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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上大學(xué)物理學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)一、選擇題13-1如圖所示,bca為理想氣體的絕熱過程,b1a和b2a是任意過程,則上述兩過程中氣體做功與吸收熱量的情況是 ( )(A)b1a過程放熱、作負(fù)功,b2a過程放熱、作負(fù)功;(B)b1a過程吸熱、作負(fù)功,b2a過程放熱、作負(fù)功;(C)b1a過程吸熱、作正功,b2a過程吸熱、作負(fù)功;(D)b1a過程放熱、作正功,b2a過程吸熱、作正功。【提示:體積壓縮,氣體作負(fù)功;三個(gè)過程中a和b兩點(diǎn)之間的內(nèi)能變化相同,bca線是絕熱過程,既不吸熱也不放熱,b1a過程作的負(fù)功比b2a過程作的負(fù)功多,由知b2a過程放熱,b1a過程吸熱】13-2如圖,一定量的
2、理想氣體,由平衡態(tài)A變到平衡態(tài)B,且他們的壓強(qiáng)相等,即。問在狀態(tài)A和狀態(tài)B之間,氣體無論經(jīng)過的是什么過程,氣體必然 ( )(A)對(duì)外作正功;(B)內(nèi)能增加;(C)從外界吸熱;(D)向外界放熱。【提示:由于,必有;而功、熱量是過程量,與過程有關(guān)】13-3兩個(gè)相同的剛性容器,一個(gè)盛有氫氣,一個(gè)盛氦氣(均視為剛性理想氣體),開始時(shí)它們的壓強(qiáng)和溫度都相同,現(xiàn)將3 J的熱量傳給氦氣,使之升高到一定的溫度,若氫氣也升高到同樣的溫度,則應(yīng)向氫氣傳遞熱量為 ( )(A); (B); (C); (D)?!咎崾荆旱润w過程不做功,有,而,所以需傳】等溫等溫13-4有人想象了如圖所示的四個(gè)理想氣體的循環(huán)過程,則在理論
3、上可以實(shí)現(xiàn)的是( )等溫等壓【提示:(A) 絕熱線應(yīng)該比等溫線陡,(B)和(C)兩條絕熱線不能相交】13-5一臺(tái)工作于溫度分別為327和27的高溫?zé)嵩磁c低溫?zé)嵩粗g的卡諾熱機(jī),每經(jīng)歷一個(gè)循環(huán)吸熱2000J,則對(duì)外做功( )(A); (B); (C); (D)?!究ㄖZ熱機(jī)的效率為,可求得,則】13-6根據(jù)熱力學(xué)第二定律( )(A)自然界中的一切自發(fā)過程都是不可逆的;(B)不可逆過程就是不能向相反方向進(jìn)行的過程;(C)熱量可以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;(D)任何過程總是沿熵增加的方向進(jìn)行。【(A)正確;(B)少“不引起其他變化”;(C)想想空調(diào)和冰箱熱量;(D)少“孤立
4、系統(tǒng)”條件】7如圖所示為一定量的理想氣體的pV圖,由圖可得出結(jié)論 ( )(A)是等溫過程;(B);(C); (D)?!咎崾荆旱葴鼐€是一條有關(guān)原點(diǎn)對(duì)稱的反比例函數(shù)曲線】13-2對(duì)于室溫下定體摩爾熱容的理想氣體,在等壓膨脹的情況下,系統(tǒng)對(duì)外做功與從外界吸收的熱量之比等于 ( )(A); (B); (C); (D)。【提示:等壓膨脹吸熱為,內(nèi)能變化為,所以,功為,則】13-9氣缸內(nèi)儲(chǔ)有2.0的空氣,溫度為27,若使空氣的體積等壓膨脹到原來的3倍,則因?yàn)榭諝舛鴮?duì)外界所作的功為 ( )(A); (B); (C); (D)。【提示:等壓膨脹對(duì)外功為,而等壓變化滿足蓋呂薩克方程,可求出,則】10一定量的理想
