《大學(xué)物理學(xué)》熱力學(xué)基礎(chǔ)練習(xí)題

1、合肥學(xué)院?大學(xué)物理?自主學(xué)習(xí)材料?大學(xué)物理學(xué)?熱力學(xué)根底一、選擇題13-1如下圖，bca為理想氣體的絕熱過程，b1a和b2a是任意過程，那么上述兩過程中氣體做功與吸收熱量的情況是 ( )Ab1a過程放熱、作負功，b2a過程放熱、作負功；Bb1a過程吸熱、作負功，b2a過程放熱、作負功；Cb1a過程吸熱、作正功，b2a過程吸熱、作負功；Db1a過程放熱、作正功，b2a過程吸熱、作正功。【提示：體積壓縮，氣體作負功；三個過程中a和b兩點之間的內(nèi)能變化相同，bca線是絕熱過程，既不吸熱也不放熱，b1a過程作的負功比b2a過程作的負功多，由知b2a過程放熱，b1a過程吸熱】13-2如圖，一定量的理想氣

2、體，由平衡態(tài)A變到平衡態(tài)B，且他們的壓強相等，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對外作正功；B內(nèi)能增加；C從外界吸熱；D向外界放熱?！咎崾荆河捎冢赜?；而功、熱量是過程量，與過程有關(guān)】13-3兩個相同的剛性容器，一個盛有氫氣，一個盛氦氣(均視為剛性理想氣體)，開始時它們的壓強和溫度都相同，現(xiàn)將3 J的熱量傳給氦氣，使之升高到一定的溫度，假設(shè)氫氣也升高到同樣的溫度，那么應(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有人想象了如下圖的四個理想氣體的循環(huán)過程，那么在理論上可以實現(xiàn)的是 等溫等壓【提示：(

3、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，每經(jīng)歷一個循環(huán)吸熱2000J，那么對外做功 A； B； C； D。【卡諾熱機的效率為，可求得，那么】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行?！続正確；B少“不引起其他變化；C想想空調(diào)和冰箱熱量；D少“孤立系統(tǒng)條件】7如下圖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?/p>

4、示：等溫線是一條有關(guān)原點對稱的反比例函數(shù)曲線】13-2對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)對外做功與從外界吸收的熱量之比等于 A； B； C； D?！咎崾荆旱葔号蛎浳鼰釣椋瑑?nèi)能變化為，所以，功為，那么】13-9氣缸內(nèi)儲有2.0的空氣，溫度為27，假設(shè)使空氣的體積等壓膨脹到原來的3倍，那么因為空氣而對外界所作的功為 A； B； C； D?！咎崾荆旱葔号蛎泴ν夤椋葔鹤兓瘽M足蓋呂薩克方程，可求出，那么】10一定量的理想氣體，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，可能實現(xiàn)的過程為 A先保持壓強不變而使它的體積膨脹，接著保持體積不變而增大壓

5、強；B先保持壓強不變而使它的體積減小，接著保持體積不變而減小壓強；C先保持體積不變而使它的壓強增大，接著保持壓強不變而使它體積膨脹；D先保持體積不變而使它的壓強減小，接著保持壓強不變而使它體積膨脹。【提示：A選項溫度一直升高，B選項溫度一直降低，C選項溫度一直升高】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。【提示：的原因是定壓時氣體膨脹做功，但定體時氣體體積不變不做功】12壓強、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，它們對外作的功之比為 ( )A； B； C； D?！咎崾荆弘p原子分子

6、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，即而，所以】13一摩爾單原子理想氣體，從初態(tài)溫度、壓強、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。【提示：等溫過程做功為】14對于理想氣體系統(tǒng)來說，在以下過程中，那個過程系統(tǒng)所吸收的熱量、內(nèi)能的增量和對外做功三者均為負值 ( )A等容降壓過程；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)對外作負功，溫度降低，向外放熱】13-15如下圖，一定量的理想氣體經(jīng)歷ACB過程時吸熱700 J，那么經(jīng)歷ACBDA

7、過程時吸熱為 ( )A700 J； B700 J；C500 J； D500 J。【提示：，說明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，對外做負功，同時內(nèi)能減少，對外做的負功為；理想氣體經(jīng)歷BDA過程內(nèi)能不變，對外做的負功為，由知，那么】13-3“理想氣體和單一熱源接觸做等溫膨脹時，吸收的熱量全部用來對外做功。對此說法，有以下幾種評論，哪個正確？ ( )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

8、定律?！咎崾荆簾崃W(xué)第二定律強調(diào)的是“循環(huán)工作的熱機】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兩個過程吸收的熱量相同；C兩個過程中系統(tǒng)對外作的功相等；D兩個過程中系統(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)過程的兩條絕熱線下的面積大小圖中陰影局部分別為和，那么兩者的大小關(guān)系為：( )A；B；C；D無法確定。【提示：由于理想氣體卡諾循環(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

9、逆過程；3對不可逆過程，一定找不到另一過程使系統(tǒng)和外界同時復(fù)原；4非靜態(tài)過程一定是不可逆過程。以上幾種說法，正確的選項是： ( )A123； B234； C134； D1234。13-5一絕熱容器被隔板分為兩半，一半是為真空，一半為理想氣體，假設(shè)抽去隔板，氣體將自由膨脹，到達平衡后 ( )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頁例4，氣體自由膨脹不對外做功，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，在等壓膨脹中對外做功，那么其溫度變化

