大學(xué)物理題庫(kù)熱力學(xué)

1、熱力學(xué)選擇題1、在氣缸中裝有一定質(zhì)量的理想氣體，下面說(shuō)法正確的是：（ ）（A）傳給它熱量，其內(nèi)能一定改變。（B）對(duì)它做功，其內(nèi)能一定改變。（C）它與外界交換熱量又交換功，其內(nèi)能一定改變。（D）以上說(shuō)法都不對(duì)。（3分） 答案：D2、理想氣體在下述過(guò)程中吸收熱量的是（ ）（A）等容降壓過(guò)程 （B）等壓壓縮過(guò)程 （C）絕熱膨脹過(guò)程 （D）等溫膨脹過(guò)程（3分） 答案：D3、理想氣體卡諾循環(huán)過(guò)程的兩條絕熱線下的面積大小分別為和，二者的關(guān)系是（ ）（A） （B） （C）S1 =S2 （D）不能確定（3分） 答案：C4、有兩個(gè)可逆的卡諾循環(huán)，ABCDA和，二者循環(huán)線包圍的面積相等，如圖所示。設(shè)循環(huán)ABCDA

2、的熱效率為，每次循環(huán)從高溫?zé)嵩次諢崃縌，循環(huán)的熱效率為，每次循環(huán)從高溫?zé)嵩次諢崃?，則（ ）（A） （B） （C） （D）（3分） 答案：B5、一定量的理想氣體，分別經(jīng)歷如圖所示的abc 過(guò)程（圖中虛線ac 為等溫線）和 def 過(guò)程（圖中虛線 df 為絕熱線）。試判斷這兩種過(guò)程是吸熱還是放熱（ ）（A）abc 過(guò)程吸熱，def 過(guò)程放熱。（C）abc 過(guò)程和 def 過(guò)程都吸熱。（B）abc 過(guò)程放熱 def 過(guò)程吸熱 （D）abc過(guò)程和 def 過(guò)程都放熱。（3分）答案：A6、對(duì)于理想氣體系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，在下列過(guò)程中，哪個(gè)過(guò)程系統(tǒng)所吸收的熱量、內(nèi)能的增量和對(duì)外做得功三者均為負(fù)值？( )（A）等

3、容降壓過(guò)程。 (B) 等溫膨脹過(guò)程。 (C) 絕熱膨脹過(guò)程。 (D) 等壓壓縮過(guò)程。 （3分） 答案：D7、關(guān)于可逆過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是（ ）（A）可逆過(guò)程就是可以反向進(jìn)行的過(guò)程。（B）凡是可以反向進(jìn)行的過(guò)程均為可逆過(guò)程。（C）可逆過(guò)程一定是準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程。（D）準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程一定是可逆過(guò)程。（3分） 答案：C8、下面正確的表述是（ ） (A) 功可以全部轉(zhuǎn)化為熱，但熱不能全部轉(zhuǎn)化為功。（B）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。（C）開爾文表述指出熱功轉(zhuǎn)換的可逆性。（D）克勞修斯表述指出了熱傳導(dǎo)的不可逆性。（3分） 答案：D9、一臺(tái)工作于溫度分別為327 和27 的高溫?zé)嵩磁c

4、低溫源之間的卡諾熱機(jī)，每經(jīng)歷一個(gè)循環(huán)吸熱2 000 J，則對(duì)外作功()(A) 2 000J(B) 1 000J(C) 4 000J(D) 500J（3分） 答案：B10、“理想氣體和單一熱源接觸作等溫臌脹時(shí)，吸收的熱量全部用來(lái)對(duì)外作功?！睂?duì)此說(shuō)法，有如下幾種評(píng)論，哪種是正確的()（A）不違反熱力學(xué)第一定律，但違反熱力學(xué)第二定律 （B）不違反熱力學(xué)第二定律，但違反熱力學(xué)第一定律（C）不違反熱力學(xué)第一定律，也不違反熱力學(xué)第二定律 （D）違反熱力學(xué)第二定律，也違反熱力學(xué)第二定律（3分）答案：C熱力學(xué)簡(jiǎn)答題1、一條等溫線和一條絕熱線有可能相交兩次嗎?為什么？（3分） 答案：不可能。(1分)反證法：若兩

