《大学物理学》热力学基础练习题.doc
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合肥学院《大学物理Ⅰ》自主学习材料
《大学物理学》热力学基础
一、选择题
13-1.如图所示,bca为理想气体的绝热过程,b1a和b2a是任意过程,则上述两过程中气体做功与吸收热量的情况是()
(A)b1a过程放热、作负功,b2a过程放热、作负功;
(B)b1a过程吸热、作负功,b2a过程放热、作负功;
(C)b1a过程吸热、作正功,b2a过程吸热、作负功;
(D)b1a过程放热、作正功,b2a过程吸热、作正功。
【提示:
体积压缩,气体作负功;三个过程中a和b两点之间的内能变化相同,bca线是绝热过程,既不吸热也不放热,b1a过程作的负功比b2a过程作的负功多,由知b2a过程放热,b1a过程吸热】
13-2.如图,一定量的理想气体,由平衡态A变到平衡态B,且他们的压强相等,即。
问在状态A和状态B之间,气体无论经过的是什么过程,气体必然()
(A)对外作正功;(B)内能增加;
(C)从外界吸热;(D)向外界放热。
【提示:
由于,必有;而功、热量是
过程量,与过程有关】
13-3.两个相同的刚性容器,一个盛有氢气,一个盛氦气(均视为刚性理想气体),开始时它们的压强和温度都相同,现将3J的热量传给氦气,使之升高到一定的温度,若氢气也升高到同样的温度,则应向氢气传递热量为()
(A);(B);(C);(D)。
【提示:
等体过程不做功,有,而,所以需传】
等温
等温
13-4.有人想象了如图所示的四个理想气体的循环过程,则在理论上可以实现的是()
等温
等压
【提示:
(A)绝热线应该比等温线陡,(B)和(C)两条绝热线不能相交】
13-5.一台工作于温度分别为327℃和27℃的高温热源与低温热源之间的卡诺热机,每经历一个循环吸热2000J,则对外做功()
(A);(B);(C);(D)。
【卡诺热机的效率为,,可求得,则】
13-6.根据热力学第二定律()
(A)自然界中的一切自发过程都是不可逆的;
(B)不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程;
(C)热量可以从高温物体传到低温物体,但不能从低温物体传到高温物体;
(D)任何过程总是沿熵增加的方向进行。
【(A)正确;(B)少“不引起其他变化”;(C)想想空调和冰箱热量;(D)少“孤立系统”条件】
7.如图所示为一定量的理想气体的p—V图,由图可得出结论()
(A)是等温过程;(B);
(C);(D)。
【提示:
等温线是一条有关原点对称的反比例函数曲线】
13--2.对于室温下定体摩尔热容的理想气体,在等压膨胀的情况下,系统对外做功与从外界吸收的热量之比等于()
(A);(B);(C);(D)。
【提示:
等压膨胀吸热为,内能变化为,所以,功为,则】
13-9.气缸内储有2.0的空气,温度为27℃,若使空气的体积等压膨胀到原来的3倍,则因为空气而对外界所作的功为()
(A);(B);(C);(D)。
【提示:
等压膨胀对外功为,而等压变化满足盖•吕萨克方程,可求出,则】
10.一定量的理想气体,处在某一初始状态,现在要使它的温度经过一系列状态变化后回到初始状态的温度,可能实现的过程为()
(A)先保持压强不变而使它的体积膨胀,接着保持体积不变而增大压强;
(B)先保持压强不变而使它的体积减小,接着保持体积不变而减小压强;
(C)先保持体积不变而使它的压强增大,接着保持压强不变而使它体积膨胀;
(D)先保持体积不变而使它的压强减小,接着保持压强不变而使它体积膨胀。
【提示:
(A)选项温度一直升高,(B)选项温度一直降低,(C)选项温度一直升高】
11.气体的定压摩尔热容大于定体摩尔热容,其主要原因是()
(A)膨胀系数不同;(B)温度不同;
(C)气体膨胀需作功;(D)分子引力不同。
【提示:
的原因是定压时气体膨胀做功,但定体时气体体积不变不做功】
12.压强、体积和温度都相同(常温条件)的氧气和氦气在等压过程中吸收了相等的热量,它们对外作的功之比为()
(A);(B);(C);(D)。
【提示:
双原子分子的氧气在等压过程中吸收热量为,单原子分子的氦气在等压过程中吸收热量为,当时,,即而,所以】
13.一摩尔单原子理想气体,从初态温度、压强、体积,准静态地等温压缩至体积,外界需作多少功?
()
(A);(B);(C);(D)。
【提示:
等温过程做功为】
14.对于理想气体系统来说,在下列过程中,那个过程系统所吸收的热量、内能的增量和对外做功三者均为负值()
(A)等容降压过程;(B)等温膨胀过程;(C)等压压缩过程;(D)绝热膨胀过程。
【提示:
等容过程不做功,等温过程无内能的增量,绝热过程无热量传递,等压压缩过程系统对外作负功,温度降低,向外放热】
13-15.如图所示,一定量的理想气体经历ACB过程时吸热700J,则经历ACBDA过程时吸热为()
(A)700J;(B)700J;
(C)500J;(D)500J。
【提示:
∵,∴,表明A、B两位置等温,
等温过程无内能的增量;为等容过程,不做功,吸收热
量全部使得内能增加;为等压过程,放出热量,对外做
负功,同时内能减少,对外做的负功为;∴理想气体经历BDA过程内能不变,对外做的负功为,由知,则】
13--3.“理想气体和单一热源接触做等温膨胀时,吸收的热量全部用来对外做功”。
对此说法,有以下几种评论,哪个正确?
