大学物理热力学基础习题.ppt

热力学基础习题,1.一定量的理想气体，经历某过程后，它的温度升高了则根据热力学定律可以断定： （1）该理想气体系统在此过程中吸了热 （2）在此过程中外界对该理想气体系统作 了正功 （3）该理想气体系统的内能增加了 （4）在此过程中理想气体系统既从外界吸了热，又对外作了正功 以上正确的断言是：, C ,(A) (1)、(3). (B) (2)、(3). (C) (3). (D) (3)、(4). (E) (4).,2.某理想气体分别进行了如图所示的两个卡诺循环：I（abcda）和 II（abcda），且两条循环曲线所围面积相等。设循环的效率为 ，每次循环在高温热源处吸的 热量为 Q，循环 II 的效率为 ，每次循环在高温热源处吸的热量为Q，则, B ,（A）,QQ,（B）Q,（C）,QQ ,（D）,QQ .,3.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S1和S2，则二者的大小关系是：,（A）S1S2； （B）S1=S2； （C）S1S2； （D）无法确定。, B ,4.一绝热容器被隔板分为两半，一半是真空，另一半理想气体，若把隔板抽出，气体将进行自由膨胀，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。, A , B ,5.用下列两种方法,（1）使高温热源的温度 T1 升高T ； （2）使低温热源的温度 T2 降低同样的T 值。分别可使卡诺循环的效率升高1 和 2，两者相比：,（A）12 （B）12,（C）1=2 （D）无法确定哪个大。,6.一定量某理想气体所经历的循环过程是：从初态（V0，T0）开始，先经绝热膨胀使其体积增大 1 倍，再经等容升温回复到初态温度 T0，最后经等温过程使其体积回复为 V0，则气体在此循环过程中：,（A）对外作的净功为正值； （B）对外作的净功为负值； （C）内能增加了； （D）从外界净吸的热量为正值。, B ,7.一定的理想气体,分别经历了上图的 abc 的过程,（上图中虚线为 ac 等温线）,和下图的 def 过程（下图中虚线 df 为绝热线）,判断这两个过程是吸热还是放热。, A ,（A）abc 过程吸热, def 过程放热； （B）abc 过程放热, def 过程吸热； （C）abc 过程和 def 过程都吸热； （D）abc 过程和 def 过程都放热。,9. 一定量的理想气体从体积 V1 膨胀到体积 V2 分别经历的过程是：AB 等压过程； AC 等温过程； AD 绝热过程,其中吸热最多的过程。, A ,（A）是 A B ； （B）是 A C ; （C）是 A D ； （D）既是 A B 也 是 A C,两过程吸热 一样多。,10.温度为 25C、压强为 1 atm 的 1 mol 刚性双原子分子理想气体，经等温过程体积膨胀至原来的3倍 (1)计算这个过程中气体对外的功. (2)假设气体经绝热过程体积膨胀至原来的3倍,那么气体对外做的功又是多少? 摩尔气体常数,解：（1）等温过程气体对外作功为,（2）绝热过程气体对外作功,12.汽缸内贮有 36g 水蒸汽(视为理想气体),经abcda 循环过程如图所示.其中 a-b、c-d 为等容过程, b-c 等温过程, d-a 等压过程.试求:,(1) Wda= ? (2) DEab= ? (3) 循环过程水蒸 气作的净功 W= ? (4) 循环效率 h = ?,(注:循环效率 h =W/ Q1 , W为循环过程水蒸汽对外作的净功, Q1 为循环过程水蒸气吸收的热量, 1atm=1.013105Pa),解:水的质量,水的摩尔质量,13.一卡诺热机（可逆的）当高温热源温度为 127C，低温热源温度为 27C 时，其每次循环对外作的净功为 8000J，今维持低温热源温度不变，提高高温热源的温度，使其每次循环对外作的净功为 10000J，若两个卡诺循环都工作在相同的两条绝热线之间， 试求：（1）第二个循环热机的效率； （2）第二个循环高温热源的温度。,解：（1）第二个循环热机的效率,又：第二个循环所吸的热,（2）,14.如图所示，abcda为 1 mol单原子分子理想气体的循环过程，求：(1)气体循环一次，在吸热过程中从外界共吸收的热量；(2)气体循环一次做的净功；(3)证明TaTc=TbTd。,所吸热为,解：（）过程 ab 和 bc 为吸热过程。,(2)气体循环一次做的净功为图中矩形面积,(3)证明TaTc=TbTd,15.如图示，有一定量的理想气体，从初状态 a（P1,V1）开始，经过一个等容过程达到压强为 P1/4 的 b 态，再经过一个等压过程达到状态 c ,最后经等温过程而完成一个循环，求该循环过程中系统对外作的功 W 和净吸热量 Q。,解：设状态 C 的体积为 V2，则由 a、c 两状态的温度相同，故有，,又：循环过程,而在 ab 等容过程中功,在 bc 等压过程中功,在 ca 的过程,在整个循环过程系统对外作的功和吸收的热 量为,负号说明外界对系统作 功、系统对外放热。,16.汽缸内有 2mol 氦气（He）,初始温度为 27C, 体积为 20 升。先将氦气定压膨胀,直至体积加倍,然后绝热膨胀,直至回复初温为止,若把氦气视为理想气体,试求： （1）在 P - V 图上大致画出气体的状态变化； （2）在这过程中氦气吸热多少？ （3）氦气的内能变化是多少； （4）氦气所作的总功是多少？,17. 0.02kg 的氦气（视为理想气体）,温度由 17C 升为27 C ,若在升温过程中,（1）体积保持不变；（2）压强保持不变；（3）不与外界交换热量,试分别求出气体内能的改变、吸收的热量、外界对气体作的功。,18.一定量的刚性双原子分子气体,开始时处于压强为 P0 = 1.0105 Pa, 体积为 V0= 410-3 m3,温度为 T0 = 300 K的初态,后经等压膨胀过程温度上升到T1=450K, 再经绝热过程温度将回到T2=300K, 求整个过程中对外作的功?,19.一定质量的理想气体,由状态a经b到达c,（如图,abc为一直线）求此过程中。 （1）气体对外做的功； （2）气体内能的增加； （3）气体吸收的热量； (1atm=1.013105Pa).,20.1mol 单原子分子理想气体的循环过程如T-V图所示，其中C点的温度为 Tc=600K .试求：,（1）ab、bc、ca各个过程系统吸收的热量；,（2）经一循环系统所作的净功；,（3）循环的效率。,（注：循环效率h = W/Q1，W为循环过程 系统对外作的净功，Q1为循环过程系统从 外界吸收的热量，1n2=0.693）,解：单原子分子的自由度i=3。从图可知， ab是等压过程，,（2）,（3）,21.一定量的理想气体经历如图所示的循环过程，AB 和 CD 是等压过程，BC和 DA 是绝热过程。已知：TC =300K，TB=400K。试求：此循环的效率。（提示：循环效率的定义式 h =1- Q2 /Q1 , Q1为循环中气体吸收的热量，Q2为循环中气体放出的热量。）,解：由于,根据绝热过程方程 得到：,故,