大学物理同步训练下第10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。

5. 分别在等温、等压、等容情况下，将400 J 的热量传给标准状况下的2 mol 氢气，关于3个过程内能的变化说法正确的是

（A ）等容过程做功最多，等压过程内能增加最多

（B ）等压过程做功最多，等容过程内能增加最多

（C ）等温过程做功最多，等压过程内能增加最多

（D ）等温过程做功最多，等容过程内能增加最多

答案：D

分析：等容过程，系统不对外做功，吸收的热量全部用于提高自己的内能，故内能增加最多；等温过程，系统内能不变，吸收的热量全部用于对外做功，故做功最多；等压过程吸收的热量一部分用于提高自己的内能，一部分用于对外做功。故D 正确。具体计算如下

等容过程：∆W =0，∆E =∆Q =400 J （参考选择题4）

等压过程：∆W =2∆Q/7=8007⁄ J ，∆E =5∆Q/7=20007⁄ J （参考选择题2） 等温过程：∆E =0，∆W =∆Q =400 J （参考选择题4）

6. 如图所示，一定量的理想气体经历a →b →c 过程，在此过程中气体从外界吸收热量Q ，系统内能变化∆E ，则以下说法正确的是

（A ）系统从外界吸收热量，内能增大

（B ）系统从外界吸收热量，内能减小

（C ）系统向外界释放热量，内能增大

（D ）系统向外界释放热量，内能减小

答案：A

分析：在p −V 图中，p(V)曲线和V 轴所夹面积为系统对外所作的功，体积增加时为正功，体积减小时为负攻；系统内能为E =ν∙iRT 2⁄=ipV 2⁄。由图可知，∆E >0，内能增加；∆W >0（大小为图中阴影部分），由热一律（见选择题4）可得∆Q >0，系统吸热。故A 正确。

7. 一定量理想气体，从p−V图上同一初态A开始，分别经历3种不同的过程过渡到不同的末态，但末态的温度相同，如图所示，其中A→C是绝热过程，以下说法正确的是

（A）A→B过程中气体吸热，A→D过程中气体放热

（B）A→B过程中气体放热，A→D过程中气体吸热

（C）A→B过程中气体吸热，A→D过程中气体也吸热

（D）A→B过程中气体放热，A→D过程中气体也放热

答案：B

分析：由内能公式和功的计算（参考选择题6）可得

∆E A→B=∆E A→C=∆E A→D ∆W A→B<∆W A→C<∆W A→D

（∆W即为曲线下的面积，如AB过程对外做的功为图示中的阴影部分）。由热一律（参考选择题4）可得∆Q=∆E+∆W，已知A→C为绝热过程，即∆Q A→C=∆E A→C+∆W A→C=0，故∆Q A→B=∆E A→B+∆W A→B<∆E A→C+∆W A→C=0，A→B为放热过程

∆Q A→D=∆E A→D+∆W A→D>∆E A→C+∆W A→C=0，A→D为吸热过程

8. 如图所示，一定量的理想气体体积由V变为V/2，分别经历A→B等压过程，A→C等温过程，A→D绝热过程，关于外界对系统做功，以下说法正确的是

（A）绝热过程最大，等压过程最小

（B）绝热过程最大，等温过程最小

（C）等压过程最大，绝热过程最小

（D）等压过程最大，等温过程最小

答案：A

分析：参考选择题6，外界对系统做的功为曲线下的面积，由图可知绝热过程最大，等压过程最小，A选项正确。

9. 一定量理想气体经历的循环过程用V−T曲线表示（如图），在此循环过程中，气体内能

增大的过程是

（A）A→B（B）B→C

（C）C→A（D）B→C和C→A

答案：A

分析：由理想气体内能公式（见选择题6）可知理想气体的内能正比于温度，图中温度升高的曲线只有A→B，故只有A→B过程内能增大。

10. （◆）根据热力学第二定律判断下列说法正确的是