5、條曲線有兩個(gè)交點(diǎn)，則組成閉合曲線而構(gòu)成了一循環(huán)過(guò)程，這循環(huán)過(guò)程只有吸熱，無(wú)放熱，且對(duì)外做正功，熱機(jī)效率為100，違背了熱力學(xué)第二定律(2分)2、所謂第二類永動(dòng)機(jī)是指什么？它不可能制成是因?yàn)檫`背了什么關(guān)系？（3分） 答案：第二類永動(dòng)機(jī)：從單一熱源吸熱并全部變?yōu)楣?。?分）違背熱力學(xué)第二定律，所以無(wú)法造成。（2分）3、一卡諾機(jī)，將它作熱機(jī)使用時(shí)，如果工作的兩熱源的溫度差愈大，則對(duì)做功就愈有利；如將它當(dāng)作制冷機(jī)使用時(shí)，如果兩熱源的溫度差愈大，對(duì)于制冷機(jī)是否也愈有利？為什么？（3分） 答案：對(duì)致冷是不利的。（1分）卡諾熱機(jī)：所以溫差越大，就越小，就越大；但是對(duì)于制冷機(jī)：卡諾逆循環(huán)的致冷系數(shù)：，溫差越大

6、，則 越小，提取同樣的熱量，則所需作功也越多，對(duì)致冷是不利的。（2分）4、有人想像了一個(gè)個(gè)理想氣體的循環(huán)過(guò)程，在理論上可以實(shí)現(xiàn)嗎？為什么？（3分） 答案：不能實(shí)現(xiàn)。-1分 因?yàn)樵撗h(huán)過(guò)程將系統(tǒng)所吸收的熱量完全用于對(duì)外做功，而不引起其他變化，違背了熱力學(xué)第二定律。-2分5、有人認(rèn)為：“在任意絕熱過(guò)程中，只要系統(tǒng)與外界之間沒(méi)有熱量傳遞，系統(tǒng)溫度就不會(huì)變化” 。此說(shuō)法對(duì)嗎？為什么？（3分）答案：不對(duì)。-1分根據(jù)熱力學(xué)第一定律，當(dāng)系統(tǒng)在絕熱條件下，完全可以通過(guò)做功這種方式來(lái)改變系統(tǒng)的內(nèi)能，從而改變系統(tǒng)的溫度。-2分熱力學(xué)填空題1、熱力學(xué)第二定律的開爾文表述是 。（3分） 答案：不可能從單一熱源吸收熱量

7、并使之完全變?yōu)楣Χ划a(chǎn)生其它影響不可能使熱量從低溫物體傳遞給高溫物體而不產(chǎn)生其它影響2、熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述是 。（3分） 答案：不可能把熱量從低溫物體傳到高溫物體而不引起外界的變化。3、某容器貯有10mol的單原子理想氣體，在壓縮過(guò)程中外界做功200J，氣體升溫1K，則此過(guò)程中氣體內(nèi)能增量為 ，外界傳給氣體的熱量為 。（3分） 答案：124.7J -75.3J4、一定質(zhì)量的雙原子分子理想氣體，從狀態(tài)A，經(jīng)歷如圖所示的直線過(guò)程變到狀態(tài)B，則該過(guò)程中系統(tǒng)所做的功為 ，內(nèi)能增量為 。（3分） 答案：12J -15J5、如圖所示，兩個(gè)連接在一起的循環(huán)過(guò)程，則循環(huán)總凈功 零。（填大于、小于或等

8、于）（3分） 答案：小于零6、某一系統(tǒng)的狀態(tài)變化時(shí)，其內(nèi)能的改變量只決定于 ，而與 無(wú)關(guān)。（3分） 答案：溫度 過(guò)程7、某理想氣體等溫壓縮到給定體積時(shí)外界對(duì)氣體做功，又經(jīng)絕熱膨脹回原來(lái)體積時(shí)氣體對(duì)外做功，則整個(gè)過(guò)程中，氣體從外界吸收熱量 ，內(nèi)能增加 。（3分） 答案： 8、質(zhì)量為m，摩爾質(zhì)量為M等壓摩爾熱容為的理想氣體，經(jīng)歷了一個(gè)等壓過(guò)程后，溫度增量為T，則內(nèi)能增量為 。（3分） 答案： 9、已知1 mol 的某理想氣體（可視為剛性分子），在等壓過(guò)程中溫度升高1K，內(nèi)能增加了20.78J,則氣體對(duì)外做功為 ，氣體吸收的熱量為 。（3分）答案：8.31J 29.09J10、一定量的理性氣體，從同