5、氣體,處在某一初始狀態(tài),現(xiàn)在要使它的溫度經(jīng)過一系列狀態(tài)變化后回到初始狀態(tài)的溫度,可能實(shí)現(xiàn)的過程為 ( )(A)先保持壓強(qiáng)不變而使它的體積膨脹,接著保持體積不變而增大壓強(qiáng);(B)先保持壓強(qiáng)不變而使它的體積減小,接著保持體積不變而減小壓強(qiáng);(C)先保持體積不變而使它的壓強(qiáng)增大,接著保持壓強(qiáng)不變而使它體積膨脹;(D)先保持體積不變而使它的壓強(qiáng)減小,接著保持壓強(qiáng)不變而使它體積膨脹。【提示:(A)選項(xiàng)溫度一直升高,(B)選項(xiàng)溫度一直降低,(C)選項(xiàng)溫度一直升高】11氣體的定壓摩爾熱容大于定體摩爾熱容,其主要原因是 ( )(A)膨脹系數(shù)不同; (B)溫度不同;(C)氣體膨脹需作功; (D)分子引力不同?!?/p>
6、提示:的原因是定壓時(shí)氣體膨脹做功,但定體時(shí)氣體體積不變不做功】12壓強(qiáng)、體積和溫度都相同(常溫條件)的氧氣和氦氣在等壓過程中吸收了相等的熱量,它們對(duì)外作的功之比為 ( )(A); (B); (C); (D)?!咎崾荆弘p原子分子的氧氣在等壓過程中吸收熱量為,單原子分子的氦氣在等壓過程中吸收熱量為,當(dāng)時(shí),即而,所以】13一摩爾單原子理想氣體,從初態(tài)溫度、壓強(qiáng)、體積,準(zhǔn)靜態(tài)地等溫壓縮至體積,外界需作多少功? ( )(A); (B); (C); (D)?!咎崾荆旱葴剡^程做功為】14對(duì)于理想氣體系統(tǒng)來說,在下列過程中,那個(gè)過程系統(tǒng)所吸收的熱量、內(nèi)能的增量和對(duì)外做功三者均為負(fù)值 ( )(A)等容降壓過程;
7、(B)等溫膨脹過程;(C)等壓壓縮過程;(D)絕熱膨脹過程。【提示:等容過程不做功,等溫過程無內(nèi)能的增量,絕熱過程無熱量傳遞,等壓壓縮過程系統(tǒng)對(duì)外作負(fù)功,溫度降低,向外放熱】13-15如圖所示,一定量的理想氣體經(jīng)歷ACB過程時(shí)吸熱700 J,則經(jīng)歷ACBDA過程時(shí)吸熱為 ( )(A)700 J; (B)700 J;(C)500 J; (D)500 J?!咎崾荆?,表明A、B兩位置等溫,等溫過程無內(nèi)能的增量;為等容過程,不做功,吸收熱量全部使得內(nèi)能增加;為等壓過程,放出熱量,對(duì)外做負(fù)功,同時(shí)內(nèi)能減少,對(duì)外做的負(fù)功為;理想氣體經(jīng)歷BDA過程內(nèi)能不變,對(duì)外做的負(fù)功為,由知,則】13-3“理想氣體和單一
8、熱源接觸做等溫膨脹時(shí),吸收的熱量全部用來對(duì)外做功”。對(duì)此說法,有以下幾種評(píng)論,哪個(gè)正確? ( )(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)第一定律,也違反熱力學(xué)第二定律?!咎崾荆簾崃W(xué)第二定律強(qiáng)調(diào)的是“循環(huán)工作的熱機(jī)”】17在圖上有兩條曲線和,由此可以得出以下結(jié)論: ( )(A)其中一條是絕熱線,另一條是等溫線;(B)兩個(gè)過程吸收的熱量相同;(C)兩個(gè)過程中系統(tǒng)對(duì)外作的功相等;(D)兩個(gè)過程中系統(tǒng)的內(nèi)能變化相同?!咎崾荆褐挥袃?nèi)能是狀態(tài)量】18理想氣體卡諾循環(huán)過程的兩條絕
9、熱線下的面積大?。▓D中陰影部分)分別為和,則兩者的大小關(guān)系為:( )(A);(B);(C);(D)無法確定?!咎崾荆河捎诶硐霘怏w卡諾循環(huán)過程的另兩條是等溫線,所以兩者內(nèi)能變化相同;絕熱過程無吸放熱量,所以功為內(nèi)能變化的負(fù)值,相等】13-4關(guān)于可逆過程和不可逆過程有以下幾種說法:(1)可逆過程一定是準(zhǔn)靜態(tài)過程;(2)準(zhǔn)靜態(tài)過程一定是可逆過程;(3)對(duì)不可逆過程,一定找不到另一過程使系統(tǒng)和外界同時(shí)復(fù)原;(4)非靜態(tài)過程一定是不可逆過程。以上幾種說法,正確的是: ( )(A)(1)(2)(3); (B)(2)(3)(4); (C)(1)(3)(4); (D)(1)(2)(3)(4)。13-5一絕熱容
