熱學(xué)期末考試試卷

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上熱學(xué)期末考試試題本 題得 分一、選擇題（從下列各題四個(gè)備選答案中選出一個(gè)正確答案，并將其代號(hào)寫在題干前面的括號(hào)內(nèi)。每小題3分，共30分。) C 1、一瓶氦氣和一瓶氮?dú)饷芏认嗤?，分子平均平?dòng)動(dòng)能相同，且它們均處于平衡狀態(tài)，則它們A 溫度相同，壓強(qiáng)相同B 溫度、壓強(qiáng)均不相同C 溫度相同，但氦氣的壓強(qiáng)大于氮?dú)獾膲簭?qiáng)D 溫度相同，但氦氣的壓強(qiáng)小于氮?dú)獾膲簭?qiáng)解：分子平均平動(dòng)動(dòng)能，依題意，兩種氣體溫度相同。 有理想氣體狀態(tài)方程pV=，得氣體密度，依題意， A 2、三個(gè)容器A、B、C中裝有同種理想氣體，其分子密度之比為=4:2:1，方均根速率之比=1:2:4，則其壓強(qiáng)之比為為A.1

2、:2:4 B.4:2:1 C.1:1:1 D.4:1:1/4解：；依題意， C 3、按照麥克斯韋分子速率分布定律具有最概然速率的分子，其動(dòng)能為A1/2kT B.3/2kT C.kT D.3/2RT解：最概然速率；具有的分子的動(dòng)能是： A 4、有A、B兩容積不同的容器，A中裝有單原子理想氣體，B中裝有雙原子理想氣體。若兩種氣體的壓強(qiáng)相同，則這兩種氣體的單位體積內(nèi)的內(nèi)能的關(guān)系為A B. C. D.無(wú)法判斷解：根據(jù)內(nèi)能公式與理想氣體狀態(tài)方程求 D 5、關(guān)于可逆過(guò)程和不可逆過(guò)程的判斷：（1） 可逆熱力學(xué)過(guò)程一定是準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程（2） 準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程一定是可逆過(guò)程（3） 不可逆過(guò)程能就是不能向相反方向進(jìn)行的過(guò)程

3、（4） 凡有摩擦的過(guò)程，一定是不可逆過(guò)程以上4種判斷正確的是A.（1）、（2）、（3） B. （1）、（2）、（4） C. （2）、（4） D.(1)、(4)解：根據(jù)準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程及可逆過(guò)程定義分析；凡有摩擦的過(guò)程都涉及功熱轉(zhuǎn)換這一與熱現(xiàn)象有關(guān)的自然宏觀過(guò)程，而功熱轉(zhuǎn)換一定是不可逆過(guò)程；只有無(wú)摩擦的準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程才是可逆過(guò)程。 C 6、設(shè)dQ一個(gè)微元過(guò)程中所吸收的熱，T表示系統(tǒng)的溫度，為系統(tǒng)從狀態(tài)1到2過(guò)程中的積分，則熱力學(xué)系統(tǒng)的任一兩個(gè)平衡狀態(tài)1和2熵差A(yù). 與系統(tǒng)狀態(tài)變化的具體過(guò)程有關(guān)，由該過(guò)程的積分決定B. 可用任意過(guò)程中的積分表示C. 可用任意可逆過(guò)程中的積分表示D. 可用任意不可逆過(guò)程中的積

4、分表示解：=求熵差時(shí)要注意積分路線必須是連接狀態(tài)1、狀態(tài)2兩平衡狀態(tài)的任意一個(gè)可逆過(guò)程。因?yàn)殪厥菭顟B(tài)函數(shù)，與過(guò)程無(wú)關(guān)，所以利用這種過(guò)程求出的熵差是原過(guò)程的狀態(tài)1、2之間的熵差。 B 7、理想氣經(jīng)歷如圖所示的abc準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程，則該系統(tǒng)對(duì)外做功A，從外界吸收的熱量Q和內(nèi)能的增量E的正負(fù)情況AE>0,Q>0,A<0 B. E>0,Q>0,A>0 C. E>0,Q<0,A<0 D. E<0,Q<0,A>0解：ab是等容過(guò)程，因此在這個(gè)過(guò)程中系統(tǒng)與外界之間沒(méi)有做功。在bc過(guò)程中，系統(tǒng)體積增加對(duì)外做功，故A>0。 理想氣體的內(nèi)能

5、是溫度的單值函數(shù)，其等溫線在p-V圖上是雙曲線，且溫度愈高每條等溫線離開(kāi)p軸、V軸就愈遠(yuǎn)。圖中c點(diǎn)、a點(diǎn)處于不同的等溫線上，因?yàn)椋?D 8、甲說(shuō)：由熱力學(xué)第一定律可證，任何能等于1。乙說(shuō)：熱力學(xué)第二定律可表示為效率等于100的熱機(jī)不可能制成。丙說(shuō)：第一定律可證明任何可逆熱機(jī)的效率都等于1-。丁說(shuō)：由熱力學(xué)第一定律可證明理想氣體可逆卡諾熱機(jī)的循環(huán)效率等于1-。以上說(shuō)法正確的是A.甲、乙、丙、丁全對(duì) B. 甲、乙、丙、丁全錯(cuò) C. 甲、乙、丁對(duì)，丙錯(cuò) D. 乙、丁對(duì)，甲、丙錯(cuò)解：效率100%的熱機(jī)不違反熱力學(xué)第一定律，由此可否定A、C兩項(xiàng)。顯然乙是正確的，又熱力學(xué)第一定律，的一般熱機(jī)效率，而可

