过程的A、Q、ΔE的计算公式（1）等体过程体积不变的过程，其特征是体积V =常量；其过程方程为1pT常量在等体过程中，系统不对外作功，即 A 0。
等体过程中系统吸收的热量与系统内V能的增量相等，即R TM M iQ E C TV 2VM Mmol mol(2) 等压过程压强不变的过程，其特点是压强p =常量；过程方程为1VT常量在等压过程中，系统对外做的功MV 2APd ( ) R(T T )p V p V VV1 2 1 2 1MmolM系统吸收的热量( 2 T )Q C TP P 1Mmol式中C C RP 为等压摩尔热容。
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第9章热力学基础习题解答9-1 Imol单原了分了理想气体，在4 atm、27°C时体积*=6L,终态体积K2=12L O若过程是：(1)等温；(2)等压；求两种情况下的功、热量及内能的变化。
解:(1)等温过程：M = 0A； E vRTQ T=A T= f；pdV = \—dV = vRT\nV2IV[J；J：V= 8.31x3001n2 = 1728 (J)(2)等压过程：\E = viRAT/2 = 3/?(^2 - )/2 = 3647 (J)A = p(V2 -^) = 2431 (J)Q p— AE A — 6078 (J)9-2 Imol单原子分子理想气体从300 K加热到350 K。
( 1)体积保持不变；(2)压强保持不变；在这两过程中系统各吸收了多少热量？增加了多少内能？气体对外做了多少功？解：(1)等体过程：A v =0Q v =AE = viR\T/2 = 3x8.31 x50/2 = 623.3 (J)(2)等压过程：A =-^) = ^7 = 8.31x50 = 415.5 (J)Q P=\E^A = 623.3 + 415.5 = 1039 (J)9-3将400 J的热量传给标准状态下的2mol纭l气。
(1)若温度不变，纽气的压强、体积各变为多少？(2)若压强不变，纣气的温度、体积各变为多少？(3)若体积不变，氢气的温度、压强各变为多少？哪一过程中它p 。
做功最多？为什么？哪一过程中内能增加最多？为什么？5 , rz vRT. 2x8.31x273 叫。
解：(1)V =— = -------------- =44.8(L)°l.OBxlO 5等温过程：Q T =V RT\X \VJV.K = V () exp-^- = 44.8 exp --- ------- = 48.9 (L)vRT 2x8.31x273P I =p()、)/「=44.8/48.9 = 0.916 (atm) =9.27xl04(Pa) (2)等压过程：Q P =V C P (T 1-T Q )L=£ + L=————+ 273 = 279.9 (K)'vC p 0 2x7x8.31/2V 2 =T*L =279.9x44.8/273 = 45.9 (L)(3)等体过程：0 =“G，(4 一舄)7； =&- + /；)=——竺——+ 273 = 282.6 (K)3 vC v ° 2x5x8.31/2P3 fp/To = 282.6 X1.013 X105 / 273 = 1.049 x 105(Pa)等温过程做功最多，因为热量全部转化为功。
工程热力学复习参考题-第九章
第九章气体动力循环一、选择题1。
燃气轮机装置，采用回热后其循环热效率显著升高的主要原因是 CD A．循环做功量增大B．循环吸热量增加C．吸热平均温度升高D．放热平均温度降低2.无回热等压加热燃气轮机装置循环的压气机，采用带中冷器的分级压缩将使循环的 BCDA．热效率提高 B．循环功提高C．吸热量提高 D．放热量提高3.无回热定压加热燃气轮机装置循环，采用分级膨胀中间再热措施后，将使BCA．循环热效率提高B．向冷源排热量增加C．循环功增加D．放热平均温度降低4。
燃气轮机装置采用回热加分级膨胀中间再热的方法将ACA．降低放热平均温度B．升高压气机的排气温度C．提高吸热平均温度D．提高放热的平均温度5。
燃气轮机装置等压加热实际循环中，燃气轮机装置的内部效率的影响因素有ABCDiA．燃气轮机的相对内效率B．压气机的压缩绝热效率C．压缩比D．升温比6.采用分级压缩中间冷却而不采取回热措施反而会使燃气轮机装置的循环热效率降低的原因是ABA．压气机出口温度降低B．空气在燃烧室内的吸热量增大C．燃气轮机做功量减少D．燃气轮机相对内效率降低7.采用分级膨胀中间再热而不采用回热措施，会使燃气轮机装置循环热效率降低的原因是BDA．压气机出口温度降低B．循环吸热增大C．循环做功量减少D．循环放热量增加8。
目前燃气轮机主要应用于 BD A ．汽车B ．发电站C ．铁路轨车D ．飞机二、填空题1。
最简单的燃气轮机装置的主要设备有压气机，燃烧室，燃气轮机。
2.燃气轮机装置的理想循环由绝热压缩，定压加热，绝热膨胀，定压放热四个可逆过程组成。
3。
燃气轮机装置循环中，压气机的绝热压缩过程工质的终态压力与初态压力之比称为增压比。
4。
工程上把燃气轮机的实际做功量与理想做功量之比称为相对内效率. 5.燃气轮机装置中，最高温度与最低温度之比称为升温比。
6。
工程上，把在回热器中实际吸收的热量与极限回热条件下可获得的热量之比称为回热度。
三、简答题1．实际简单燃气轮机装置循环的热效率与哪些因素有关？ t η=1—κκπ11-κ取决于燃料的成分及空气的增压比情况 增压比π越大，热效率越高2．提高燃气轮机装置循环的热效率的措施有哪些？ 回热。
(完整word版)第9章统计热力学练习题练习题及答案
第九章统计热力学练习题一、是非题1、由理想气体组成的系统是独立子系统。
（ ）2、由非理想气体组成的系统是非独立子系统。
（ ）3、由气体组成的统计系统是离域子系统。
（ ）4、由晶体组成的统计系统是定域子系统。
（ ）5、假设晶体上被吸附的气体分子间无相互作用，则可把该气体系统视为定域的独立子系统。
（ ）6、独立子系统必须遵守∑∑==ii i ii N N N εε的关系,式中ε为系统的总能量, εi 为粒子在i 能级上的能量，N 系统总粒子数，Ni 为分布在能级i 上的粒子数。
（ ）7、平动配分函数与体积无关。
（ ）8、振动配分函数与体积无关。
（ ）9、设分子的平动、振动、转动、电子等配分函数分别以等表示，则分子配分函数q 的因子分解性质可表示为：e r v t q q q q q ln ln ln ln ln +++=。
（ ）10、对离域子系统，热力学函数熵S 与分子配分函数q 的关系为ln NU q S Nk Nk T N=++。
（ ） 二、选择题1、按照统计热力学系统分类原则，下述系统中属于非定域独立子系统的是：（ ）（1）由压力趋于零的氧气组成的系统。
（2）由高压下的氧气组成的系统。
（3）由氯化钠晶体组成的系统。
2. 对定域子系统，某种分布所拥有的微观状态数W D 为：（ ）。
（1）D !i N i i i g W N =∏ （2） D !!i g i i i N W N N =∏（3）D !i g i i i N W N =∏ （4） D !!i n i i i g W N n =∏3、玻耳兹曼分布：（ ）（1）就是最概然分布，也是平衡分布；（2）不是最概然分布，也不是平衡分布；（3）只是最概然分布，但不是平衡分布；（4）不是最概然分布，但是平衡分布。
4、玻耳兹曼熵定理ln S k =Ω：（ ）（1）适用于相依子系统；（2）仅适用于理想气体；（3）适用于大量粒子组成的独立子系统；（4）适用于单个粒子。
物理化学各章总结及习题解答(天津大学) 第九章_统计热力学基础
第九章统计热力学基础一、基本公式玻尔兹曼公式：Ωk S ln =玻尔兹曼分布：∑--=ikTi kTi i e g e g N n //εε两个能级上的粒子数之比kT j kTi j i ji e g e g n n //εε--=分子的配分函数：kT ii ie g q /ε-∑=（能级求和）kTjj eq /ε-∑=（量子态求和）能级能量公式：平动⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=22222228c n b n a n m h z y x i ε转动Ih J J r 228)1(πε+=振动νεh v v⎪⎭⎫⎝⎛+=21平动配分函数：一维L h mkT q t 2122⎪⎭⎫ ⎝⎛=π；二维A h mkT q t ⎪⎭⎫ ⎝⎛=22π；三维Vh mkT q t 2322⎪⎭⎫ ⎝⎛=π转动配分函数：线型分子rr ΘTh IkT q σσπ==228，转动特征温度Ik h Θr 228π=非线型分子zy x r I I I hkT q 3232)2(8σππ=振动配分函数：双原子分子T ΘTΘkT h kT h v v v e e e e q /2//2/11-----=-=νν，振动特征温度v Θh h ν多原子线型∏-=---=531/2/1n i kTh kT h v i ie e q νν多原子非线型∏-=---=631/2/1n i kT h kTh v iie e q νν电子运动配分函数kTe e j q /0)12(ε-+=原子核运动配分函数kT n e e S q /0)12(ε-+=热力学函数与配分函数的关系N q kT A ln -=（定位）!ln N q kT A N -=（非定位）N V N T q NkT q k S ,ln ln ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+=（定位）N V N T q NkT N q k S ,ln !ln ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+=（非定位）N T N V q NkTV q kT G ,ln ln ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+-=（定位）N T N V q NkTV N q kT G ,ln !ln ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+-=（非定位）NV T q NkT U ,2ln ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=N T N V V q NkTV T q NkT H ,,2ln ln ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=NT T q NkT p ,ln ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=VN V V T q NkT T c ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂∂∂=,2ln 4.