大學物理熱力學基礎(chǔ)習題與解答

1、2021/6/161 大學物理大學物理熱力學基礎(chǔ)熱力學基礎(chǔ)2021/6/162 C 選擇題選擇題1. 有兩個相同的容器，容積不變，一個盛有氦氣，有兩個相同的容器，容積不變，一個盛有氦氣，另一個盛有氫氣（均可看成剛性分子）另一個盛有氫氣（均可看成剛性分子）,它們的壓它們的壓強和溫度都相等?，F(xiàn)將強和溫度都相等?，F(xiàn)將5J 的熱量傳給氫氣，使氫的熱量傳給氫氣，使氫氣溫度升高，如果使氦氣也升高同樣的溫度，則氣溫度升高，如果使氦氣也升高同樣的溫度，則應向氦氣傳遞的熱量是應向氦氣傳遞的熱量是 （A） 6 J （B） 5 J （C） 3 J （D） 2 JTCMmQvTMm255 TMmQ232021/6/1

2、63 2. 對于理想氣體系統(tǒng)來說，在下列過程中，哪對于理想氣體系統(tǒng)來說，在下列過程中，哪個過程系統(tǒng)所吸收的熱量、內(nèi)能的增量和對個過程系統(tǒng)所吸收的熱量、內(nèi)能的增量和對外作的功三者均為負值：外作的功三者均為負值：（A）等容降壓過程）等容降壓過程 （B）等溫膨脹過程）等溫膨脹過程 （C）絕熱膨脹過程）絕熱膨脹過程 （D）等壓壓縮過程）等壓壓縮過程 （ ） D 0:AW00WE:BWEQ:C00000)(12WEQETTRMmW:D2021/6/1643. 對于室溫下的雙原子分子理想氣體，在等壓對于室溫下的雙原子分子理想氣體，在等壓膨脹的情況下，系統(tǒng)對外所作的功與從外膨脹的情況下，系統(tǒng)對外所作的功與從

3、外界吸收的熱量之比界吸收的熱量之比W / Q 等于：等于： （A）1 / 3 （B）1 / 4 （C）2 / 5 （D）2 / 7 （ ） D TRMmTRMmTMmEQTRMmVp2725WW2021/6/1654熱力學第一定律表明：熱力學第一定律表明： （A）系統(tǒng)對外所作的功小于吸收的熱量；）系統(tǒng)對外所作的功小于吸收的熱量； （B）系統(tǒng)內(nèi)能的增量小于吸收的熱量；）系統(tǒng)內(nèi)能的增量小于吸收的熱量； （C）熱機的效率小于）熱機的效率小于1； （D）第一類永動機是不可能實現(xiàn)的。）第一類永動機是不可能實現(xiàn)的。 （ ） D 2021/6/166 A 5. 如圖所示，一定量理想氣體從體積為如圖所示，一定

4、量理想氣體從體積為V1 膨脹到膨脹到V2 ，AB 為等壓過程，為等壓過程，AC 為等溫過程，為等溫過程， AD為絕熱過程，為絕熱過程，則吸熱最多的是：則吸熱最多的是： （A） AB 過程過程 （B）AC 過程過程 （C） AD 過程過程 （D）不能確定）不能確定 00ACADEQWEQ2021/6/167 C 6. 根據(jù)熱力學第二定律判斷下列哪種說法是根據(jù)熱力學第二定律判斷下列哪種說法是 正確的：正確的：（A）熱量能從高溫物體傳到低溫物體，但不能）熱量能從高溫物體傳到低溫物體，但不能 從低溫物體傳到高溫物體；從低溫物體傳到高溫物體；（B）功可以全部變?yōu)闊?，但熱不能全部變?yōu)楣?；）功可以全部變?yōu)闊?/p>

5、，但熱不能全部變?yōu)楣?；（C）氣體能夠自由膨脹，但不能自由壓縮；）氣體能夠自由膨脹，但不能自由壓縮；（D）有規(guī)則運動的能量能夠變?yōu)闊o規(guī)則運動的能）有規(guī)則運動的能量能夠變?yōu)闊o規(guī)則運動的能 量，但無規(guī)則運動的能量不能夠變?yōu)橛幸?guī)則量，但無規(guī)則運動的能量不能夠變?yōu)橛幸?guī)則 運動的能量。運動的能量。 2021/6/168 B 7. 一定量理想氣體，沿著圖中直線狀態(tài)從一定量理想氣體，沿著圖中直線狀態(tài)從 a 變變到狀態(tài)到狀態(tài) b ，則在此過程中，則在此過程中 （A） 氣體對外作正功，向外界放出熱量；氣體對外作正功，向外界放出熱量； （B） 氣體對外作正功，從外界吸熱；氣體對外作正功，從外界吸熱； （C） 氣體對

