范文歷屆大學(xué)物理熱學(xué)試題解答課件

歷屆大學(xué)物理熱學(xué)試題解答（共37題）最新文檔11.一定量的理想氣體盛于容器中，則該氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均自由程僅決定于(A)壓強(qiáng)p(B)體積V(C)溫度T(D)分子的平均碰撞頻率N不變2.在下面四種情況中，何種將一定能使理想氣體分子平均碰撞頻率增大?(a)增大壓強(qiáng)，提高溫度(c)降低壓強(qiáng)，提高溫度

(b)增大壓強(qiáng)，降低溫度(d)降低壓強(qiáng)，保持溫度不變最新文檔24.有一個(gè)邊長(zhǎng)為10cm的立方體容器，內(nèi)盛處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的He氣，則單位時(shí)間內(nèi)原子碰撞一個(gè)器壁面的次數(shù)的數(shù)量級(jí)為單位時(shí)間內(nèi)碰一個(gè)器壁面的分子數(shù)為：3.一大氣壓下，27

時(shí)空氣分子的平均動(dòng)能是______________?？諝庵饕傻?dú)?、氧氣?gòu)成，可看作雙原子分子。室溫下振動(dòng)自由度未激活，分子的自由度為5，所以一個(gè)分子的平均動(dòng)能為：最新文檔35.氧氣在溫度為27℃、壓強(qiáng)為1個(gè)大氣壓時(shí)，分子的方均根速率為485米／秒，那么在溫度為27℃、壓強(qiáng)為0.5個(gè)大氣壓時(shí)，分子的方均根速率為_(kāi)_______米／秒，分子的最可幾速率為_(kāi)_______米／秒，分子的平均速率為_(kāi)_____米／秒。三者均與壓強(qiáng)無(wú)關(guān)，故仍有最新文檔46.某氣體在溫度T1時(shí)的分子最可幾速率與在溫度T2時(shí)的分子方均根速率相等，則T1/T2=_______。這種氣體在壓強(qiáng)為p時(shí)的密度為，此時(shí)它的分子方均根速率__________。最新文檔57.已知氮?dú)夥肿拥柠溈怂鬼f速率分布曲線如圖，試在該圖上定性畫出相同溫度下氫氣分子的速率分布曲線。vf(v)N2H2又最新文檔68.設(shè)氣體分子服從麥克斯韋速率分布律，代表平均速率，代表最可幾速率，為一固定的速率間隔，則速率在范圍內(nèi)的分子的百分率隨著溫度的增加將___________，速率在到之間的分子的百分率隨著溫度的增加將_____________。減少不變vO矩形面積減小最新文檔7根據(jù)麥克斯韋速率分布律，在任意速率區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分率為：設(shè)是恒定值，不隨溫度而變。最新文檔89.真實(shí)氣體在氣缸內(nèi)以溫度等溫膨脹，推動(dòng)活塞作功，活塞移動(dòng)距離為L(zhǎng)。若僅考慮分子占有體積去計(jì)算功，比不考慮時(shí)為()；若僅考慮分子之間存在作用力去計(jì)算功，比不考慮時(shí)為()。(a)大；(b)?。?c)一樣。ab只考慮分子之間引力的影響，可取b=0，由于，所以分之間引力的影響是使作功減少。可用范德瓦爾斯氣體代表真實(shí)氣體來(lái)粗略討論分子體積及分子間引力的影響。1mol范氏氣體在Tl溫度下等溫膨脹，作功為：只考慮分子體積影響時(shí)，可取a＝0，由于，所以分子體積的影響是使作功增加。最新文檔910.