设有一个极大数目的三维平动子组成的粒子体系，运动于边长为a 的立方容器中体系的体积、粒子质量和温度有如下关系：kT ma h 10.0822=，求处于能级22149ma h =ε和222427mah =ε上粒子数目的比值是多少？解：kTkTe g e g n n 212121εε--=kT ma h ma h 8.18184922221===ε18222=++z y x n n n 31=g kT ma h 7.2827221==ε42=g 84.1437.28.121==--e e n n 5.将N 2气在电弧中加热，从光谱中观察到处于第一激发振动态的相对分子数26.001===ννN N ，式中ν为振动量子数N ν=0为基态占有的分子数，N ν=1为第一激发振动态占有的分子数，已知N 2的振动频率ν=6.99×1013s -1。
大学物理章热力学基础试题
第9章 热力学根底一、选择题1. 对于准静态过程和可逆过程, 有以下说法．其中正确的选项是[] (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, 以下说法中正确的选项是[] (A) 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, 假设单位体积所含热量越多, 则其温度越高(D) 以上说法都不对3. 有关热量, 以下说法中正确的选项是[] (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能的一种形式4. 关于功的以下各说法中, 错误的选项是[] (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, 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[] (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[] (A) 等温过程 (B) 等压过程(C) 等体过程 (D) 任意过程9. 热力学第一定律说明:[] (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，以下表述正确的选项是[] (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.[] (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,(V p ．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 ．比拟这两个功值的大小是 [] (A) A ＞W (B) A = W (C) A ＜W (D) 条件不够，不能比拟 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) 121ln V V RT (B) 211ln V V RT (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. 摩尔数一样的两种理想气体, 一种是单原子分子气体, 另一种是双原子分子气体, 从同一状态开场经等体升压到原来压强的两倍．在此过程中, 两气体[] (A) 从外界吸热和能的增量均一样(B) 从外界吸热和能的增量均不一样(C) 从外界吸热一样, 能的增量不一样(D) 从外界吸热不同, 能的增量一样21. 两气缸装有同样的理想气体, 初态一样．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) 一样 (B) 不一样, 前一种情况吸热多(C) 不一样, 后一种情况吸热较多 (D) 吸热多少无法判断22. 摩尔数一样的理想气体H 2和He, 从同一初态开场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. 摩尔数一样的两种理想气体, 一种是单原子分子, 另一种是双原子分子, 从同一状态开场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一样(B) 对外作功和从外界吸热均不一样(C) 对外作功一样, 从外界吸热不同(D) 对外作功不同, 从外界吸热一样24. 摩尔数一样但分子自由度不同的两种理想气体从同一初态开场作等温膨胀, 假设膨胀后体积一样, 则两气体在此过程中[] (A) 对外作功一样, 吸热不同(B) 对外作功不同, 吸热一样(C) 对外作功和吸热均一样(D) 对外作功和吸热均不一样25. 两气缸装有同样的理想气体, 初始状态一样．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) 一样(B) 不一样, 前一种情况作功较大(C) 不一样, 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 M p --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) 温度变化一样, 吸热一样 (B) 温度变化一样, 吸热不同(C) 温度变化不同, 吸热一样 (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到达一样体积时, 绝热压缩比等温压缩的终态压强[] (A) 较高 (B) 较低(C) 相等 (D) 无法比拟31. 一定质量的理想气体从*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 ．假设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以下哪一个变化过程后, 它的能是增大的"[] (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 开场, 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) 能增加 (B) 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展技术改良, 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展热机循环作功(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. 以下说法中唯一正确的选项是[] (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, 下面说法中正确的选项是[] (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, 可到达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展的卡诺循环热机的效率为 [] (A) t T T - (B) t t T - (C) T t T - (D) Tt T + 41. 对于热传递, 以下表达中正确的选项是[] (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, 以下说法中唯一正确的选项是[] (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展的过程(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, 以下哪种说法是正确的[] (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. 热力学第二定律说明:[] (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 ''，则循环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*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)开场作绝热膨胀，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.*理想气体分别进展了如T9-1-54图所示的两个卡诺循环：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 '>'>,ηη 55.两个完全一样的气缸盛有同种气体，设其初始状态一样．今使它们分别作绝热压缩至一样的体积，其中气缸1的压缩过程是非准静态过程，而气缸2的压缩过程则是准静态过程．比拟这两种情况的温度变化：[] (A) 气缸1和气缸2气体的温度变化一样T9-1-51图T9-1-54图(B) 气缸1的气体较气缸2的气体的温度变化大(C) 气缸1的气体较气缸2的气体的温度变化小(D) 气缸1和气缸2的气体的温度无变化二、填空题1. 