9、一狀態(tài)開始把其容積由壓縮到，分別經(jīng)理以下三種過(guò)程：（1）等壓過(guò)程；（2）等溫過(guò)程；（1）絕熱過(guò)程。其中： 過(guò)程外界對(duì)氣體做功最多； 過(guò)程其體內(nèi)能減小最多。（3分） 答案：絕熱 等壓11、在常壓下，把一定量的理想氣體溫度升高50，需要160J的熱量。在體積不變的情況下，把此氣體的溫度降低100，將放出240J的熱量，則此氣體分子的自由度是 。（3分） 答案：612、常溫常壓下，一定量的某種理想氣體（可視為剛性分子，自由度為i）在等壓過(guò)程中吸熱為Q，對(duì)外做功為A，內(nèi)能增加為，則 ， 。（3分） 答案：2/(i+2) i/(i+2) 13、在相同的溫度和壓強(qiáng)下，各為單位體積的氫氣（視為則性雙原子分子

10、氣體）與氦氣的內(nèi)能之比為 。各為單位質(zhì)量的氫氣與氦氣的內(nèi)能之比為 （3分）答案：5:314、在一絕熱容器內(nèi)，將不同溫度的同種氣體混合時(shí)，這是一個(gè)熱力學(xué) 逆過(guò)程。（3分）答案：不可15、理想氣體絕熱膨脹時(shí)，溫度 。而理想氣體絕熱真空自由膨脹時(shí)，溫度 。 （3分） 答案：降低不變16、氣缸內(nèi)儲(chǔ)有的空氣，溫度為,若維持壓強(qiáng)不變，而使空氣的體積膨脹到原體積的3倍，則空氣膨脹時(shí)所做的功 。（3分） 答案：9972J17、一定量的空氣，吸收了的熱量，并保持在下膨脹，體積從增加到，空氣對(duì)外做的功為 。（3分） 答案：18、一定量的空氣，吸收了的熱量，并保持在下膨脹，體積從增加到，空氣的內(nèi)能的改變量為 。（3

11、分） 答案：19、的水蒸氣自加熱升溫到，在等體過(guò)程中，吸收的熱量為 。（已知水蒸氣的定體摩爾熱容）（3分） 答案：20、的水蒸氣自加熱升溫到，在等壓過(guò)程中，吸收的熱量為 。（已知水蒸氣的定壓摩爾熱容）（3分） 答案：熱力學(xué)計(jì)算題1、一卡諾熱機(jī)，工作于溫度分別為27和127的兩個(gè)熱源之間，熱機(jī)在正向循環(huán)中從高溫?zé)嵩次諢崃?000J，問(wèn)該熱機(jī)向低溫?zé)嵩捶懦鰺崃慷嗌?？?duì)外做多少功？（10分） 答案：解：卡諾熱機(jī)的熱效率為 .(4分) (熱機(jī)向低溫?zé)嵩捶艧?.(3分) （熱機(jī)對(duì)外做功）.(3分)2、如圖所示，系統(tǒng)從狀態(tài)A沿ABC 變化到狀態(tài)C的過(guò)程中，外界有326J的熱量傳遞給系統(tǒng)，同時(shí)系統(tǒng)對(duì)外作功

12、126J.當(dāng)系統(tǒng)從狀態(tài)C沿另一曲線CA返回到狀態(tài)A時(shí)，外界對(duì)系統(tǒng)作功為52J，則此過(guò)程中系統(tǒng)是吸熱還是放熱？傳遞熱量是多少？（10分）答案：解:系統(tǒng)經(jīng)ABC 過(guò)程所吸收的熱量及對(duì)外所作的功分別為 , .(2分)由熱力學(xué)第一定律.(2分) 過(guò)程：，.(3分).(2分)式中負(fù)號(hào)表示系統(tǒng)向外界放熱.(1分)難3、1mol單原子分子理想氣體的循環(huán)過(guò)程的T-V圖如圖所示，其中c點(diǎn)的溫度為，試求：（1）ab,bc,ca各個(gè)過(guò)程系統(tǒng)吸收的熱量；（2）經(jīng)一循環(huán)系統(tǒng)所作的凈功；（3）循環(huán)的效率。（10分）答案：解:單原子分的自由度為。從圖可知，ab是等壓過(guò)程，解得，.(1分)（1） （放熱）.(2分) （吸熱）