在地面上豎立一根彎管，管的兩端各連接一個(gè)盛水容器，彎管和容器都是絕熱的，設(shè)初始時(shí)兩容器中的溫度相同(都等于T)，管內(nèi)充滿溫度為T的飽和水蒸汽。在考慮重力作用的情況下，上述狀態(tài)能否保持不變?為什么?如果發(fā)生變化，則最終狀態(tài)與上述狀態(tài)的差別何在?解：在重力作用下，上述狀態(tài)不能保持不變。因?yàn)樵谥亓ψ饔孟?，氣體平衡條件要求壓強(qiáng)隨高度而減小，而上端容器中水與蒸汽平衡要求上端容器中蒸汽壓為pT(溫度為T時(shí)的飽和蒸汽壓)，同樣，下端容器中水汽平衡要求下容器中蒸汽壓亦為pT，這三個(gè)條件不能同時(shí)成立。最終狀態(tài)下水將完全出現(xiàn)在下端容器中。最新文檔1011.如圖所示，一半徑為R高為H的圓筒內(nèi)盛有N個(gè)氣體分子，每個(gè)分子的質(zhì)量同為，圓筒繞軸以恒角速度旋轉(zhuǎn)，桶內(nèi)氣體的狀態(tài)達(dá)到平衡后其溫度為T，試求桶內(nèi)氣體分子的數(shù)密度n的分布規(guī)律。(注：不考慮重力的影響。)RNTH解：每個(gè)分子受的慣性離心力為，其相應(yīng)的勢(shì)能變化規(guī)律為選轉(zhuǎn)軸上為勢(shì)能的零點(diǎn)，則所以所以最新文檔11因RNTH所以最新文檔1212.兩個(gè)無(wú)限長(zhǎng)圓筒共軸地套在一起，內(nèi)筒和外筒的半徑分別為R1和R2。內(nèi)筒和外筒分別保持在恒定的溫度T1和T2，且T1＞T2。已知兩筒間的導(dǎo)熱系數(shù)為k，試求穩(wěn)定時(shí)離軸r處的溫度。(R1＜r＜R2)解：設(shè)單位長(zhǎng)度內(nèi)筒每秒向外傳導(dǎo)的熱量為Q，由于傳導(dǎo)穩(wěn)定，所以單位時(shí)間穿過(guò)內(nèi)外筒間任一圓柱面(與內(nèi)外筒共軸)單位長(zhǎng)度的熱量亦應(yīng)是Q。設(shè)該處溫度隨半徑的變化率為，由熱傳導(dǎo)方程可知積分得：C為積分常數(shù)時(shí)，時(shí)，最新文檔13解得：所以r處的溫度為：最新文檔1413.隔板C把絕熱材料包裹的容器分為A、B兩室。如圖所示，A室內(nèi)充以真實(shí)氣體，B室為真空?，F(xiàn)把C打開(kāi)，A室氣體充滿整個(gè)容器，在此過(guò)程中，內(nèi)能應(yīng)__________。不變AB該過(guò)程為絕熱自由膨脹，Q=0，A=0，由熱一律，所以內(nèi)能應(yīng)保持不變。C最新文檔1514.摩爾數(shù)相同的兩種理想氣體，第一種由單原子分子組成，第二種由雙原子分子組成，現(xiàn)兩種氣體從同一初態(tài)出發(fā)，經(jīng)歷一準(zhǔn)靜態(tài)等壓過(guò)程，體積膨脹到原來(lái)的兩倍(假定氣體的溫度在室溫附近)。在兩種氣體經(jīng)歷的過(guò)程中，外界對(duì)氣體作的功與之比為_(kāi)_______；兩種氣體內(nèi)能的變化與之比為_(kāi)_______。3/51準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程氣體對(duì)外作功：由理想氣體內(nèi)能公式，可知單原子分子理想氣體內(nèi)能變化雙原子分子理想氣體內(nèi)能變化最新文檔16對(duì)x過(guò)程，設(shè)想一微小變化：溫度改變dT，體積改變dV，則由過(guò)程方程有15.