不等量的氢气和氦气从一样的初态作等压膨胀, 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, 气体的能改变了．3. 各为1摩尔的氢气和氦气, 从同一状态(p ,V )开场作等温膨胀．假设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. 两个一样的容器, 一个装氢气, 一个装氦气(均视为刚性分子理想气体)，开场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．假设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 ．假设冷凝器的温度为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(图中阴影局部)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%，假设低温热源保持不变，则高温热源的温度应增加K ．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．T9-2-8图11. 1mol 理想气体(设V P C C =γ为)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．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___________, 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．当容器突然停顿后，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，从同一状态开场使其体积由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) 气体的能增加的是__________过程；T 12T T9-2-11图2p 11 T9-2-12图p p T9-2-14图533m 10-T9-2-15图1 2(2) 气体的能减少的是__________过程．18. 如T9-2-18图所示，图中两局部的面积分别为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 ＝________；如果气体进展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cb a →→过程，在此过程中气体从外界吸收热量Q ，系统能变化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) 假设气体的体积不变，则其热量转化为；(2) 假设气体的温度不变，则其热量转化为；(3) 假设气体的压强不变，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，氖管充有 0.1 mol 的氖气，假设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＝______________．假设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 =__________．三、计算题1. 1 mol 刚性双原子分子的理想气体，开场时处于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．1p VT9-3-1图T9-2-19图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〕，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 ．假设两个卡诺循环都工作在一样的两条绝热线之间，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. *种单原子分子的理想气体作卡诺循环，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．13128,2V V T T ==，试求：(1) 各过程的功，能增量和传递的热量；(用1T 和常数表示)(2) 此循环的效率η．(注：循环效率1Q A =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)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) 假设作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"(冰的熔解热=λ 3.35×105 J ·kg －1，普适气体常量 R =8.31J ·mol－1·K －1)7. 比热容比=γ 1.40的理想气体，进展如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能的增量;T9-3-2图123 T9-3-5图T9-3-6图T9-3-7)3(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℃．假设按理想卡诺致冷循环计算，则此致冷机每消耗J 102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%；假设要将其效率提高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0p 和0V ．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一样的条件下，第一次保持体积0V 不变，压强变为1p ；第二次保持压强0p 不变，而体积变为1V ．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u =，其中ρ是气体密度，κ是体弹性模量，满足关系式V p Vκ∆∆=-．就以下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)；比拟这两个结果你得出什么结论"〔设空气中只有氮气〕12. *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 ，试确定在以下条件下热机是可逆、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．燃机以气缸燃烧的气体为工质．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，进气阀翻开，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1Q ．〔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2Q ．〔4〕排气冲程：活塞向左运行，剩余气体从排气阀排出．假定燃机中T9-3-13图V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η．14. 绝热壁包围的气缸被一绝热的活塞分成A ，B 两室，活塞在气缸可无摩擦自由滑动，每室部有1摩尔的理想气体，定容热容量R c V 25=．开场时，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) 加热完毕后，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局部，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*种理想气体分成A 、B两局部，B 的外侧是可动活塞．开场时A 、B 两局部的温度T 、体积V 、压强p 均一样，并与大气压强相平衡．现对A 、B 两局部气体缓慢地加热，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，其能为(u CT C =为常数)，初始时两物体的温度分别为21T T 、．现以两物体分别为高、低温热源驱动一卡诺热机运行，最后两物体到达一共同温度f T ．求(1)f T ；(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 1--⋅⋅K mol J 1，ln 3=1.0986)(1) 计算这个过程中气体对外所作的功；(2) 假假设气体经绝热过程体积膨胀为原来的3倍，则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mol μ的理想气体，其中V C 和γ均且为常量．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． 20. 设一动力暖气装置由一台卡诺热机和一台卡诺致冷机组合而成．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，热机带动致冷机．致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 2101=t ，天然蓄水池中水的温度为C 152 =t ，暖气系统的温度为C 603 =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．T9-3-15图 He 空真 T9-3-17图A BT9-3-19图。
大学物理第九章热力学基础历年考题
