商學(xué)與人文部-物理熱學(xué)復(fù)習(xí)課件

1大學(xué)物理學(xué)UniversityPhysicsHEBEIUNITEDUNIVERSITY2熱學(xué)習(xí)題3本章主要內(nèi)容物質(zhì)結(jié)構(gòu)的分子假說(shuō)：（1）宏觀物體由大量的微觀粒子——分子或原子組成；（2）物體內(nèi)的分子在永不停息地作著無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)；（3）分子之間存在相互作用。理想氣體的狀態(tài)方程：理想氣體的壓強(qiáng)公式其中分子平均動(dòng)能理想氣體的溫度公式分子的自由度單原子分子i=3雙原子分子i=5多原子分子i=6能量均分定理：在溫度為T(mén)的平衡態(tài)下，氣體分子每個(gè)自由度的平均動(dòng)能都相等，等于kT/2。這就是能量均分定理。理想氣體內(nèi)能：最概然速率平均速率方均根速率理想氣體作功熱力學(xué)第一定律對(duì)于微小過(guò)程等體摩爾熱容等壓摩爾熱容理想氣體內(nèi)能增量等體過(guò)程過(guò)程方程：內(nèi)能、功和熱量的變化等壓過(guò)程過(guò)程方程內(nèi)能、功和熱量的變化等溫過(guò)程過(guò)程方程pV內(nèi)能、功和熱量的變化絕熱過(guò)程過(guò)程方程內(nèi)能、功和熱量的變化熱機(jī)效率制冷系數(shù)卡諾熱機(jī)效率卡諾制冷系數(shù)熱力學(xué)第二定律的兩種表述克勞修斯表述：不可能把熱量從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化?？藙谛匏贡硎鲋该鳠醾鲗?dǎo)過(guò)程是不可逆的。開(kāi)爾文表述：不可能從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)橛杏霉Χ划a(chǎn)生其他變化。開(kāi)爾文表述指明功變熱的過(guò)程是不可逆的。熵變其中等號(hào)適用于可逆過(guò)程，不等號(hào)適用于不可逆過(guò)程。熵增加原理：孤立系統(tǒng)經(jīng)一絕熱過(guò)程后，熵永不減少。如果過(guò)程是可逆的，則熵的數(shù)值不變；如果過(guò)程是不可逆的，則熵的數(shù)值增加。對(duì)于一個(gè)微小過(guò)程，有數(shù)學(xué)表述為（1）在相同的高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩粗g工作的任意工作物質(zhì)的可逆機(jī)，都具有相同的效率；（2）工作在相同的高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩粗g一切不可逆機(jī)的效率都不可能大于可逆機(jī)的效率?？ㄖZ定理熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義：自發(fā)過(guò)程總是由無(wú)序程度較低的宏觀態(tài)向著無(wú)序程度較高的宏觀態(tài)過(guò)度。選擇題1．一瓶氦氣和一瓶氮?dú)饷芏认嗤肿悠骄絼?dòng)動(dòng)能相同，而且它們都處于平衡狀態(tài)，則它們：（A）溫度相同、壓強(qiáng)相同；（B）溫度、壓強(qiáng)都不相同；（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)．（C)2．1mol剛性雙原子分子理想氣體，當(dāng)溫度為T(mén)時(shí)，其內(nèi)能為：(A)(D)(C)(B)(C)3.1mol的單原子分子理想氣體從狀態(tài)A變?yōu)闋顟B(tài)B，如果不知是什么氣體，變化過(guò)程也不知道，但A、B兩態(tài)的壓強(qiáng)、體積和溫度都知道，則可求出：（A）氣體所作的功（B）氣體內(nèi)能的變化（C）氣體傳給外界的熱量（D）氣體的質(zhì)量.(B)4．如圖所示，一定量的理想氣體，沿著圖中直線從狀態(tài)a變到狀態(tài)b,則在此過(guò)程中：（A）氣體對(duì)外作正功，向外界放出熱量；（B）氣體對(duì)外作正功，從外界吸熱；（C）氣體對(duì)外作負(fù)功，向外界放出熱量；（D）氣體對(duì)外作正功，內(nèi)能減少?！ぁぁぁぁぁぁぁ?12341234