摩爾質(zhì)量為、摩爾數(shù)為的單原子理想氣體進(jìn)行了一次x過(guò)程，在p-V圖上過(guò)程曲線向下平移p0后，恰好與溫度為T0的等溫曲線重合，則x過(guò)程的過(guò)程方程(V-T關(guān)系式)為_(kāi)_______，x過(guò)程的比熱c與壓強(qiáng)p的關(guān)系為c=________。Vpp0p0x過(guò)程T0等溫過(guò)程解：x過(guò)程曲線向下平移p0后，恰好與溫度為T0的等溫曲線重合，由此可給出狀態(tài)方程為x過(guò)程的過(guò)程方程為最新文檔1716.一摩爾氮?dú)?設(shè)氮?dú)夥姆兜峦郀査狗匠?作等溫膨脹，體積由V1變到V2。試求氮?dú)?a)對(duì)外界作的功；(b)內(nèi)能的改變；(c)吸收的熱量。(a)由范德瓦爾斯方程所以對(duì)外界作的功為最新文檔18(b)一摩爾氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能為。作等溫膨脹時(shí)。氣體的內(nèi)壓強(qiáng)。氣體膨脹時(shí)作負(fù)功，氣體分子間相互作用的勢(shì)能要增加。由功能原理，保守內(nèi)力作的功等于勢(shì)能的減少，即所以內(nèi)能的增量：(c)最新文檔1917.有n摩爾的理想氣體，經(jīng)歷如圖所示的準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程，圖中p0、V0是已知量，ab是直線，求(1)氣體在該過(guò)程中對(duì)外界所作的功和所吸收的熱量，(2)在該過(guò)程中溫度最高值是什么?最低值是什么?并在p一V圖上指出其位置。VpOa(3p0,V0)b(p0,3V0)解：(1)由圖知由圖知曲線下面積，即氣體對(duì)外作功為由熱力學(xué)第一定律知(2)由圖知過(guò)程方程即ab直線的方程為代入狀態(tài)方程最新文檔20極值處解得代入過(guò)程方程所以該處溫度為最大值由于該直線上溫度T只有一個(gè)極值，且已經(jīng)知道它是極大值。所以溫度最低值一定在端點(diǎn)a或b。但，故兩端溫度相同，都是最小值。將p=3p0，V=V0代入狀態(tài)方程，即可得最低溫度最新文檔21(1)初態(tài)到中間態(tài)：空氣和飽和蒸汽并存，對(duì)空氣應(yīng)用玻意耳定律：18.一氣缸的初始容積為30.5L，內(nèi)盛空氣和少量水(水的體積可略)，總壓強(qiáng)為3atm。作等溫膨脹使體積加倍，水恰好全部消失，此時(shí)總壓強(qiáng)為2atm。繼續(xù)等溫膨脹，使體積再次加倍。空氣和水汽均可看作理想氣體，試求：(1)氣體的溫度；(2)最后的壓強(qiáng)；(3)水和空氣的摩爾數(shù)。解：由題設(shè)知：初態(tài)：，T0，中間態(tài)：終態(tài)：最新文檔22(2)中間態(tài)到終態(tài)：無(wú)水，空氣和蒸汽并存，對(duì)混合氣體應(yīng)用玻意耳定律：(3)將狀態(tài)方程應(yīng)用于初態(tài)空氣，得空氣摩爾數(shù)將狀態(tài)方程應(yīng)用于終態(tài)混合氣，得總摩爾數(shù)最新文檔23719