6、外作負功，向外界放出熱量；氣體對外作負功，向外界放出熱量； （D） 氣體對外作正功，內(nèi)能減少。氣體對外作正功，內(nèi)能減少。 0021WQETT2021/6/169 D （A）凈功增大，效率提高；）凈功增大，效率提高； （B）凈功增大，效率降低；）凈功增大，效率降低；（C）凈功和效率都不變；）凈功和效率都不變； （D）凈功增大，效率不變）凈功增大，效率不變121TTWWdcababcd8. 如圖，一卡諾機由原來采用循環(huán)過程如圖，一卡諾機由原來采用循環(huán)過程 a b c d a 改為采用循環(huán)過程改為采用循環(huán)過程 ，則循環(huán)過程，則循環(huán)過程 的的dacabpVabcdT1T2bc2021/6/1610傳熱

7、傳熱做功做功溫度的變化溫度的變化過程過程填空題填空題1. 要使一熱力學系統(tǒng)的內(nèi)能增加，可以通過要使一熱力學系統(tǒng)的內(nèi)能增加，可以通過 或或 兩種方式，或者兩種兩種方式，或者兩種 方式兼用來完成。方式兼用來完成。理想氣體的狀態(tài)發(fā)生變理想氣體的狀態(tài)發(fā)生變 化時化時，其內(nèi)能的增量只決定于，其內(nèi)能的增量只決定于 ，而與，而與 無關(guān)。無關(guān)。 2021/6/1611124.7-84.352 一氣缸內(nèi)儲有一氣缸內(nèi)儲有 10 mol 單原子分子理想氣體，單原子分子理想氣體，在壓縮過程中，外力做功在壓縮過程中，外力做功 209 J，氣體溫度升高，氣體溫度升高 1 K，則氣體內(nèi)能的增量，則氣體內(nèi)能的增量 E 為為

8、J，吸收的熱量吸收的熱量 Q 為為 J。J7 .124131. 82310EJ384J209J7 .124.-)(-WEQ2021/6/1612 1/2 23. 16 g 氧氣在氧氣在 400 K 溫度下等溫壓縮，氣溫度下等溫壓縮，氣體放出的熱量為體放出的熱量為 1152 J ，則被壓縮后的氣體，則被壓縮后的氣體的體積為原體積的的體積為原體積的 倍，而壓強為原來倍，而壓強為原來壓強的壓強的 倍。倍。12121225 . 0ln40031. 832161152ppVVVVQ2021/6/16134一定量的氧氣，經(jīng)絕熱壓縮過程，體積變?yōu)橐欢康难鯕?，?jīng)絕熱壓縮過程，體積變?yōu)樵瓉淼奈宸种?，若初始?/p>

9、度為原來的五分之一，若初始溫度為 ，壓強為，壓強為 ，則壓縮后的壓強為，則壓縮后的壓強為 ，溫度，溫度1 為為 K。 C27atmatmCpV41411.5VpV9.52CTV1141141300.5VTV5712021/6/16145某理想氣體在某理想氣體在 p-V圖上等溫線與絕熱線相交于圖上等溫線與絕熱線相交于A點，如圖。已知點，如圖。已知 A點的壓強點的壓強 ，體，體積積 ，而且，而且 A點處等溫線斜率與絕點處等溫線斜率與絕熱線斜率之比為熱線斜率之比為0.714?，F(xiàn)使氣體從?，F(xiàn)使氣體從 A點絕熱膨脹點絕熱膨脹至至B點，其體積點，其體積 ，B點處的壓強點處的壓強為為 。Pa10251p33

10、1m105 . 0V332m101Vp V OBA1V2V1pCpVVpVpddCpV VpVpdd4171401./411221.VVpp7.58104Pa2021/6/16156一定量的理想氣體從同一初態(tài)一定量的理想氣體從同一初態(tài)A出發(fā)，分別經(jīng)出發(fā)，分別經(jīng)歷等壓、等溫、絕熱三種過程由體積歷等壓、等溫、絕熱三種過程由體積V1膨脹到膨脹到V2。在上述三種過程中，在上述三種過程中， 過程對外作功最多；過程對外作功最多； 過程對外作功最少，過程對外作功最少， 過程內(nèi)能過程內(nèi)能增加；增加； 過程內(nèi)能減少。過程內(nèi)能減少。等壓等壓等壓等壓絕熱絕熱絕熱絕熱00ACADEQWEQ2021/6/1616卡諾卡

11、諾25%7. 以一定量的理想氣體作為工作物質(zhì)，在以一定量的理想氣體作為工作物質(zhì)，在 P - T圖中經(jīng)圖示的循環(huán)過程。圖中圖中經(jīng)圖示的循環(huán)過程。圖中a b及及 c d為為兩個絕熱過程，則循環(huán)過程為兩個絕熱過程，則循環(huán)過程為 循環(huán)，循環(huán)，其效率為其效率為 。pT（K）dcba300400%254003001112TT2021/6/1617320 K8. 一卡諾熱機在每次循環(huán)中都要從溫度為一卡諾熱機在每次循環(huán)中都要從溫度為 400 K 的高溫熱源吸熱的高溫熱源吸熱 418 J ，向低溫熱源放，向低溫熱源放熱熱 334.4 J ，低溫熱源的溫度為，低溫熱源的溫度為 。如如果將上述卡諾熱機的每次循環(huán)都逆