10、器被隔板分為兩半,一半是為真空,一半為理想氣體,若抽去隔板,氣體將自由膨脹,達(dá)到平衡后 ( )(A)溫度不變,熵增加; (B)溫度升高,熵增加; (C)溫度降低,熵增加; (D)溫度不變,熵不變?!疽姇鳳246頁(yè)例4,氣體自由膨脹不對(duì)外做功,氣體的內(nèi)能也沒有改變,所以溫度不變;但氣體自由膨脹后,不可能自發(fā)的回到原始的一半是真空狀態(tài),所以熵增加】二、填空題1有剛性雙原子分子理想氣體,在等壓膨脹中對(duì)外做功,則其溫度變化 ;從外界吸收的熱量 ?!倦p原子分子內(nèi)能變化為,等壓膨脹中吸熱為,則由熱力學(xué)第一定律,而,有;】2有單原子分子理想氣體,從狀態(tài)變化至狀態(tài),如圖所示,則此過程氣體對(duì)外做功 ;吸收熱量
11、。【氣體對(duì)外做功可由圖的梯形面積求出,有W=;單原子分子內(nèi)能變化為,再由熱力學(xué)第一定律,】13-7如圖所示,一定量理想氣體經(jīng)歷一循環(huán)過程,則該氣體在循環(huán)過程中吸熱和放熱的情況是:12過程: ,23過程: ,31過程: ?!咎崾?,注意到給出的是圖,所以12過程是等壓膨脹,系統(tǒng)吸熱并對(duì)外做功,內(nèi)能增加;23過程是等容降溫,不做功,內(nèi)能減少,系統(tǒng)放熱;31過程是等溫壓縮,系統(tǒng)做負(fù)功,內(nèi)能不變,系統(tǒng)放熱】4如圖所示,一理想氣體系統(tǒng)由狀態(tài)沿到達(dá)狀態(tài),系統(tǒng)吸收熱量,而系統(tǒng)做功為。(1)經(jīng)過過程,系統(tǒng)對(duì)外做功,則系統(tǒng)吸收的熱量Q1= 。(2)當(dāng)系統(tǒng)由狀態(tài)沿曲線返回狀態(tài)時(shí),外界對(duì)系統(tǒng)做功為,則系統(tǒng)吸收的熱量Q
12、2= 。【內(nèi)能為狀態(tài)量,與過程無關(guān),則a到b的內(nèi)能變化與路徑無關(guān),由熱力學(xué)第一定律,可得:。(1);(2)】13-8如圖所示,一定量的空氣由狀態(tài)A沿直線AB變化到狀態(tài)B,則此過程氣體所作的功 ?!救缟项},氣體對(duì)外做功可由圖的梯形面積求出,】13-13一壓強(qiáng)為,體積為的氧氣自27加熱到127,(1)若保持壓強(qiáng)不變,需要熱量為 ,對(duì)外作功為 ;(2)若保持體積不變,需要熱量為 ;,對(duì)外作功為 ?!居煽汕蟪鲅鯕獾臄?shù)為。內(nèi)能變化為,有;等壓過程有,利用知。等容過程氣體不對(duì)外做功,而內(nèi)能是溫度的單值函數(shù),】13-18如圖,使1的氧氣(1)由A等溫地變到B,(1)氧氣所作的功W1= 焦耳,吸收熱量Q1=
13、焦耳;(2)由A等體地變到C,再由C等體地變到B,氧氣所作的功W2= 焦耳,吸收熱量Q2= 焦耳。【(1)等溫過程內(nèi)能變化為0,做功,由知吸收的熱量;AC等容過程,氣體不對(duì)外做功,溫度降低,內(nèi)能減少,對(duì)外放熱;CB等壓過程,溫度升高變回原來的數(shù)值,氣體吸熱膨脹對(duì)外作功,ACB 內(nèi)能不變,對(duì)外作功為CB的等壓過程:,】13-211的氫氣在溫度為300,體積為0.025m3的狀態(tài)下經(jīng)過一個(gè)熱力學(xué)過程變?yōu)樵瓉眢w積的兩倍,(1)若熱力學(xué)過程是等壓膨脹,氫氣吸收的熱量 ,對(duì)外作功 ;(2)若熱力學(xué)過程是等溫膨脹,氫氣吸收的熱量 ,對(duì)外作功 ;(3)若熱力學(xué)過程是絕熱膨脹,氫氣吸收的熱量 ?!荆?)等壓過
14、程,而等壓過程又滿足,有,內(nèi)能變化為所以;(2)等溫過程,;(3)絕熱過程與外界不交換熱量,】9如圖所示,容器中間為隔板,左邊為理想氣體,右邊為真空。今突然抽去隔板,則系統(tǒng)對(duì)外作功 。【氣體自由膨脹不對(duì)外做功,氣體的內(nèi)能也沒有改變,】10有摩爾理想氣體,作如圖所示的循環(huán)過程,其中為半圓弧,為等壓過程,在此循環(huán)過程中氣體凈吸收熱量為 。(填:、或)?!咎睿骸_^程為吸收熱量并對(duì)外做功,內(nèi)能增加,的等壓過程為放出的熱量,內(nèi)能降低。而,為半圓面積,由圖可見,圍成的矩形面積大于半圓面積】11一可逆卡諾機(jī)的高溫?zé)嵩礈囟葹?27,低溫?zé)嵩礈囟葹?7,其每次循環(huán)對(duì)外做的凈功為8000J。則此熱機(jī)的效率為 ,從