13、.(2分) （吸熱）.(2分)（2）這一循環(huán)過(guò)程中總吸熱為：總放熱為： 凈功為：.(2分)（3）.(1分)4、1mol 氫氣在溫度為300，體積為0.025m3 的狀態(tài)下，經(jīng)過(guò)(1)等壓膨脹，(2)等溫膨脹，氣體的體積都變?yōu)樵瓉?lái)的兩倍.試分別計(jì)算這兩種過(guò)程中氫氣對(duì)外作的功以及吸收的熱量.（10分）答案：解:(1) 等壓膨脹.(2分).(3分)(2) 等溫膨脹.(2分)等溫過(guò)程，所以.(3分)5、如圖所示，使1mol 氧氣(1) 由A 等溫地變到B；(2) 由A 等體地變到C，再由C 等壓地變到B.試分別計(jì)算氧氣所作的功和吸收的熱量.（10分） 答案：(1) 沿AB 作等溫膨脹的過(guò)程中，系統(tǒng)作功

14、.(2分)在等溫過(guò)程中，氧氣吸收的熱量為QABWAB2.77 ×103.(2分)(2) 沿A 到C 再到B 的過(guò)程中系統(tǒng)作功和吸熱分別為WACBWACWCBWCBpC (VB VC )2.0×103.(3分) QACBWACB2.0×103 .(3分)難6、圖()是某單原子理想氣體循環(huán)過(guò)程的VT 圖，圖中VC 2VA .試問(wèn)：(1) 圖中所示循環(huán)是代表制冷機(jī)還是熱機(jī)？ (2) 如是正循環(huán)(熱機(jī)循環(huán))，求出其循環(huán)效率.（10分） 答案：解:(1) 將VT 圖轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的pV圖，如圖()所示.圖中曲線行進(jìn)方向是正循環(huán)，即為熱機(jī)循環(huán).(2) 根據(jù)得到的pV 圖可知，AB

15、 為等壓膨脹過(guò)程，為吸熱過(guò)程.BC 為等體降壓過(guò)程，CA 為等溫壓縮過(guò)程，均為放熱過(guò)程.故系統(tǒng)在循環(huán)過(guò)程中吸收和放出的熱量分別為.(5分)CA 為等溫線，有TATC ；AB 為等壓線，且因VC2VA ，則有TA TB /2.對(duì)單原子理想氣體，其摩爾定壓熱容Cp，m 5R/2，摩爾定容熱容CV，m 3R/2.故循環(huán)效率為.(5分)7、一卡諾熱機(jī)的低溫?zé)嵩礈囟葹?，效率為40，若要將其效率提高到50，問(wèn)高溫?zé)嵩吹臏囟刃杼岣叨嗌伲浚?0分） 答案：解:設(shè)高溫?zé)嵩吹臏囟确謩e為、,則有， .(4分)， .(4分)其中T2 為低溫?zé)嵩礈囟?由上述兩式可得高溫?zé)嵩葱杼岣叩臏囟葹?(2分)8、有一以理想氣體為

16、工作物質(zhì)的熱機(jī)，其循環(huán)如圖所示，試證明熱（10分） 答案：證該熱機(jī)循環(huán)的效率為.(3分)其中QBC m/MCp,m (TCTB )，.(2分)QCA m/MCV,m (TATC )， .(2分)則上式可寫為.(1分)在等壓過(guò)程BC 和等體過(guò)程CA 中分別有TB/V1 TC/V2,TA/P1 TC /P2, .(1分)代入上式得.(1分)難9、一定量的理想氣體，經(jīng)歷如圖所示的循環(huán)過(guò)程.其中AB 和CD 是等壓過(guò)程，BC和DA是絕熱過(guò)程.已知B點(diǎn)溫度TBT1,C點(diǎn)溫度TCT2.(1) 證明該熱機(jī)的效率1T2/T1 ，(2) 這個(gè)循環(huán)是卡諾循環(huán)嗎？（10分）答案：解：-(2分) -(1分) -(1分)-(1分) 與求證的結(jié)果比較，只需證得.為此，對(duì)AB、CD、BC、DA 分別列出過(guò)程方程如下VA /TA VB /TB VC /TC VD /TD .(2分)聯(lián)立求解上述各式，可證得1TC/TB1T2/T1 . (1分)(2)該循環(huán)不是卡諾循環(huán).(2分)10、如圖所示，一定量的理想氣體經(jīng)歷