12、向地進行，果將上述卡諾熱機的每次循環(huán)都逆向地進行，從原則上說，它就成了一部致冷機，則該逆向從原則上說，它就成了一部致冷機，則該逆向卡諾循環(huán)的致冷系數(shù)為卡諾循環(huán)的致冷系數(shù)為 。 K3204184 .3341400122TT4320400320212TTTe42021/6/1618計算題計算題 11mol 氫氣，在壓強為氫氣，在壓強為 1 atm ，溫度為，溫度為 20 oC 時，時，體積為體積為V0 . 現(xiàn)使氫氣分別經(jīng)如下過程到達同一末態(tài)?，F(xiàn)使氫氣分別經(jīng)如下過程到達同一末態(tài)。（1）先保持體積不變，加熱使其溫度升高到）先保持體積不變，加熱使其溫度升高到80 oC，然后令其作等溫膨脹，直至體積變?yōu)樵?/p>

13、體積的兩倍；然后令其作等溫膨脹，直至體積變?yōu)樵w積的兩倍；（2）先使其作等溫膨脹至體積為原體積的兩倍，）先使其作等溫膨脹至體積為原體積的兩倍， 然后保持體積不變，加熱到然后保持體積不變，加熱到 80 oC . 試分別求出上述兩個過程中氣體的吸熱，做功和內(nèi)試分別求出上述兩個過程中氣體的吸熱，做功和內(nèi)能的增量，并作出能的增量，并作出 P-V 圖（氫氣可視為理想氣體）。圖（氫氣可視為理想氣體）。 2021/6/1619Vp20 C 80 C 2021/6/1620解解（1）等容過程等容過程等溫過程等溫過程01WJTTCMmEQV5 .1246208031. 8251121102EJ3 .2033ln

14、8027331. 812lnd22222VVRTMmVpWQVVJ3 .203321WWWJ8 . 93273 .20335 .124621QQQJ5 .1246E2021/6/1621（2）等溫過程等溫過程等容過程等容過程03EJ7 .16872ln2027331. 812ln133VVRTMmWQ04WJ5 .1246208031. 8251144TTCMmEQ2VJ7 .168743WWWJ2 .29345 .12467 .168743QQQJ5124643.EEE 2021/6/16222. 一定量的單原子分子理想氣體，從一定量的單原子分子理想氣體，從A態(tài)出發(fā)經(jīng)過等壓過態(tài)出發(fā)經(jīng)過等壓過

15、程膨脹到程膨脹到B態(tài)，又經(jīng)過絕熱過程膨脹到態(tài)，又經(jīng)過絕熱過程膨脹到C態(tài)，如圖所示。態(tài)，如圖所示。試求這全過程中，該氣體對外所做的功、內(nèi)能的增量以及試求這全過程中，該氣體對外所做的功、內(nèi)能的增量以及吸收的熱量。吸收的熱量。 P/atmV/m31428ABC解解全過程：全過程：CCBBVpVp3m49. 3BVJ109 .14)(25)(5AABBABPABVpVpTTCMmQJ109 .145ABBCQQQ由圖得，由圖得，CATT 0EJ109 .145EQW2021/6/16233. 圖所示，有一定量的理想氣體，從初狀態(tài)圖所示，有一定量的理想氣體，從初狀態(tài) a（P1,V1）開始，經(jīng)過一個等容過

16、程達到壓強為）開始，經(jīng)過一個等容過程達到壓強為P1/4 的的 b 態(tài)，再經(jīng)過一個等壓過程達到狀態(tài)態(tài)，再經(jīng)過一個等壓過程達到狀態(tài) c ，最后經(jīng)過等溫過程而完成一個循環(huán)。求該循環(huán)最后經(jīng)過等溫過程而完成一個循環(huán)。求該循環(huán)過程中系統(tǒng)對外做的功過程中系統(tǒng)對外做的功 A 和吸收的熱量和吸收的熱量 Q .2021/6/1624解：設狀態(tài)解：設狀態(tài) c 的體積為的體積為V2 , 由于由于a , c 兩狀態(tài)的溫度相同兩狀態(tài)的溫度相同在在 b c 等壓過程中功等壓過程中功故故12211144VVVpVp循環(huán)過程循環(huán)過程WQE,0而在而在 a b 等容過程中功等容過程中功01W11111121243444VpVVpVVpW2021/6/1625在在 c a 等溫過程中功等溫過程中功4lnln11113VpVVVpW21系統(tǒng)對外作功系統(tǒng)對外作功 11321ln43Vp4WWWW凈熱量為凈熱量為 114ln43VpWQ2021/6/1626設燃氣渦輪機內(nèi)的理想氣體作如圖所示的循環(huán)過程，設燃氣渦輪機內(nèi)的理想氣體作如圖所示的循環(huán)過程，其中其中 1 2 ，3 4 為絕熱過程；為絕熱過程；2 3