15、高溫?zé)嵩次?的熱量。今維持低溫?zé)嵩礈囟炔蛔儯岣吒邷責(zé)嵩吹臏囟?,使其每次循環(huán)對(duì)外做的凈功為10000J,若兩個(gè)卡諾循環(huán)都工作在相同的兩條絕熱線之間。則第二個(gè)熱循環(huán)機(jī)從高溫?zé)嵩次?的熱量,其效率為 ,高溫?zé)嵩吹臏囟葹??!咎崾荆嚎赡婵ㄖZ機(jī)的效率為,可求第一個(gè)空;同時(shí),熱機(jī)的效率為,可求第二個(gè)空。在同樣的絕熱線之間,它們的總熱量相等,所以第三個(gè)空與第二個(gè)空相同;再利用可求第四個(gè)空,不說你也知道怎樣求第五個(gè)空。,】13-9某人每天大約向周圍環(huán)境散發(fā)熱量,若該人體溫為310K,周圍環(huán)境溫度為300K,忽略該人每天進(jìn)食帶到體內(nèi)的熵,則他每天的熵變?yōu)?;周圍環(huán)境每天的熵變?yōu)?;該人與環(huán)境每天的總熵變?yōu)?/p>
16、 ?!咎崾荆簭撵刈兊膯挝豢膳袛囔刈兊墓綖?。所以(因?yàn)槿朔懦鰺崃?,取?fù)值),(因?yàn)榄h(huán)境吸收熱量,取正值),。,】三、計(jì)算題 13-14如圖所示,系統(tǒng)從狀態(tài)A沿ABC變化到狀態(tài)C的過程中,外界有326 J的熱量傳遞給系統(tǒng),同時(shí)系統(tǒng)對(duì)外作功126 J。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52 J,則此過程中系統(tǒng)是吸熱還是放熱?等體等溫等溫等體13-17空氣由壓強(qiáng)為,體積為的狀態(tài)等溫膨脹到壓強(qiáng)為,然后再經(jīng)等壓壓縮到原來的體積。計(jì)算空氣所作的功。13-230.32kg的氧氣作如圖所示的ABCDA循環(huán),設(shè),求循環(huán)的效率。13-24如圖所示是某單原子理想氣體循環(huán)過程的VT圖,圖中,問
17、(1)圖中所示循環(huán)是代表制冷機(jī)還是熱機(jī)?(2)如果是正循環(huán)(熱機(jī)循環(huán)),求出循環(huán)效率。13-25一熱機(jī)低溫?zé)嵩礈囟葹?,效率為40%,若將其效率提高到50%,則高溫?zé)嵩刺岣吡硕嗌伲?3-27一小型熱電廠內(nèi),一臺(tái)利用地?zé)岚l(fā)電的熱機(jī)工作于溫度為227的地下熱源和溫度為27的地表之間,假定該熱機(jī)每小時(shí)能從地下熱源獲取的熱量,則理論上熱機(jī)的最大功率為多少?13-33有定體熱容的理想氣體,從狀態(tài)(、)分別經(jīng)如圖所示的ADB過程和ACB過程,到達(dá)狀態(tài)(、)。問在這兩個(gè)過程中氣體的熵變各為多少?圖中AD是等溫線。等溫線 大學(xué)物理學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)解答一、選擇題B B C D B A C D C D C C A C
18、 D C D C C A三、計(jì)算題 13-14解:熱力學(xué)第一定律:。狀態(tài)A沿ABC變化到狀態(tài)C的過程中,;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),放熱。13-17解:(1)等溫膨脹氣體的內(nèi)能不變,有熱力學(xué)第一定律:。由可知,(也可以用),;(2)等壓壓縮是外界對(duì)氣體作功,則空氣所作的功為。等體等溫等溫等體13-23解:0.32kg的氧氣數(shù)為:。(1)AB為等溫膨脹過程:,有;(2)BC為等體降壓過程:,;(3)CD為等溫壓縮過程:,;(4) DA為等體升溫過程:,;整個(gè)循環(huán)吸熱(不包括放熱)為:所做的總功為:,循環(huán)效率為:。13-24 解:將VT圖轉(zhuǎn)換為PV圖求解。AB為等壓膨脹,BC為等容降壓,CA為等溫壓縮,如圖所示。(1) 可見循環(huán)是順時(shí)針,為熱機(jī)循環(huán);(2)AB為等壓
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