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出发,到达另一状态．一次是等温压缩到, 外界作功A；另一次为绝热压缩到,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(T1、p1、V1 >等温压缩到体积V2, 外界对气体所作的功为[](A>(B>(C>(D>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H2和He, 从同一初态开始经等压膨胀到体积增大一倍时[](A> H2对外作的功大于He对外作的功(B> H2对外作的功小于He对外作的功(C> H2的吸热大于He的吸热(D> H2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( p1、V1、T1）绝热膨胀到末状态( p2、V2、T2>，对外作的功为[](A>(B>(C>(D>27.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E1变化到E2．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>因为没有热量的传递, 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. 下列说法中唯一正确的是 [](A>任何热机的效率均可表示为(B>任何可逆热机的效率均可表示为(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0 39. 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T 9-1-34图[](A>(B>(C>(D>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增大为与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T1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和，两者相比： [] (A>>(B>>(C>＝ (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. 在图中，I c II 为理想气体绝热过程，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aII 过程吸热，作负功；I bII 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(为比热比> [] (A>,(B>,(C>,(D>,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．”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．”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：I(abcda >和II(a'b'c'd'a'>，且两个循环T9-1-48图T9-1-51图T9-1-54图曲线所围面积相等．设循环I的效率为，每次循环在高温热源处吸的热量为Q ，循环II 的效率为，每次循环在高温热源处吸的热量为，则[] (A>(B>(C>(D>55.两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,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1000J, 对外作功300J ．若冷凝器的温度为7C, 则热源的温度为．8.T9-2-8图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，则二者的大小关系是．9.一卡诺机(可逆的>，低温热源的温度为，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．10.一个作可逆卡诺循环的热机，其效率为，它的逆过程的致冷系数，则与w 的关系为．11.1mol理想气体(设为已知>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(>，和B点的状态参量(>为已知．则C点的状态参量为：，，．12. 一定量的理想气体，从A状态经历如T9-2-12图所示的直线过程变到B状态，则AB过程中系统作功___________,内能改变△E＝_________________．13.质量为、温度为的氦气装在绝热的容积为的封闭容器中，容器一速率作匀速直线运动．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，，在此循环过程中气体净吸热量为Q C<填入：> , <或＝）．T9-2-11图T9-2-12图T9-2-14T9-2-15图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；(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过程，在此过程中气体从外界吸收热量Q，系统内能变化．则Q和>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1012eV 的宇宙射线粒子，射入一氖管中，氖管内充有 0.1mol 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-T9-2-18图T9-2-17图T9-2-19图73℃的低温热源之间，此热机的效率＝______________．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 ＝8.31>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 =__________．三、计算题1.1mol刚性双原子分子的理想气体，开始时处于、的状态，然后经图示直线过程I变到、的状态．后又经过方程为<常量）的过程II变到压强的状态．求：(1> 在过程I 中气体吸的热量。
热力学基础试题及答案
热力学基础试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 热力学第一定律指出能量守恒，下列哪项描述是正确的？A. 能量可以被创造或消灭B. 能量可以从一个物体转移到另一个物体C. 能量可以在封闭系统中增加或减少D. 能量总是从高温物体流向低温物体答案：B2. 熵是热力学中描述系统无序度的物理量，下列哪项描述是正确的？A. 熵是一个状态函数B. 熵是一个过程函数C. 熵只与系统的温度有关D. 熵只与系统的压力有关答案：A3. 理想气体状态方程为PV=nRT，其中P代表压力，V代表体积，n代表摩尔数，R代表气体常数，T代表温度。
下列哪项描述是错误的？A. 理想气体状态方程适用于所有气体B. 在恒定温度下，气体的体积与压力成反比C. 在恒定压力下，气体的体积与温度成正比D. 在恒定体积下，气体的压力与温度成正比答案：A4. 热力学第二定律指出热量不能自发地从低温物体传递到高温物体，下列哪项描述是正确的？A. 热量总是从高温物体流向低温物体B. 热量可以在没有外界影响的情况下从低温物体流向高温物体C. 热量可以在外界做功的情况下从低温物体流向高温物体D. 热量可以在没有外界做功的情况下从低温物体流向高温物体答案：C5. 卡诺循环是理想化的热机循环，其效率只与热源和冷源的温度有关。
下列哪项描述是错误的？A. 卡诺循环的效率与工作介质无关B. 卡诺循环的效率与热源和冷源的温度差有关C. 卡诺循环的效率与热源和冷源的温度成正比D. 卡诺循环的效率在所有循环中是最高的答案：C6. 根据热力学第三定律，下列哪项描述是正确的？A. 绝对零度是可以达到的B. 绝对零度是不可能达到的C. 绝对零度下所有物质的熵为零D. 绝对零度下所有物质的熵为负值答案：B7. 热力学中的吉布斯自由能（G）是用来描述在恒温恒压条件下系统自发进行变化的能力。
下列哪项描述是错误的？A. 吉布斯自由能的变化（ΔG）是负值时，反应自发进行B. 吉布斯自由能的变化（ΔG）是正值时，反应非自发进行C. 吉布斯自由能的变化（ΔG）是零时，系统处于平衡状态D. 吉布斯自由能的变化（ΔG）与系统的温度和压力无关答案：D8. 相变是指物质在不同相态之间的转变，下列哪项描述是错误的？A. 相变过程中物质的化学性质不变B. 相变过程中物质的物理性质会发生变化C. 相变过程中物质的熵值不变D. 相变过程中物质的体积可能会发生变化答案：C9. 热力学中的临界点是指物质的气液两相在该点的物理性质完全相同。
热力学补充习题