設(shè)高溫?zé)嵩吹臏囟葹榈蜏責(zé)嵩吹臏囟鹊膎倍，理想氣體經(jīng)卡諾循環(huán)后，從高溫?zé)嵩次盏臒崃颗c向低溫?zé)嵩捶懦龅臒崃恐葹開(kāi)__________。nAC絕熱過(guò)程系統(tǒng)吸熱Q＝0，對(duì)外作功A＞0，由熱力學(xué)第一定律，系統(tǒng)內(nèi)能增量＝-A＜0。該系統(tǒng)為理想氣體，其內(nèi)能和熱力學(xué)溫度成正比，故AC過(guò)程，即TC＜TA，對(duì)過(guò)程ABC亦然；對(duì)ABCA循環(huán)過(guò)程系統(tǒng)吸熱Q’＝A’＜0，而CA過(guò)程Q＝0，所以ABC過(guò)程中氣體吸熱為負(fù)值。20.圖中MN為某理想氣體的絕熱曲線，ABC是任意過(guò)程，箭頭表示過(guò)程進(jìn)行的方向。ABC過(guò)程結(jié)束后氣體的溫度(增加、減小或不變)__________；氣體所吸收的熱量為(正、負(fù)或零)___________。減小負(fù)VpNMABC最新文檔2421.有一卡諾循環(huán)，當(dāng)熱源溫度為100℃，冷卻器溫度為0℃時(shí)，一循環(huán)作凈功8000J，今維持冷卻器溫度不變，提高熱源溫度，使凈功增為10000J。若此兩循環(huán)都工作于相同的二絕熱線之間，工作物質(zhì)為同質(zhì)量的理想氣體，則熱源溫度增為_(kāi)_____℃；效率增為_(kāi)____％。Q1Q2OVpT1T21234V1V4V2V3最新文檔2522.以可逆卡諾循環(huán)方式工作的致冷機(jī)，在某環(huán)境下它的致冷系數(shù)為＝30.3，在同樣環(huán)境下把它用作熱機(jī)，則其效率為＝________％。最新文檔2623.房間內(nèi)有一空調(diào)機(jī)，該機(jī)按可逆卡諾循環(huán)工作，在連續(xù)工作時(shí)，每秒需對(duì)該機(jī)作P焦耳的功。夏天該機(jī)從室內(nèi)吸熱釋放至室外以降低室溫。冬天將該機(jī)反向運(yùn)行，從室外吸熱釋放至室內(nèi)以提高室溫。已知當(dāng)室內(nèi)、室外的溫差為時(shí)，每秒由室外漏入室內(nèi)(或由室內(nèi)漏至室外)的熱量，A為一常數(shù)。(1)夏天該機(jī)連續(xù)工作時(shí)，室內(nèi)能維持的穩(wěn)定溫度T2為何?已知室外的溫度恒定為T1。(2)冬天該機(jī)連續(xù)工作時(shí)，欲使室內(nèi)能維持的穩(wěn)定溫度為，室外的最低溫度需為何?(1)由卡諾循環(huán)特點(diǎn)可知：夏天欲使室內(nèi)維持穩(wěn)定溫度T2，需空調(diào)機(jī)每秒吸熱(2)同理有最新文檔2724.1mol單原子理想氣體從初態(tài)壓強(qiáng)p0＝32Pa，體積V0＝8m3經(jīng)p-V圖上的直線過(guò)程到達(dá)終態(tài)壓強(qiáng)p1＝lPa，體積V1＝64m3；再經(jīng)絕熱過(guò)程回到初態(tài)，如此構(gòu)成一循環(huán)。求此循環(huán)的效率。VpOV0VAV1a(p0,V0)A(pA,VA)b(p1,V1)解：該循環(huán)吸熱與放熱均在直線過(guò)程中發(fā)生，如圖所示。首先求吸、放熱轉(zhuǎn)折點(diǎn)A的狀態(tài)參量pA

、VA

。設(shè)直線過(guò)程方程為對(duì)某元過(guò)程有元過(guò)程中內(nèi)能增量在轉(zhuǎn)折點(diǎn)A附近的元過(guò)程應(yīng)有最新文檔28把已知條件帶入由吸熱為由放熱為VpOV0VAV1a(p0,V0)A(pA,VA)b(p1,V1)最新文檔2925.某氣體系統(tǒng)在p一V坐標(biāo)面上的一條循環(huán)過(guò)程線如圖所示，試證該系統(tǒng)在對(duì)應(yīng)的循環(huán)過(guò)程中其摩爾熱容量不能為恒量。