6、逆卡諾循環(huán)中有：則丁正確 A 9、一絕熱容器被隔板分成兩半，一半真空，另一半是理想氣體，若把隔板抽出，氣體將進(jìn)行自由膨脹，達(dá)到平衡后，則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，熵不變解：對(duì)溫度變化有理想氣體的內(nèi)能依題意Q=0，A=0，根據(jù) C 10.兩種理想氣體的溫度相同，摩爾數(shù)也相同，則它們的內(nèi)能 A、相同 B、不同 C、可以相同也可以不同解：由知，不同氣體自由度數(shù)不同本 題得 分、填空題（每空5分，共25分。) 1、水的定壓比熱為 有1 kg的水放在有電熱絲的開(kāi)口桶內(nèi)，如圖所示已知在通電使水從30 升高到80 的過(guò)程中，電流作功為 4.2

7、15;105 J，那么過(guò)程中系統(tǒng)從外界吸收的熱量Q =_2.1×105 J _解：如果加熱使水經(jīng)歷同樣的等壓升溫過(guò)程，應(yīng)有 Q=E+W= mc (T2T1) 可知 E = mc (T2T1) W 現(xiàn)在通電使水經(jīng)歷等壓升溫過(guò)程，則應(yīng)有 Q=E+WW電 Q= mc (T2T1) W電 =2.1×105 J2.寫出下列表達(dá)式的含義：表示：速率分布在v1v2內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分率。或說(shuō)任一分子速率恰在v1v2區(qū)間隔的幾率；表示：在平衡態(tài)下，大量分子熱運(yùn)動(dòng)速率平方的平均值；3.一氣體分子的質(zhì)量可以根據(jù)該氣體的定體比熱來(lái)計(jì)算氬氣的定體比 熱cV =0.314 k J·k

8、g-1·K-1，則氬原子的質(zhì)量m=_6.59×10 -26 kg _(波爾茲曼常量k=1.38×10-23 J / K)4.理想氣體分子的最慨然速率 的物理意義是 該理想氣體大多數(shù)分子所處在的速率 。5. 氫氣和氦氣的壓強(qiáng)、體積和溫度都相等時(shí)，它們的質(zhì)量比和內(nèi)能比為5/3 （將氫氣視為剛性雙原子分子氣體）解：由 pV=RT和pV=RT 得 = 由 E(H2)= RT 和 得 = = (p、V、T均相同)， =本 題得 分三、計(jì)算題（要求寫出主要計(jì)算步驟及結(jié)果,每小題10分，共30分。) 1一定量的某種理想氣體進(jìn)行如圖所示的循環(huán)過(guò)程已知?dú)怏w在狀態(tài)A的溫度為TA300

9、 K，求 (1) 氣體在狀態(tài)B、C的溫度； (2) 各過(guò)程中氣體對(duì)外所作的功； (3) 經(jīng)過(guò)整個(gè)循環(huán)過(guò)程，氣體從外界吸收的總熱量(各過(guò)程吸熱的代數(shù)和) 解：由圖，=300 Pa，=100 Pa；=1，=3 (1) CA為等體過(guò)程，據(jù)方程/= / 得 = ； / =100 K BC為等壓過(guò)程，據(jù)方程/=/得 =/=300 K (2) 各過(guò)程中氣體所作的功分別為 AB： =400 J BC： = ( ) = -200 J CA： =0 (3) 整個(gè)循環(huán)過(guò)程中氣體所作總功為 W= + =200 J 因?yàn)檠h(huán)過(guò)程氣體內(nèi)能增量為E=0，因此該循環(huán)中氣體總吸熱Q =+E =200 J2有 2×1

10、0-3 m3剛性雙原子分子理想氣體，其內(nèi)能為6.75×102 J (1) 試求氣體的壓強(qiáng)； (2) 設(shè)分子總數(shù)為 5.4×1022個(gè)，求分子的平均平動(dòng)動(dòng)能及氣體的溫度 (玻爾茲曼常量k1.38×10-23 J·K-1)解：(1) 設(shè)分子數(shù)為N .據(jù) E = N (i / 2)kT 及 p = (N / V)kT 得 p = 2E / (iV) = 1.35×105 Pa (2) 由 得 J 又 得 T = 2 E / (5Nk)362k 3氣缸內(nèi)貯有36 g水蒸汽(視為剛性分子理想氣體)，經(jīng)abcda循環(huán)過(guò)程如圖所示其中ab、cd為等體過(guò)程，b

11、c為等溫過(guò)程，da為等壓過(guò)程試求： (1) da 過(guò)程中水蒸氣作的功Wda (2) ab 過(guò)程中水蒸氣內(nèi)能的增量DEab (3) 循環(huán)過(guò)程水蒸汽作的凈功W (4) 循環(huán)效率h (注：循環(huán)效率hW/Q1，W為循環(huán)過(guò)程水蒸汽對(duì)外作的凈功，Q1為循環(huán)過(guò)程水蒸汽吸收的熱量，1 atm= 1.013×105 Pa解：水蒸汽的質(zhì)量M36×10-3 kg 水蒸汽的摩爾質(zhì)量Mmol18×10-3 kg，i = 6 (1) Wda= pa(VaVd)=5.065×103 J (2) Eab=(M/Mmol )(i/2)R(TbTa) =(i/2)Va(pb pa) =3.039×104 J (3) K = (M /Mmol )Rln(/) =1.05×104 J 凈功 W=+ =5.47×103 J （