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p V MR T d d =μ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V p MR T d d =μ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V p p V MR T d d d +=μ表示[ ] (A) 等温过程 (B) 等压过程 (C) 等体过程 (D) 任意准静态过程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A p V V =⎰d 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 V RT (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) (B) (C) (D)18. 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 =ηT 9-1-34图(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T9-1-48图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(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：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 '>'>,ηη(D)(C)(A)(B)T9-1-51图T9-1-54图55. 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 =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．T 12TT9-2-11图2p 11T9-2-12图p p T9-2-14图533m 10-T9-2-15图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；(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 1b ，则气体对外做功W ＝________； 如果气体进行a 1b 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 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 ＝×1019J ，普适气体常量R ＝ J/(molK)）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 kgmol -1，普适气体常量R ＝11K 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 = k J ·kg 1·K 1，则氩原子的质量m =_____ _____．T9-2-18图1T9-2-17图2T9-2-19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. 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C 27ο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．3. 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．4 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5 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 ＝ 1--⋅⋅K mol J 1，ln 3=(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1p VT9-3-17图T9-3-15图。
大学物理同步训练第09章热力学基础
第九章 热力学基础一、选择题1. 如图1所示，一定量的理想气体，由平衡状态A 变到平衡状态B （p A =p B ），则无论经过的是什么过程，系统必然（A ）对外做正功（B ）内能增加 （C ）从外界吸热（D ）向外界放热答案：B分析：功和热量为过程量，其大小、正负与过程有关，故A 、C 、D 选项错误；内能（温度）为状态量，与过程无关。
由图可知，B 点内能高于A 点（由内能公式E =ipV 2⁄可得，式中i 为气体分子自由度，见《气体动理论》选择题1）。
2. 对于室温下的单原子分子理想气体，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W Q ⁄等于（A ）23⁄（B ）12⁄ （C ）25⁄ （D ）27⁄ 答案：C分析：由等压过程公式∆Q:∆E:∆W =(i +2):i:2可得W Q ⁄=2(3+2)=25⁄⁄。
3. 压强、体积、温度都相等的常温下的氧气和氦气，分别在等压过程中吸收了相等的热量，它们对外做的功之比为（A ）1：1（B ）5：9 （C ）5：7 （D ）9：5 答案：C分析：（参考选择题2）可得∆W =2i +2∆Q → ∆W O 2∆W He =2∆Q (i O 2+2)⁄2∆Q (i He +2)⁄=3+25+2=57 关于自由度i 可参考《气体动理论》选择题1。
4. 在下列理想气体过程中，哪些过程可能发生？（A ）等体积加热时，内能减少，同时压强升高（B ）等温压缩时，压强升高，同时吸热（C ）等压压缩时，内能增加，同时吸热（D ）绝热压缩时，压强升高，同时内能增加答案：D分析：热力学第一定律∆Q =∆E +∆W （其中∆Q 为系统吸收的热量，∆E 为系统内能的增量，∆W 为系统对外所做的功）。
等体过程，∆W =0，吸收热量∆Q >0，则∆E >0，系统内能增加，故A 错误；等温压缩，∆W <0，温度不变即∆E =0，故∆Q <0，系统放热，故B 错误；等压压缩，∆W <0，由等压过程公式（见选择题2）可知∆E <0，∆Q <0，系统内能减小，且系统放热，故C 错误；绝热压缩时，∆Q =0，∆W <0，故∆E >0，系统内能增加，由绝热过程曲线可知压强升高，故D 正确。
热力学基础试题及答案
热力学基础试题及答案试题一1. 热力学是研究什么物理系统的基本规律和性质的学科？答：热力学是研究宏观物理系统的基本规律和性质的学科。
2. 请解释热力学第一定律。
答：热力学第一定律，也称为能量守恒定律，表示能量在物理系统中的转化和守恒关系。
它表明能量可以从一种形式转化为另一种形式，但总能量守恒不变。
3. 热平衡的定义是什么？答：热平衡是指物理系统与其周围环境之间没有温度差异，且无任何能量交换的状态。
4. 请解释热容的概念。
答：热容是指物体在温度变化时所吸收或释放的热量的量度。
它与物体的质量和物质的性质有关。
试题二1. 定义熵。
答：熵是热力学状态函数，表示系统的混乱程度或无序程度。
熵越大，系统的无序程度越高。
2. 请解释热力学第二定律。
答：热力学第二定律说明了自然界中存在着一个热量只能从高温区域传递到低温区域的方向性。
这一定律包括熵增原理和卡诺定理。
3. 简要描述热力学过程中的绝热过程。
答：绝热过程是指系统与外界之间没有热量交换的过程。
在绝热过程中，系统的熵保持不变。
4. 请解释热力学温标。
答：热力学温标是用热平衡状态下的热力学系统特性来定义的一个温度刻度。
常见的热力学温标有开尔文温标和摄氏温标。
试题三1. 简要解释焓。
答：焓是系统内可以执行的最大非体积功，它是能量转化过程中的一种状态函数，用来描述系统的能量。
2. 请解释热力学第三定律。
答：热力学第三定律指出在绝对零度（0K）时，任何物质的熵值趋于一个常数，接近于零。
3. 简要描述等温过程。
答：等温过程是指在恒定温度下进行的热力学过程。
在等温过程中，系统与外界之间发生的热量交换能够保持系统温度不变。
4. 简要解释热力学平衡态。
答：热力学平衡态是指系统内各个部分的宏观性质保持稳定且不发生变化的状态。
在热力学平衡态下，系统的熵取极小值。
以上是热力学基础试题及答案。
祝您学习顺利！。
大学物理-第九章（热力学基础）习题标准答案
大学物理-第九章（热力学基础）习题标准答案大学物理2-1第九章(热力学基础)习题答案————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：习题九9-1 一系统由图示的状态a 经acd 到达状态b ，系统吸收了320J 热量，系统对外作功126J 。
(1)若adb 过程系统对外作功 42J ，问有多少热量传入系统? (2)当系统由b 沿曲线ba 返回状态a ，外界对系统作功84 J ，试问系统是吸热还是放热? 热量是多少?[解] 由热力学第一定律A E Q +?= 得 A Q E -=?在a在ba 过程中 J A E A E E Q b a 27884194333-=--=+?-=+-= 本过程中系统放热。
9-2 2mol 氮气由温度为300K ，压强为510013.1?Pa (1atm)的初态等温地压缩到 510026.2?Pa(2atm)。
求气体放出的热量。
[解] 在等温过程中气体吸收的热量等于气体对外做的功，所以J P P RT M m A Q mol T 3211046.321ln 30031.82ln ?-==== 即气体放热为J 31046.3?。
9-3 一定质量的理想气体的内能E 随体积的变化关系为E - V 图上的一条过原点的直线，如图所示。
试证此直线表示等压过程。
[证明] 设此直线斜率为k ，则此直线方程为kv E =又E 随温度的关系变化式为T k T C M ME v mol'=?= 所以T k kV '= 因此C kk T V ='=(C 为恒量) 又由理想气体的状态方程知，C TpV'= (C '为恒量) 所以 p 为恒量即此过程为等压过程。
9-4 2mol 氧气由状态1变化到状态2所经历的过程如图所示：(1)沿l →m →2路径。
(2)1→2直线。
熵的原理
A
B
A
B 1 4 1/16 4/16
6
6/16
4 共 16 种微观态 5 种宏观态 1
4/16 1/16
10
2 10 23
有人计算过，概率这样小的事件 自宇宙存在以来都不会出现。
§9.4 熵
熵增加原理
第九章热力学基础
气体自由膨胀的不可逆性，从统计观点解释就是一个不 受外界影响的理想气体系统，其内部所发生的过程总是向着 大（或 大）的方向进行的。
显然孤立系统中不可逆过程熵是增加的 .
§9.4 熵
熵增加原理
第九章热力学基础
补充例 求热传导中的熵变 设在微小时间 t 内, 从 A 传到 B 的热量为 Q.
Q
S A
Q TA
TA
TA TB
Q TA
TB
绝热壁
S B
Q TB
S S A S B
不可逆过程 非平衡态 平衡态（熵增加） 自发过程 熵增加原理成立的条件: 孤立系统或绝热过程.
§9.4 熵
熵增加原理
第九章热力学基础
熵增加原理的应用 ：给出自发过程进行方向
的判椐 . 9.4.4 热力学第二定律的熵表述
热力学第二定律亦可表述为 ： 一切自发过程
总是向着熵增加的方向进行 .
