大学物理习题教案09.热力学
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[A ]
7. 如图所示，理想气体在Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ 的过程中， 应是：
（A） 气体从外界净吸热，内能增加； （B） 气体从外界净吸热，内能减少； （C） 气体向外界净放热，内能增加； （D） 气体向外界净放热，内能减少。
[D]
8. 一定量理想气体，沿着图中直线状态从 a 变到 状态 b ，则在此过程中
试填入下表内各空格应有的数值。
过程 Q (J) W (J) E (J) h
AB 等温 100 100 0
BC 等压 -126 -42 -84
CA 等容 84 0
84
QWEFra Baidu bibliotek
ABCA 58 58 0 31.5%
(E A E C ) (E C E B ) 0
h 58
100 84
5 ． 如图所示，1 mol 的单原子分子理想气体
6. 一热机从温度为 727 oC 的高温热源吸热，向 温度为 527 oC 的低温热源放热，若热机在最 大效率下工作，且每一循环吸热 2000 J， 则 此热机每一循环作功为 400 J。
h 1 800K
1000K
7. 以一定量的理想气体作为工作物质，在 P - T 图中经图示的循环过程。图中a → b及 c → d为 两个绝热过程，则循环过程为 卡诺 循环，
其效率为 25% 。 P
b
h 1 300K
400K
a c
d
300
400
T（K）
8. 一卡诺热机在每次循环中都要从温度为 400 K 的高温热源吸热 418 J ，向低温热源放 热 334.4 J ，低温热源的温度为 320 K 。
h1 T2 1334.4
400 418
9. 一台冰箱，放在气温为 300K 的房间内，冰箱制 作一块 -13C的冰块需从冷冻室内取走2.09×105J的 热量。设冰箱为理想卡诺制冷机，则做此冰块需压 缩机做功_3_._2_2_×__1_0_4_J__。
量，但无规则运动的能量不能够变为有规则 运动的能量。
[C]
填空题
1. 要使一热力学系统的内能增加，可以通过 做功 或 传热 两种方式，或者两种
方式兼用来完成。热力学系统的状态发生 变化时，其内能的增量只决定于
温度的变化 ，而与 过程 无关。
2 ．一气缸内储有 10 mol 单原子分子理想气体， 在压缩过程中，外力做功 209 J，气体温度升高 1 K，则气体内能的增量 ΔE 为 124.7 J， 吸收的热量 Q 为 -84.35 J。
Q2 T2
W T1 T2
计算题
1．1mol 氢气，在压强为 1 atm ，温度为 20 oC 时， 体积为V0 . 现使氢气分别经如下过程到达同一末态。 （1）先保持体积不变，加热使其温度升高到80 oC， 然后令其作等温膨胀，直至体积变为原体积的两倍； （2）先使其作等温膨胀至体积为原体积的两倍， 然后保持体积不变，加热到 80 oC .
A20.33J3 E12.45J6
Q327.89J
（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； P （D）净功增大，效率不变
[D]
a b e
T1
d c f T2 V
10. 根据热力学第二定律判断下列哪种说法是
11. 正确的是： （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
之比 A / Q 等于：
（A）1 / 3 （B）1 / 4
（C）2 / 5 （D）2 / 7
[D]
Ap(V2V1)M mR(T2T1) QM m(5 2RR)(T2T1)
5. 摩尔数相等的三种理想气体 He 、N2 和 CO2 ， 若从同一初态，经等压加热，且在加热过程中三 种气体吸收的热量相等，则体积增量最大的气体 是：
9. （A） 气体对外作正功，向外界放出热量； 10. （B） 气体对外作正功，从外界吸热； 11. （C） 气体对外作负功，向外界放出热量； 12. （D） 气体对外作正功，内能减少。
[B ]
9. 如图，一卡诺机由原来采用循环过程 a b c d a 改为采用循环过程 a e f d a ，则循环过程 的
大学物理
热力学基础
3. 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、内能的增量和对外做的功三 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
[ D]
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，系统对外所作的功与从外界吸收的热量
从初态A（ P1 ，V1 ）开始沿如图直线变化到末
态B（ P2 ，V2 ）时， 其内能的改变量为
3( 2
P2V2
P1V1
) ，
从外界吸热为 对外界作功为
2(P 2V2P 1V1) ，
1( 2
P2V2
P1V1
)
。
E132R(T2 T1)
1 W2(P2P1)(V2V1)
1 2(P2V2P2V1P1V2P1V1)
（A） He
（B）N2
（C）CO2
（D）三种气体的体积增量相同
[A ]
m i 2
i 2
Q M 2R (T 2 T 1 )2P (V 2 V 1 )
6. 如图所示，一定量理想气体从体积为V1 膨胀到V2 ， AB 为等压过程，AC 为等温过程， AD为绝热过程， 则吸热最多的是：
（A） AB 过程 （B）AC 过程 （C） AD 过程 （D）不能确定
W209 J E m3RT
M2
QAE
3. 16 g 氧气在 400 K 温度下等温压缩，气 体放出的热量为 1152 J ，则被压缩后的气体 的体积为原体积的 1/2 倍，而压强为原来 压强的 2 倍。
Q TAM mRTlnV V 1 2M mRTlnP P 1 2
4． 一定量的理想气体作如图所示的循环，
试分别求出上述两个过程中气体的吸热，做功和内 能的增量，并作出 P-V 图（氢气可视为理想气体）。
P V
解 （1） 等容过程 AV 0
Q VEM mC V(T2T1) 5
1 R601246.5J 2
等温过程 E0