()
(A)不违反热力学第一定律,但违反热力学第二定律;
(B)不违反热力学第二定律,但违反热力学第一定律;
(C)不违反热力学第一定律,也不违反热力学第二定律;
(D)违反热力学第一定律,也违反热力学第二定律。
【提示:
热力学第二定律强调的是“…循环工作的热机…”】
17.在图上有两条曲线和,由此可以得出以下结论:
()
(A)其中一条是绝热线,另一条是等温线;
(B)两个过程吸收的热量相同;
(C)两个过程中系统对外作的功相等;
(D)两个过程中系统的内能变化相同。
【提示:
只有内能是状态量】
18.理想气体卡诺循环过程的两条绝热线下的面积大小
(图中阴影部分)分别为和,则两者的大小关系为:
()
(A);(B);(C);(D)无法确定。
【提示:
由于理想气体卡诺循环过程的另两条是等温线,所以两者
内能变化相同;绝热过程无吸放热量,所以功为内能变化的负值,相等】
13--4.关于可逆过程和不可逆过程有以下几种说法:
(1)可逆过程一定是准静态过程;
(2)准静态过程一定是可逆过程;
(3)对不可逆过程,一定找不到另一过程使系统和外界同时复原;
(4)非静态过程一定是不可逆过程。
以上几种说法,正确的是:
()
(A)
(1)
(2)(3);(B)
(2)(3)(4);(C)
(1)(3)(4);(D)
(1)
(2)(3)(4)。
13--5.一绝热容器被隔板分为两半,一半是为真空,一半为理想气体,若抽去隔板,气体将自由膨胀,达到平衡后()
(A)温度不变,熵增加;(B)温度升高,熵增加;
(C)温度降低,熵增加;(D)温度不变,熵不变。
【见书P246页例4,气体自由膨胀不对外做功,气体的内能也没有改变,所以温度不变;但气体自由膨胀后,不可能自发的回到原始的一半是真空状态,所以熵增加】
二、填空题
1.有刚性双原子分子理想气体,在等压膨胀中对外做功,则其温度变化;从外界吸收的热量。
【双原子分子内能变化为,等压膨胀中吸热为,则由热力学第一定律,,而,有;】
2.有单原子分子理想气体,
从状态变化至状态
,如图所示,
则此过程气体对外做功;
吸收热量。
【气体对外做功可由图的梯形面积求出,有W=;单原子分子内能变化为,再由热力学第一定律,】
13--7.如图所示,一定量理想气体经历一循环过程,则该气体在
循环过程中吸热和放热的情况是:
1→2过程:
,2→3过程:
,3→1过程:
。
【提示,注意到给出的是图,所以1→2过程是等压膨胀,系统吸热并对外做功,内能增加;2→3过程是等容降温,不做功,内能减少,系统放热;3→1过程是等温压缩,系统做负功,内能不变,系统放热】
4.如图所示,一理想气体系统由状态沿到达状态,系统吸收热量,而系统做功为。
(1)经过过程,系统对外做功,则系统吸收的热量Q1=。
(2)当系统由状态沿曲线返回状态时,外界对系统做功为,则系统吸收的热量Q2=。
【内能为状态量,与过程无关,则a到b的内能变化与路径无关,由热力学第一定律,可得:
。
(1);
(2)】
13-8.如图所示,一定量的空气由状态A沿直线AB变化到状态B,则此过程气体所作的功。
【如上题,气体对外做功可由图的梯形面积求出,】
13-13.一压强为,体积为的氧气自27℃加热到127℃,
(1)若保持压强不变,需要热量为,对外作功为;
(2)若保持体积不变,需要热量为;,对外作功为。
【由可求出氧气的数为。
内能变化为,有;等压过程有,利用知。
等容过程气体不对外做功,而内能是温度的单值函数,∴,】
13-18.如图,使1的氧气
(1)由A等温地变到B,
(1)氧气所作的功W1=焦耳,
吸收热量Q1=焦耳;
(2)由A等体地变到C,再由C等体地变到B,
氧气所作的功W2=焦耳,
吸收热量Q2=焦耳。
【
(1)等温过程内能变化为0,做功,由知吸收的热量;A→C等容过程,气体不对外做功,温度降低,内能减少,对外放热;C→B等压过程,温度升高变回原来的数值,气体吸热膨胀对外作功,∴A→C→B内能不变,对外作功为C→B的等压过程:
,】
13-21.1的氢气在温度为300Κ,体积为0.025m3的状态下经过一个热力学过程变为原来体积的两倍,
(1)若热力学过程是等压膨胀,氢气吸收的热量,对外作功;
(2)若热力学过程是等温膨胀,氢气吸收的热量,对外作功;(3)若热力学过程是绝热膨胀,氢气吸收的热量。
【
(1)等压过程,而等压过程又满足,∴,有,∵内能变化为所以;
(2)等温过程,;(3)绝热过程与外界不交换热量,】
9.如图所示,容器中间为隔板,左边为理想气体,右边为真空。
今突然抽去隔板,则系统对外作功。
【气体自由膨胀不对外做功,气体的内能也没有改变,∴】
10.有摩尔理想气体,作如图所示的循环过程,
其中为半圆弧,为等压过程,,在此
循环过程中气体净吸收热量为。
(填:
、或)。
【填:
。
过程为吸收热量并对外做功,内能增加,的等压过程为放出的热量,内能降低。
而,为半圆面积,由图可见,围成的矩形面积大于半圆面积】
11.一可逆卡诺机的高温热源温度为127℃,低温热源温度为27℃,其每次循环对外做的净功为8000J。
则此热机的效率为,从高温热源吸收的热量。
今维持低温热源温度不变,提高高温
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- 大学物理学 大学 物理学 热力学 基础 练习题