§9.4 熵
T 314 K
'
T1 363 K
各部分热水的熵变
S1
dQ T
m1c p T
T
1
'
dT T
'
m1c p ln
T
'
T1
182 J K
'
大学物理2-1第九章(热力学基础)习题答案
大学物理2-1第九章(热力学基础)习题答案习 题 九9-1 一系统由图示的状态a 经acd 到达状态b ，系统吸收了320J 热量，系统对外作功126J 。
(1)若adb 过程系统对外作功 42J ，问有多少热量传入系统? (2)当系统由b 沿曲线ba 返回状态a ，外界对系统作功84 J ，试问系统是吸热还是放热? 热量是多少?[解] 由热力学第一定律A E Q +∆= 得AQ E -=∆在a <b 过程中，E E E a b∆=-JA Q 19412632011=-=-= 在adb 过程中 JA E Q 236421942=+=+∆=在ba 过程中 JA E A E E Q b a 27884194333-=--=+∆-=+-=本过程中系统放热。
9-2 2mol 氮气由温度为 300K ，压强为510013.1⨯Pa(1atm)的初态等温地压缩到 510026.2⨯Pa(2atm)。
求气体放出的热量。
[解] 在等温过程中气体吸收的热量等于气体对外做的功，所以J P P RT M m A Q mol T 3211046.321ln 30031.82ln ⨯-=⨯⨯⨯===即气体放热为J 31046.3⨯。
9-3 一定质量的理想气体的内能E 随体积的变化关系为E - V 图上的一条过原点的直线，如图所示。
试证此直线表示等压过程。
[证明] 设此直线斜率为k ，则此直线方程为kvE =又E 随温度的关系变化式为Tk T C M M E v mol'=⋅=所以T k kV '=因此C kk T V ='=(C 为恒量) 又由理想气体的状态方程知，C TpV '= (C '为恒量)所以 p 为恒量 即此过程为等压过程。
9-4 2mol 氧气由状态1变化到状态2所经历的过程如图所示：(1)沿l →m →2路径。
(2)1→2直线。
试分别求出两过程中氧气对外作的功、吸收的热量及内能的变化。
第9章热力学习题解答
第9章热⼒学习题解答习题99-1. 质量为0.02kg 的氦⽓(视为理想⽓体)，温度由o17C 升为o27C ，若在升温过程中， (1)体积保持不变；(2)压强保持不变；(3)不与外界交换热量。
求：上述各个过程中，⽓体内能的改变、吸收的热量和⽓体对外界所做的功。
解：摩尔数mol 0.0250.004M M ν===，温度增量271710K T ?=-= (1)因为体积不变，所以：0=A3358.3110623J 22Q E R T ?ν?====；(2) 等压过程： J 4171031.85=??=?=?=T R V p A ν；J 6231031.852323==?=?T R E νJ 1004.14176234?=+=+?=A E Q ；(3)绝热过程，0=Q ，J 62323=?=?T R E ν，J 623-=?-=E A 。
9-2. ⼀定量的单原⼦分⼦的理想⽓体装在封闭的⽓缸⾥，此⽓缸有可活动的活塞(活塞与⽓缸壁之间⽆摩擦且⽆漏⽓)。
已知⽓体的初压强11atm p =，体积11L V =，现将⽓体在等压下加热直到体积为原来的两倍，然后在等容下加热，到压强为原来的2倍，最后作绝热膨胀，直到温度下降到初温为⽌。
试求：(1)在p V -图上将整个过程表⽰出来；(2)在整个过程中⽓体内能的改变；(3)在整个过程中⽓体所吸收的热量；(4)在整个过程中⽓体所做的功。
解：(1) 据题意：533111.0110Pa,110m ;p V -=?=?5332211.0110Pa,2210m ;p V V -=?==? 533313222 1.0110Pa,210m ;p p V V -==??==?14T T =。
整个过程如图。
(2)因为初态与末态温度相同，所以整个过程中⽓体内能的改变：0=?E ； (3)等压过程吸热，等容过程吸热：53212112155()()() 2.5 1.011010252J 22p p Q C T T R T T p V V νν-=-=-=-==213232233()()()22V V Q C T T R T T p p V νν=-=-=-5331.0110210303J 2-==整个过程吸热：252303555J p V Q Q Q =+=+=Vp1V2V1p3p(4) 因为0=?E ，A E Q +?= ；所以555J A Q ==9-3. ⽓缸内有3mol 理想⽓体，初始温度为273K T =，先经等温过程体积膨胀到原来的5倍，然后等容加热，使其末态的压强刚好等于初始压强，整个过程传给⽓体的热量为4810J Q =?。
第9章 热力学基础答案.doc
1.B 注释：功和热量均为过程两, 内能为状态量,AE = —- 町一7］）M 22.C 注释:等压过程公式 4=心吧=苏号鸣一7；）=号吧3.C 注释:等压过程公式 。
广心吧=若号皿—）=号吧热力学基础（同步训练第60页至64页）-.选择题4. D 注释：热力学第一定律Q = △£ + *,系统体积膨胀，系统对外做正功；系统体积压缩，系统对外做负功；内能是温度的单值函数，与温度成正比。
.5. D 注释：热力学第一定律Q = NE + W ，功的公式［pdV ，内能增量公式八E = =L R （TT ）J M 2.6. A 注释：热力学第一定律Q = M + W ，功的公式ipdV ，内能增量公式八E = --R （T.-T^J M 27. B 注释：三个过程始末温度相同，所以AE 1/?=A£4r 再有已知AC 绝热过程，得 △E AC=一吧。
=—S AC 下，则厢过程：0w = AE +吧B = -，c 下+ 5人虾V 0,气体放热；同理AD 过程:Q AD = NE + W AD = 一$化卜・+，人。
下＞ 0，气体吸热.8. A 注释:系统被压缩，外界对系统作正功，等于pv 图上曲线下方面积. 9. A 注释：内能是温度的单值函数，与温度成正比。
10. C 注释：A 错，反例:等温过程中，就是单一热源吸收热量全部变为有用功.应改为:在循环过程中，不可能 从单一热源吸收热量使之全部变为有用功.B 错，理由同AC 对，炳是分子的无序度的量度，日然界中一切与热现象有关的过程都是向者炳增加的方向进D 错.反例：制冷机冰箱就是通过外界做功将热量从温度低的物体传到温度高的物体.应改为: 热量不可能1=1发地从温度低的物体传到温度高的物体. 二.填空题N M M1. 一, -—， N =也 --------- 注释:略2. 326J 注释:热力学第一定律Q = ^E + W V "mol M3. 500J ； 700J 注释:热力学第一定律Q = AE + W4. 124.65J; 84.35J 注释:热力学第一定律Q = /^E + W5.90J6.", p2 = 5 注释:理想气体状态方程pV = ~^RTV ） M7. 3.14J,注释：循环过程中，正循环时,系统经历一次循环系统所做的净功等于pv 图上循环曲线包围的面积. 8.15%注释:注意该循环不是卡诺循环，不能用卡诺热机效率公式.ab 为等温膨胀过程，系统吸热，be 系 统被压收缩，内能降低，系统放热，同理cd系统放热，da系统吸热，则QcQuQdaf 町吟+ M"2 c /E E 、 一 I — I I — I /H c z — ―、f/T —. — - H— /?