OpV經(jīng)此循環(huán)，系統(tǒng)恢復(fù)原態(tài)，其內(nèi)能增量，而系統(tǒng)對(duì)外作功A不為零(絕對(duì)值為p-V圖中曲線面積)，此與熱力學(xué)第一定律矛盾，故所設(shè)不正確，即循環(huán)過(guò)程中系統(tǒng)的摩爾熱容不可能為恒量，命題得證。證：采用反證法。設(shè)其摩爾熱容量是恒量C1，則循環(huán)過(guò)程中系統(tǒng)所吸熱量為最新文檔3026.某單原子理想氣體經(jīng)歷的一準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程中，壓強(qiáng)p與溫度T成反比例關(guān)系。(1)求此過(guò)程種該氣體的摩爾熱容量C

；(2)設(shè)過(guò)程中某一狀態(tài)的壓強(qiáng)為p0，體積為V0，試求在體積從V0增到2V0的一般過(guò)程中氣體對(duì)外作功量A。解：(1)設(shè)過(guò)程方程為其中為常量。將此過(guò)程方程與狀態(tài)方程聯(lián)立，消去p，可得該過(guò)程中V與T的關(guān)系為由熱力學(xué)第一定律和能量均分定理知，該系統(tǒng)經(jīng)歷的任一元過(guò)程中的吸熱量為將代入得最新文檔31所以，該過(guò)程中的摩爾熱容量為(2)由上述討論知，在一個(gè)元過(guò)程中系統(tǒng)對(duì)外界作功為設(shè)體積為V0時(shí)對(duì)應(yīng)溫度為T0

，那么由前面得到的過(guò)程方程可得，體積為2V0時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度為于是，體積從V0增到2V0的過(guò)程中氣體對(duì)外界作功為又因?yàn)樗宰钚挛臋n3227.某氣體的狀態(tài)方程可表述為，該氣體所經(jīng)歷的循環(huán)過(guò)程如圖所示。氣體經(jīng)bc過(guò)程對(duì)外作功量為W=___________，經(jīng)過(guò)一個(gè)循環(huán)過(guò)程吸收的熱量Q=___________。OVpbca等溫2p0p0V02V0解：bc等溫過(guò)程對(duì)外作功為ca等壓過(guò)程對(duì)外作功為ab等體過(guò)程對(duì)外不作功。經(jīng)過(guò)一個(gè)循環(huán)過(guò)程吸收的熱量等于對(duì)外作的總功，即最新文檔3328.一個(gè)系統(tǒng)經(jīng)歷的過(guò)程是不可逆的，就是說(shuō)，該系統(tǒng)不可能再回到原來(lái)的狀態(tài)。()29.假設(shè)某一循環(huán)由等溫過(guò)程和絕熱過(guò)程組成(如圖)，可以認(rèn)為()

(a)此循環(huán)過(guò)程違反熱力學(xué)第一定律；(b)此循環(huán)過(guò)程違反熱力學(xué)第二定律；(c)此循環(huán)過(guò)程既違反熱力學(xué)第一定律，也違反熱力學(xué)第二定律。Vp等溫絕熱按如圖曲線做一個(gè)正循環(huán)，相當(dāng)于從單一熱源吸熱完全轉(zhuǎn)為功而沒(méi)有其他變化，所以違反熱力學(xué)第二定律。但是這樣的循環(huán)不見(jiàn)得違反熱力學(xué)第一定律(如果從外界吸收的熱量等于對(duì)外界作的凈功)。最新文檔3430.