P(atm)V(l)ab(B)5．“理想氣體和單一熱源接觸作等溫膨脹時(shí)，吸收的熱量全部用來(lái)對(duì)外作功”，對(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)第一定律，也違反熱力學(xué)第二定律。(C)6．根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知：（A）功可以全部轉(zhuǎn)換為熱，但熱不能全部轉(zhuǎn)換為功；（B）熱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；（C）不可逆過(guò)程就是不能向相反方向進(jìn)行的過(guò)程；（D）一切自發(fā)過(guò)程都是不可逆的。(D)7．對(duì)于室溫下的雙原子分子理想氣體，在等壓膨脹的情況下，系統(tǒng)對(duì)外所作的功與從外界吸收的熱量之比等于（A）1／3；（B）1／4；（C）2／5；（D）2／7。(D)8．設(shè)高溫?zé)嵩吹臒崃W(xué)溫度是低溫?zé)嵩吹臒崃W(xué)溫度的倍，則理想氣體在一次卡諾循環(huán)中，傳給低溫?zé)嵩吹臒崃渴菑母邷責(zé)嵩次〉臒崃康模海ˋ)n倍；（B)n-1倍；（C）1/n倍；（D)n+1/n倍。(C)9．如果卡諾熱機(jī)的循環(huán)曲線所包圍的面積從圖中的增大為，那么兩個(gè)循環(huán)所作的凈功和熱機(jī)效率變化情況是：（A）凈功增大，效率提高；（B）凈功增大，效率降低；（C）凈功和效率都不變；（D）凈功增大，效率不變。

pVoabcd(D)10．氦、氮、水蒸汽（均視為理想氣體），它們的摩爾數(shù)相同，初始狀態(tài)相同，若使它們?cè)隗w積不變情況下吸收相等的熱量，則：（A）它們的溫度升高相同，壓強(qiáng)增加相同；（B）它們的溫度升高相同，壓強(qiáng)增加不相同；（C）它們的溫度升高不相同，壓強(qiáng)增加不相同；（D）它們的溫度升高不相同，壓強(qiáng)增加相同。(C)11．在溫度分別為和的高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩粗g工作的熱機(jī)，理論上的最大效率為：（A）25%；（B）50%；（C）75%；（D）91.74%。12．有人設(shè)計(jì)一臺(tái)卡諾熱機(jī)．每循環(huán)一次可從400K的高溫?zé)嵩次鼰?800J，向300K的低溫?zé)嵩捶艧?00J．同時(shí)對(duì)外作功1000J，這樣的設(shè)計(jì)是：（A）可以的，符合熱力學(xué)第一定律；（B）可以的，符合熱力學(xué)第二定律；（C）不行的，卡諾循環(huán)所作的功不能大于向低溫?zé)嵩捶懦龅臒崃?；（D）不行的，這個(gè)熱機(jī)的效率超過(guò)理論值．

(B)(D)填空題1．2g氫氣與2g氦氣分別裝在兩個(gè)容積相同的封閉容器內(nèi)，溫度也相同（氫氣分子視為剛性雙原子分子），則：（1）氫分子與氦分子的平均平動(dòng)動(dòng)能之比＝_________；（2）氫氣與氦氣壓強(qiáng)之比＝______________________；（3）氫氣與氦氣內(nèi)能之比＝______________________。1:1

2:1

10:3

2．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)外作功為A，內(nèi)能增加為，則_________，________。2/i+2i/i+23．已知1mol的某種理想氣體（可視為剛性分子），在等壓過(guò)程中溫度上升1K，內(nèi)能增加了20.78J，則氣體對(duì)外作功為_(kāi)____，氣體吸收熱量為_(kāi)_________。8.31J29.09J4．一卡諾熱機(jī)（可逆的），低溫?zé)嵩吹臏囟葹?7攝氏度，熱機(jī)效率為40%，其高溫?zé)嵩礈囟葹開(kāi)_______K。今欲將該熱機(jī)效率提高到50%，若低溫?zé)嵩幢３植蛔儯瑒t高溫?zé)嵩吹臏囟葢?yīng)增加________K。500100計(jì)算題1．一定量的單原子分子理想氣體，從初態(tài)A出發(fā)，沿圖示直線過(guò)程變到另一狀態(tài)B，又經(jīng)過(guò)等容、等壓兩過(guò)程回到狀態(tài)A。（1）求A到B，B到C，C到A各過(guò)程中系統(tǒng)對(duì)外所作的功，內(nèi)能的增量以及所吸收的熱量。（2）整個(gè)循環(huán)過(guò)程中系統(tǒng)對(duì)外所作的總功以及從外界吸收的總熱量（過(guò)程吸熱的代數(shù)和）．12312OV(10-3m3)

p(105Pa)ABC1．解:(1)

（2）

2．一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300K，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)