(?!-T 2)f Q 2 =\Q bc \ + \Q cd\= -R(T 2-T }) + —RT 2\n —1VJLLVJL LVJL V9. 6X I06J,0注释：系统对外作正功等于pv 图上曲线下方面积,内能△ E = W ： R G — L ）= ；（ PM 一亿凡）=° M 2 210. 相等，不等 注释：循环过程中,正循环吐系统经历一次循环系统所做的净功等于pv 图上循环曲线 包围的面积.卡诺热机效率〃=1 - ? 三.计算题.1.解：氧气 i = 5 (1)等体过程 △E = £^&(7；_L) =2.08X 103J ； w=02M 一 1 2I fflQ = ^E=-—R(T 2 -7；) = 2.08X 103J⑵等压过程W = P(V 2 —匕)=行&(& —4) = 830」l m\E = -—R(T. -7^) = 2.08X 103J , 2 = AE + W = 2.91X 103Jf ）i P A V A P R V R 丹匕2解：（1）根据理想气体状态方程pV = — RT 得*^ = *^ =专匕，所以7；=3OOK,* = 1OOKM T A T B Tc（1）根据功与PV 图曲线面积关系，吧疽400J ,巧如=-200J ,电,=0 (2)循环过程 Q = W AB + W BC + W CA =200J3 解： a-c-b Q=80J, W=30J, AE=Q-W=8O-3O=5()J(1) a->d-*b W= 10J, Q= A E+W=50+10=60J(2) 沿曲线 b-a W=-20J, Q= AE+W=-50-20=-70J.所以系统放热。
《大学物理》第九章 热力学基础 (2)
吸收热量
m M mol
CV T
m M mol
C p T
m RT ln V2
M mol
V1
或 m RT ln p1
M mol
p2
对外作功
0
pV
或 m RT M mol
m RT ln V2
M mol
V1
或 m RT ln p1
M mol
p2
内能增量
m M mol
CV T
m M mol
CV T
0
pV 常量
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例9-2 设有氧气 8 g，体积为0.4110-3 m3 ，温度为 300 K。如氧气做绝热膨胀，膨胀后的体积为4.110-3 m3 。问：气体做功多少？氧气做等温膨胀，膨胀后 的体积也是4.110-3 m3 ，问这时气体做功多少？
解： m=0.008 kg M =0.032 kg T1=300 K
941 (J)
等温膨胀做功：
A
m M
RT1 ln
V2 V1
1 8.31 300 ln 10 4
1.44 103 (J)
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作业 Page70 9-1 9-6
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理想气体热力学过程的主要公式
过程 特征 过程方程
等体 V=常量 p 常量 T
等压 p=常量 V 常量 T
等温 T=常量 pV 常量
C
（3）比较各过程吸热多少？
D
解：（1） A A B A A C A A D
（2）等压过程 E A B 0
O V1
V2 V
等温过程 E A C 0 绝热过程 E A D A A D 0
（3） Q A B Q A C Q A D
第9章 热力学基础习题解答
第9章 热力学基础习题解答9-1 1mol 单原子分子理想气体，在4 atm 、27℃时体积1V =6L ，终态体积2V =12L 。
若过程是：（1）等温；（2）等压；求两种情况下的功、热量及内能的变化。
解：（1）等温过程：0=∆E12/ln 2121V V RT dV VRTpdV A Q V V V V T T νν====⎰⎰17282ln 30031.8=⨯=（J ）（2）等压过程：36472/)(32/12=-=∆=∆V V p T iR E ν（J ） 2431)(12=-=V V p A （J ） 6078=+∆=A E Q P （J ）9-2 1mol 单原子分子理想气体从300 K 加热到350 K 。
（1）体积保持不变；（2）压强保持不变；在这两过程中系统各吸收了多少热量？增加了多少内能？气体对外做了多少功？解：（1）等体过程：0=V A3.6232/5031.832/=⨯⨯=∆=∆=T iR E Q V ν（J ）（2）等压过程：5.4155031.8)(12=⨯=∆=-=T R V V p A （J ） 10395.4153.623=+=+∆=A E Q P （J ） 9-3 将400 J 的热量传给标准状态下的2mol 氢气。
（1）若温度不变，氢气的压强、体积各变为多少？（2）若压强不变，氢气的温度、体积各变为多少？（3）若体积不变，氢气的温度、压强各变为多少？哪一过程中它做功最多？为什么？哪一过程中内能增加最多？为什么？解：（1）8.4410013.127331.82500=⨯⨯⨯==p RT V ν(L)等温过程：01/ln V V RT Q T ν= 9.4827331.82400exp8.44exp01=⨯⨯==RTQV V ν(L)916.09.48/8.44/1001===V V p p （atm ）＝9.27×104（Pa ） （2）等压过程：)(02T T C Q P P -=ν 9.2792732/31.87240002=+⨯⨯=+=T C QT Pν（K ）9.45273/8.449.279/0022=⨯==T V T V (L) （3）等体过程：)(03T T C Q V V -=ν 6.2822732/31.85240003=+⨯⨯=+=T C QT Vν（K ）55003310049.1273/10013.16.282/⨯=⨯⨯==T p T p （Pa ）等温过程做功最多，因为热量全部转化为功。
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p2 Vm
即 p1Vm1 RT1 又 p1 Vm1 p Vm1 1
故 (2)
p12 T1
1
Qcd Qab
T3 Td 1 T2 Ta
Qcd V m RT2 ln 1 M V2
3 3 ln 2 1 2 3 4 ln 2 2
=16.2 ％
放热
Qda
m Cv,m (T1 T2 ) 吸热 M
指导P176 7、在图9-15中，理想 气体经历abcda的正循环过程， 1 1 pa pd ab和cd为等压过程，bc和da为 又由 Ta Td 绝热过程，已知b点和c点的温 1 1 度分别为T2和T3，求循环效率。 得 Td pa Ta pd 解：
则，
T0 T0 W2 W1 T2 T0 T1 T0
整理得：
T2 2T1 T0
2 373K 273K 473K
(2) 2 1
T0 273 1 42.3% T2 473
指导P175 1、一定量的刚性双原子分
子理想气体，开始时处于压强为 p0= 1.0105Pa，体积为V0=410-3m3，温度 为 T0=300K的初态，经过等压膨胀过 程后温度上升到 T1=450K ，再经绝热 过程使温度降回到 T2=300K ，问气体 在整个过程中吸热多少？内能变化多 少？对外做功多少？
解：(1)由 Q W E 得
系统从状态a到状态b内能改变为
p c a
b