對(duì)于理想氣體，在下列各圖所示的循環(huán)過(guò)程中，哪些是物理上不可實(shí)現(xiàn)的?VpVpVpVp等溫絕熱等容等壓絕熱等容等溫絕熱絕熱絕熱絕熱等溫(A)(B)(C)(D)對(duì)理想氣體，絕熱線比等溫線陡，由熱二律可以證明二條絕熱線不能交于一點(diǎn)，所以A、C、D過(guò)程都是不能實(shí)現(xiàn)的。最新文檔3531.從單一熱源吸取熱量并將其完全用來(lái)對(duì)外作功，是不違反熱力學(xué)第二定律的，例如_____________________過(guò)程就是這種情況。理想氣體的等溫膨脹理想氣體作等溫膨脹就是將所吸的熱量全部用來(lái)對(duì)外作功的過(guò)程。但這過(guò)程里氣體體積膨脹了，即產(chǎn)生了“其它影響”。因開(kāi)爾文表述是：“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)生其它影響”，所以說(shuō)此等溫過(guò)程是不違反熱力學(xué)第二定律的本題要求的過(guò)程。32.lkg冰在0℃、1atm下熔解為水的過(guò)程中的熵增量為_(kāi)_____________。(已知冰的熔解熱為333kJ／kg)此過(guò)程是可逆的最新文檔3633.設(shè)有一剛性絕熱容器，其中一半充有摩爾理想氣體，另一半為真空，現(xiàn)將隔板抽去，使氣體自由膨脹到整個(gè)容器中。試求該氣體熵的變化(不能直接用理想氣體熵的公式計(jì)算)。VV解：理想氣體絕熱自由膨脹后由于內(nèi)能不變，故溫度也不變。計(jì)算熵的改變時(shí)，可選取一個(gè)等溫準(zhǔn)靜態(tài)膨脹過(guò)程，使體積由。最新文檔3734.1mol水蒸氣(可視為剛性分子，且不考慮量子效應(yīng))，經(jīng)歷如圖abca循環(huán)過(guò)程，ab為等壓過(guò)程，bc為等容過(guò)程，ca在p-V圖上為一直線。已知b態(tài)溫度為600K。則ab過(guò)程系統(tǒng)吸熱Qab=_______，ca過(guò)程系統(tǒng)吸熱Qca=_______，一次循環(huán)過(guò)程系統(tǒng)凈吸熱為_(kāi)______，該循環(huán)的熱效率=________。VpOV02V0p02p0abc解：對(duì)b點(diǎn)有4p0V0=RTb，得對(duì)a點(diǎn)和c點(diǎn)有凈吸熱為最新文檔38由p-V圖可求出ca的過(guò)程方程(1)對(duì)過(guò)程cm有令，求出，代入（1）式得，即在狀態(tài)處的溫度為。mVpOV02V0p02p0abc最新文檔39在ca過(guò)程中，m處的熵最大，故cm過(guò)程為純吸熱過(guò)程，吸的熱為mVpOV02V0p02p0abc最新文檔4035.設(shè)有一剛性容器內(nèi)裝有溫度為T0的1摩爾氮?dú)?，在此氣體和溫度也為T0的熱源之間工作一個(gè)制冷機(jī)，它從熱源吸收熱量Q2，向容器中的氣體放出熱量Q1。經(jīng)一段時(shí)間后，容器中氮?dú)獾臏囟壬罷1。試證明該過(guò)程中制冷機(jī)必須消耗的功T0Q2Q1W工質(zhì)證明：依題意，所討論系統(tǒng)中制冷機(jī)的工作原理可示意如圖，則該過(guò)程中制冷機(jī)必須消耗的功為因?yàn)榈獨(dú)馑幦萜魇莿傂缘?，則其由的過(guò)程為等體過(guò)程，于是有最新文檔41T0Q2Q1W工質(zhì)又由題意知，該過(guò)程中熱源、氮?dú)夂椭评錂C(jī)的工作物質(zhì)的熵變分別為因?yàn)闊嵩?、氮?dú)夂椭评錂C(jī)組成的整體為一