10、 ；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，那么由熱力學(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)，如下圖，那么此過程氣體對外做功 ；吸收熱量 。【氣體對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如下圖，一定量理想氣體經(jīng)歷一循環(huán)過程，那么該氣體在循環(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)做負功，內(nèi)能不變，系統(tǒng)放熱】4如下圖，一理想

11、氣體系統(tǒng)由狀態(tài)沿到達狀態(tài)，系統(tǒng)吸收熱量，而系統(tǒng)做功為。1經(jīng)過過程，系統(tǒng)對外做功，那么系統(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，外界對系統(tǒng)做功為，那么系統(tǒng)吸收的熱量Q2= 。【內(nèi)能為狀態(tài)量，與過程無關(guān)，那么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如下圖，一定量的空氣由狀態(tài)A沿直線AB變化到狀態(tài)B，那么此過程氣體所作的功 ?！救缟项}，氣體對外做功可由圖的梯形面積求出，】13-13一壓強為，體積為的氧氣自27加熱到127，1假設(shè)保持壓強不變，需要熱量為 ，對外作功為 ；2假設(shè)保持體積不變，需要熱量為 ；，對外作功為 ?！居煽汕蟪鲅鯕獾臄?shù)為。內(nèi)能變化為，有；

12、等壓過程有，利用知。等容過程氣體不對外做功，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= 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，氣體不對外做功，溫度降低，內(nèi)能減少，對外放熱；CB等壓過程，溫度升高變回原來的數(shù)值，氣體吸熱膨脹對外作功，ACB 內(nèi)能不變，對外作功為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)過一個熱力學(xué)過程變?yōu)樵瓉眢w積的兩倍，1假設(shè)熱力學(xué)過程是等壓膨脹，氫

13、氣吸收的熱量 ，對外作功 ；2假設(shè)熱力學(xué)過程是等溫膨脹，氫氣吸收的熱量 ，對外作功 ；3假設(shè)熱力學(xué)過程是絕熱膨脹，氫氣吸收的熱量 ?！?等壓過程，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如下圖，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，那么系統(tǒng)對外作功 ?！練怏w自由膨脹不對外做功，氣體的內(nèi)能也沒有改變，】10有摩爾理想氣體，作如下圖的循環(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

14、半圓面積】11一可逆卡諾機的高溫?zé)嵩礈囟葹?27，低溫?zé)嵩礈囟葹?7，其每次循環(huán)對外做的凈功為8000J。那么此熱機的效率為 ，從高溫?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)對外做的凈功為10000J，假設(shè)兩個卡諾循環(huán)都工作在相同的兩條絕熱線之間。那么第二個熱循環(huán)機從高溫?zé)嵩次?的熱量，其效率為 ，高溫?zé)嵩吹臏囟葹?。【提示：可逆卡諾機的效率為，可求第一個空；同時，熱機的效率為，可求第二個空。在同樣的絕熱線之間，它們的總熱量相等，所以第三個空與第二個空相同；再利用可求第四個空，不說你也知道怎樣求第五個空。，】13-9某人每天大約向周圍環(huán)境散發(fā)熱量，假設(shè)該人體

15、溫為310K，周圍環(huán)境溫度為300K，忽略該人每天進食帶到體內(nèi)的熵，那么他每天的熵變?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)??！咎崾荆簭撵刈兊膯挝豢膳袛囔刈兊墓綖椤Ｋ砸驗槿朔懦鰺崃?，取負值，因為環(huán)境吸收熱量，取正值，。，】三、計算題 13-14如下圖，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)，同時系統(tǒng)對外作功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，外界對系統(tǒng)作功52 J，那么此過程中系統(tǒng)是吸熱還是放熱？等體等溫等溫等體13-17空氣由壓強為，體積為的狀態(tài)等溫膨脹到壓強為，然后再經(jīng)等壓壓縮到原來的體積。計算空氣所作的功。13-

16、230.32kg的氧氣作如下圖的ABCDA循環(huán)，設(shè)，求循環(huán)的效率。13-24如下圖是某單原子理想氣體循環(huán)過程的VT圖，圖中，問1圖中所示循環(huán)是代表制冷機還是熱機？2如果是正循環(huán)熱機循環(huán)，求出循環(huán)效率。13-25一熱機低溫?zé)嵩礈囟葹?，效率為40%，假設(shè)將其效率提高到50%，那么高溫?zé)嵩刺岣吡硕嗌伲?3-27一小型熱電廠內(nèi)，一臺利用地?zé)岚l(fā)電的熱機工作于溫度為227的地下熱源和溫度為27的地表之間，假定該熱機每小時能從地下熱源獲取的熱量，那么理論上熱機的最大功率為多少？13-33有定體熱容的理想氣體，從狀態(tài)、分別經(jīng)如下圖的ADB過程和ACB過程，到達狀態(tài)、。問在這兩個過程中氣體的熵變各為多少？圖中

17、AD是等溫線。等溫線 ?大學(xué)物理學(xué)?熱力學(xué)根底解答一、選擇題B B C D B A C D C D C C A C D C D C C A三、計算題 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，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等壓壓縮是外界對氣體作功，那么空氣所作的功為。等體等溫等溫等體13-23解：0.32kg的氧氣數(shù)為：。1AB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，如下圖。（1） 可見循環(huán)是順時針，為熱機循環(huán)；2AB為等壓膨脹：吸熱：，對外作