E Q W 335 126 209(J)
经adb过程，系统吸收热量
d
V
Q W E 42 209 251 (J )
(2)当系统由b沿ba返回a时，
Q W E 84 209 293(J)
1
教材 P45 9-17 、单原子理想气体 m Q C (T Tb ) 经历一循环过程，其中ab为等温 bc过程 bc M p ,m c 过程，bc为等压过程，ca为等体 1 m C p ,mTa 放热 过程，图中Vb=6.0L，Va=3.0L， 2M 求此循环的效率。 m C v ,m (Ta Tc ) ca过程 Qbc 解： Ta Tb M 1 m pcVc pbVb C v ,mTa 吸热 又由 2M
故
又
故
T2 4 T1
T2 800(K )
教材P42 9-3、一系统由题图所示的a状态沿acb到达b状态，吸收热 量335J，系统对外做功126J。 （1）经adb过程，系统作功42J，求系统吸收多少热量。 （2）当系统由b状态沿曲线ba返回a状态时，外界对系统作功为84J， 求系统吸收多少热量？
B(p2,V2) ，求（1）此过程气体吸收的热量，对外作功和内能增量； p （2）此过程气体的比热容。 1 W p d V ( p1 p2 ) (V2 V1 ) B 解：(1) 2 A p1 V1 1 ( p2V2 p1V1 ) ( ) 2 p2 V2 V
m 3 p2V2 p1V1 3 E Cv,m (T2 T1 ) R p2V2 p1V1 M 2 R R 2
m Qab C p ,m (Tb Ta ) M m Qcd C p ,m (Td Ta ) M
1 1 同理 Tc pb Tb pc
吸热
故
放热
Td Ta Tc Tb
Qbc Qda 0
Td Tc T3 T3 Td 即 T T T T T a b 2 2 a T3 Td T3 1 故 1 T2 Ta T2
M
p1 T1 p0 T0
p0ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
0 2
O
V0
V2
V
p1 T1 T0 3.2T0 p0
m C p,m (T0 T2 ) Q2 M 1 1 m Q1 CV ,m (T1 T0 ) M
23.5%
，
指导P176 4、一单原子分子的 1 理想气体，做如图所示的正 循环。图中 ab 、 cd 为等温过 程，温度分别为 T1 400K ， 1 T2 300K ，V2 2V1 ，求循 环的效率。
p1 Vm1 Vm 2Vm1 p2 2 p1 p1Vm1 RT1 p2Vm RT2 p2 Vm
为常量。 式中， (1) 求常数 ; (2) 设T1=200K，求当Vm= 2Vm1 时，气体的温度是多少？
解：(1)由理想气体状态方程可 得
p1 m m Vm1 RT1 M M
1
(T4 T1 ) p2
1
Q12 Q34 0
1
Q41 Q23
T4 T1 1 T3 T2
p1 T4 T1 1 放热 故 1 T3 T2 p 2 1 1 1 1 1 1 p2 p 1
教材P45 9-18、一卡诺热机，低温热源的温度为7C，效率为40％ ， 现将该热机的效率提高到50％ ， （1）若低温热源的温度不变，则高温热源的温度需提高几度？ （2）若高温热源的温度不变，则低温热源的温度需降低几度？ 解：(1)由
T2 280 1 1 = 40％ T1 T1
Tc
Tb
pb pc
故
Vb 2Vc
1
Qbc Qab Qca
Tb 2Tc
m V2 RTa ln ab过程 Q M V1 m RTa ln 2 吸热 M
1 m 5 RTa 2 M 2 1 m 1 m 3 RTa ln 2 RTa M 2 M 2
=13.3 ％
p
C C B O D T2 T1 A T0 V
D
Q2 放
解：(1)由循环效率的定义及卡诺循环效 由题意： 率公式
循环1
T0 W2 T2 T0
Q1放 Q2 放 , W2 2W1
W1 T0 W1 1 1 T1 Q1吸 W1 Q1放
T0 W1 整理得 T1 T0 T0 W2 W2 1 同理： 2 Q2吸 A2 Q2 放 T2 Q1放
m E1 C v ,m (T1 T0 ) M 4 5 R(T1 T0 ) 500(J ) 3R 2
Q1 W1 E1 700(J)
绝热过程
Q2 0
m p V RT0 解：等压过程 0 0 M
m p0V0 M RT0
4 5 E1 R(T2 T1 ) 500 (J ) 3R 2
教材P43 9-4、1mol单原子理想气体从300K加热至350K， （1）体积保持不变；（2）压强保持不变；问这两过程中个吸收多 少热量？增加多少内能？对外做多少功？
解：(1)等体过程
C v ,m i 3 R R 2 2
3 Q E C v ,m (T2 T1 ) R 50 623(J ) 2 W 0
(2)等压过程
3 E C v ,m (T2 T1 ) R 50 623(J ) 2 5 Q C p ,m (T2 T1 ) R 50 1039 (J ) 2 W Q E 416(J)
教材P44 9-14、1mol氦气由状态A(p1,V1)沿题图中的直线变到状态
解：(1)等体过程
1 1 p1 p2 T1 T2
T2 p1
1
T1 p2
1
同理 T3 p1
1
T4 p2
1
m Q23 C p ,m (T3 T2 ) M m Q41 C p ,m (T1 T4 ) M
吸热
(T3 T2 ) p1
可得
(2) 50％ 1
280 T2 467
T1 467K
T2 46K
280 50％ 1 467 T1
T1 93K
教材 P45 9-19、 理想气体准静态卡诺
循环，当热源温度为100 oC，冷却器温 度为 0oC 时。作静功为 800J ，今若维持 冷却器温度不变，提高热源温度，使静 功增为 1600J ，设该两个循环工作于相 同的两绝热线之间，求： (1) 热源的温度为多少？ (2) 效率增大到多少？
1.0 105 4 103 4 300R 3R m W1 p(V1 V0 ) R(T1 T0 ) M 4 R 150 200(J ) 3R
W1 E1 500(J) Q Q1 Q2 700(J) W W1 W2 700(J) E E1 E2 0
Wab p0 (Vb Va ) p0V0 Wbc 0
Wc d 3 E R (3T0 ) 2 9 9 RT0 p0V0 2 2
Ta T0
由理想气体状态方程可得
W Wa b Wb c Wc d 11 p0V0 2
pc 2 p0
Q W E 2 p2V2 p1V1
(2)
Q 2 p2V2 p1V1 2R c 4.15103 (J kg-1 K -1 ) MT M ( p2V2 p1V1 ) M R
教材 P44 9-16 、设燃气涡轮机内 气体作如图所示的循环过程， 由 其中为绝热过程；为等压过程， 试证明此循环的效率为 得 1 1 1
指导P175 3、单原子分子理想气体，绝热过程 3 3 5 1 1 p 1.0 10 Pa V 1 10 m 初态 0 ，0 ， p1 T1 p2 T2 1 2 历经如下循环：先等体变化 p2 1 5 5 到 p1 3.2 10 Pa ，再绝热膨胀 T2 T1 T1 0.628T1 3.2 p1 5 到 p2 1.0 10 Pa，最后等压变化 等容过程 到初态。求 m ① 在p-V图上表示这个循环； Q1 CV ,m (T1 T0 ) 吸热 M ② 计算该循环的效率。 等压过程 p 解： 1 m p1 Q2 C p,m (T0 T2 ) 放热