QT AT M mR2 Tln2V V 00 1 8 .3 ( 1 2 7 8) 3 0 l2 n 20 .3 J33
7. 如图所示，理想气体在Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ 的过程中， 应是：
（A） 气体从外界净吸热，内能增加； （B） 气体从外界净吸热，内能减少； （C） 气体向外界净放热，内能增加； （D） 气体向外界净放热，内能减少。
[D]
8. 一定量理想气体，沿着图中直线状态从 a 变到 状态 b ，则在此过程中
试填入下表内各空格应有的数值。
过程 Q (J) W (J) E (J) h
AB 等温 100 100 0
BC 等压 -126 -42 -84
CA 等容 84 0
84
QWEFra Baidu bibliotek
ABCA 58 58 0 31.5%
(E A E C ) (E C E B ) 0
h 58
100 84
5 ． 如图所示，1 mol 的单原子分子理想气体
6. 一热机从温度为 727 oC 的高温热源吸热，向 温度为 527 oC 的低温热源放热，若热机在最 大效率下工作，且每一循环吸热 2000 J， 则 此热机每一循环作功为 400 J。
h 1 800K
1000K
7. 以一定量的理想气体作为工作物质，在 P - T 图中经图示的循环过程。图中a → b及 c → d为 两个绝热过程，则循环过程为 卡诺 循环，
其效率为 25% 。 P
b
h 1 300K
400K
a c
d
300
400
T（K）
8. 一卡诺热机在每次循环中都要从温度为 400 K 的高温热源吸热 418 J ，向低温热源放 热 334.4 J ，低温热源的温度为 320 K 。
h1 T2 1334.4
400 418
9. 一台冰箱，放在气温为 300K 的房间内，冰箱制 作一块 -13C的冰块需从冷冻室内取走2.09×105J的 热量。设冰箱为理想卡诺制冷机，则做此冰块需压 缩机做功_3_._2_2_×__1_0_4_J__。
量，但无规则运动的能量不能够变为有规则 运动的能量。
[C]
填空题
1. 要使一热力学系统的内能增加，可以通过 做功 或 传热 两种方式，或者两种
方式兼用来完成。热力学系统的状态发生 变化时，其内能的增量只决定于
温度的变化 ，而与 过程 无关。
2 ．一气缸内储有 10 mol 单原子分子理想气体， 在压缩过程中，外力做功 209 J，气体温度升高 1 K，则气体内能的增量 ΔE 为 124.7 J， 吸收的热量 Q 为 -84.35 J。
Q2 T2
W T1 T2
计算题
1．1mol 氢气，在压强为 1 atm ，温度为 20 oC 时， 体积为V0 . 现使氢气分别经如下过程到达同一末态。 （1）先保持体积不变，加热使其温度升高到80 oC， 然后令其作等温膨胀，直至体积变为原体积的两倍； （2）先使其作等温膨胀至体积为原体积的两倍， 然后保持体积不变，加热到 80 oC .
A20.33J3 E12.45J6
Q327.89J
（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； P （D）净功增大，效率不变
[D]
a b e
T1
d c f T2 V
10. 根据热力学第二定律判断下列哪种说法是
11. 正确的是： （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
之比 A / Q 等于：
（A）1 / 3 （B）1 / 4
（C）2 / 5 （D）2 / 7
[D]
Ap(V2V1)M mR(T2T1) QM m(5 2RR)(T2T1)
5. 摩尔数相等的三种理想气体 He 、N2 和 CO2 ， 若从同一初态，经等压加热，且在加热过程中三 种气体吸收的热量相等，则体积增量最大的气体 是：
9. （A） 气体对外作正功，向外界放出热量； 10. （B） 气体对外作正功，从外界吸热； 11. （C） 气体对外作负功，向外界放出热量； 12. （D） 气体对外作正功，内能减少。
[B ]
9. 如图，一卡诺机由原来采用循环过程 a b c d a 改为采用循环过程 a e f d a ，则循环过程 的
大学物理
热力学基础
3. 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、内能的增量和对外做的功三 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
[ D]
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，系统对外所作的功与从外界吸收的热量
从初态A（ P1 ，V1 ）开始沿如图直线变化到末
态B（ P2 ，V2 ）时， 其内能的改变量为
3( 2
P2V2
P1V1
) ，
从外界吸热为 对外界作功为
2(P 2V2P 1V1) ，
1( 2
P2V2
P1V1
)
。
E132R(T2 T1)
1 W2(P2P1)(V2V1)
1 2(P2V2P2V1P1V2P1V1)
（A） He
（B）N2
（C）CO2
（D）三种气体的体积增量相同
[A ]
m i 2
i 2
Q M 2R (T 2 T 1 )2P (V 2 V 1 )
6. 如图所示，一定量理想气体从体积为V1 膨胀到V2 ， AB 为等压过程，AC 为等温过程， AD为绝热过程， 则吸热最多的是：
（A） AB 过程 （B）AC 过程 （C） AD 过程 （D）不能确定
W209 J E m3RT
M2
QAE
3. 16 g 氧气在 400 K 温度下等温压缩，气 体放出的热量为 1152 J ，则被压缩后的气体 的体积为原体积的 1/2 倍，而压强为原来 压强的 2 倍。
Q TAM mRTlnV V 1 2M mRTlnP P 1 2
4． 一定量的理想气体作如图所示的循环，
试分别求出上述两个过程中气体的吸热，做功和内 能的增量，并作出 P-V 图（氢气可视为理想气体）。
P V
解 （1） 等容过程 AV 0
Q VEM mC V(T2T1) 5
1 R601246.5J 2
等温过程 E0
QT AT M mR2 Tln2V V 00 1 8 .3 ( 1 2 7 8) 3 0 l2 n 20 .3 J33