熱學期考試題

1、一、填空題（每小題3分，共24分）1理想氣體微觀模型為（1）分子本身的大小比起它們之間的平均距離可忽略不計 ；（2）除了短暫的碰撞過程外，分子間的相互作用可忽略 ；（3）分子間及分子與器壁間的碰撞是完全彈性的 。2可逆卡諾循環(huán)是由兩個 _等溫_過程和兩個_絕熱_ 過程組成的。3氮氣為剛性分子組成的理想氣體，其分子的平動自由度數(shù)為_3_；轉(zhuǎn)動自由度數(shù)為_2_；分子內(nèi)原子間的振動自由度數(shù)為_0_。（氮氣為雙原子分子）4質(zhì)量相同的兩種理想氣體，體積之比為1:2，摩爾質(zhì)量之比為2:3，溫度相同，則兩氣體的壓強之比為： 4:3 。5是分子速度分布函數(shù), 寫出下列各式的物理意義： 表示速率在v1-v2之間

2、的分子數(shù) f(v)dv: 表示v-v+dv范圍內(nèi)分子所占總分之數(shù)的百分比 。二、選擇題(每小題3分，共24分)1. 兩個相同的容器都裝有氧氣，以一玻璃管相通，管中用一水銀滴作活塞，當左邊容器的溫度為0而右邊為10時，水銀滴剛好在玻動管的中央而維持平衡，如果左邊升到20，而右邊升到40，則水銀滴將作怎樣移動 A、向右 B、向左 C、不動2. 兩容器分別貯有氫氣和氧氣，如果壓強、體積和溫度都相同，則它們的分子的速率分布是否相同？A、相同 B、不同 C、不確定3.某種剛性雙原子分子的理想氣體處于溫度為T的平衡態(tài)下，若不考慮振動自由度，則該分子的平均總能量為 A、 B、 C、 D、4.如圖所

3、示為處于同溫度，兩種氣體狀態(tài)下的速率分布曲線，則 A.曲線1為氧氣（若為同一種氣體，不同溫度,則2表示溫度較高）B.曲線1為氫氣C.無法判斷5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（均看做剛性分子），它們的壓強和溫度都相等，現(xiàn)將10J的熱量傳給氫氣，使氫氣的溫度升高，如果使氦氣溫度升高相同的溫度，則應向氦氣傳遞的熱量是 氦氣（單原子氣體）內(nèi)能為3nRT/2,氫氣（雙原子氣體）為5nRT/2，n為物質(zhì)的量 A12J B10J C6J D2J6一定量的真實氣體向真空絕熱自由膨脹，體積由V1增至V2，在此過程中氣體的 A內(nèi)能不變，溫度增加 B內(nèi)能不變，溫度不變，（熵增加）C內(nèi)能不變

4、，溫度降低 D內(nèi)能增加，溫度增加7. 設高溫熱源的熱力學溫度是低溫熱源的熱力學溫度的n倍，則理想氣體在一次可逆卡諾循環(huán)中，傳給低溫熱源的熱量是從高溫熱源吸取熱量的 C 8. 如圖表示的兩個卡諾循環(huán)，第一個沿ABCDA進行，第二個沿進行，這兩個循環(huán)的效率1和2的關系及這兩個循環(huán)所作的凈功W1和W2的關系是 (A) 1 <2，W1 =W2 (B) 1 >2，W1 =W2(C) 1 =2，W1>W2 (D) 1 =2，W1<W2三、判斷題（判斷下列各小題，正確的在題后括號內(nèi)打""，錯的打"×"。1、（理想氣體）物體內(nèi)能僅是溫度

5、的函數(shù)，與體積無關。 ( × )2、定體變化（等壓過程）氣體吸收熱量等于系統(tǒng)焓的增量。 （ × ） 3、使原子與原子或分子與分子結(jié)合起來的作用力成為化學鍵，按結(jié)合能的大小可以分為強健和弱鍵，氫鍵屬于弱鍵 ( 對 )4、氣、液、固三相共存狀態(tài)溫度稱為（三相點）臨界溫度。（氣液兩相共存的溫度為臨界溫度（× ）5、正循環(huán)過程系統(tǒng)從外界吸收熱量大于系統(tǒng)向外界放出的熱量，外界對系統(tǒng)做功。 ( 對 )6、理想氣體壓強僅與單位體積內(nèi)的分子數(shù)密度和氣體溫度有關（理想氣體的壓強P決定于單位體積內(nèi)的分子數(shù)n和分子的平均平動動能 ） （ × ） 7、卡諾循環(huán)效率只與高低溫熱源

6、溫度相關 （ × ） 8、在P-V圖上，絕熱線比等溫線絕熱線陡些。 （ 對 ）9、決定一個物體的位置所需的獨立坐標數(shù)，稱為這個物體的自由度 （ 對 ）10、節(jié)流過程為等焓過程，若焦湯系數(shù)小于0，則節(jié)流后溫度升高，稱為節(jié)流負效應 （ 對 ）四、計算證明題（42分）1.(10分)截面積為1.0 的粗細均勻的U形管，其中裝有水銀，高度如圖所示。今將左側(cè)的上端封閉，右端與真空泵相接，抽空后左側(cè)的水銀將下降多少？設空氣的溫度保持不變，壓強為750mmHg.解：根據(jù)靜力平均條件，右端與大氣相接時，左端的空氣壓強為大氣壓；當右端與真空泵相接時，左端空氣壓強為 （兩管水銀柱高度差）設左端水銀柱下降

7、   常數(shù)   即 整理得 ： （舍去）2. (10分)一容器內(nèi)貯有氧氣，其壓強為，溫度為t=27,（可視為理想氣體）求：（或 ）（1）單位體積內(nèi)的分子數(shù) （2）氧氣的密度 （3）氧分子的質(zhì)量(4) 分子間的平均距離；(5) 分子的平均平動能?！荆?）0.016Kg的氧氣的內(nèi)能（常溫下不考慮振動能）】解：(1) P=nKT n=m-3(2) (3)m氧=g(4) 設分子間的平均距離為d，并將分子看成是半徑為d/2的球，每個分子的體積為v0。V0=cm(5)分子的平均平動能為：（爾格）3.（12分）如本題圖，一除底部外都是絕熱的氣筒，被一隔板隔成體積相等的

8、兩部分A和B，其中各盛有1mol的氦氣，初始溫度皆為0，壓強為1atm。氣筒頂部是活塞，其上壓強始終保持p0=1atm.今將332.4焦耳的熱量緩慢地供給氣體，在下列兩種情況下求A,B兩部分P,V,T的變化：(設氦氣可看作理想氣體，且)(1).隔板固定而導熱。(2).隔板可自由滑動且絕熱。例：圖5-21有一除底部外都是絕熱的氣筒，被一位置固定的導熱板隔成相等的兩部分A和B，其中各盛有一摩爾的理想氣體氮。今將80cal 的熱量緩慢地同底部供給氣體，設活塞上的壓強始終保持為1.00atm,求A部和B部溫度的改變以及各吸收的熱量(導熱板的熱容量可以忽略).     若將位置固定的導熱板換成可以自由滑動的絕熱隔板,重復上述討論.解：(1)導熱板位置固定經(jīng)底部向氣體緩慢傳熱時，A部氣體進行的是準靜態(tài)等容過程，B部進行的是準表態(tài)等壓過程。由于隔板導熱，A、B兩部氣體溫度始終相等，因而以  （2）絕熱隔板可自由滑動B部在1大氣壓下整體向上滑動，體積保持不變且絕熱，所以溫度始終不變。A