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热力学习题答案

一、9选择题(共21分,每题3分)

1、1、1mol理想气体从p-V图上初态a分别经历如图所示得(1)或

(2)过程到达末态b、已知Ta

(A)Q1>Q2>0;  (B)Q2>Q1>0;

(C)Q2<Q1<0;  (D)Q1

(E) Q1=Q2>0、 

 

2、图(a),(b),(c)各表示连接在一起得两个循环过程,其中(c)图就是两个半径相等得圆构成得两个循环过程,图(a)与(b)则为半径不相等得两个圆、那么:

             [C]

(A)图(a)总净功为负,图(b)总净功为正,图(c)总净功为零;

(B) 图(a)总净功为负,图(b)总净功为负,图(c)总净功为正;

(C)图(a)总净功为负,图(b)总净功为负,图(c)总净功为零;

(D)图(a)总净功为正,图(b)总净功为正,图(c)总净功为负、  

3、如果卡诺热机得循环曲线所包围得面积从图中得abcda增大为ab’c’da,那么循环abcda与ab’c’da所做得净功与热机效率变化情况就是:

        

(A)净功增大,效率提高;    [D  ]  

(B)净功增大,效率降低;

(C)净功与效率都不变;

(D) 净功增大,效率不变、

   

4、一定量得理想气体分别由图中初态a经①过程ab与由初态a’经②过程初态a’cb到达相同得终态b,如图所示,则两个过程中气体从外界吸收得热量Q1,Q2得关系为  [ B ]

(A)Q1<0,Q1>Q2 ;  (B)Q1>0,Q1>Q2;

(C)Q1<0,Q1<Q2;(D)Q1>0, Q1

5、根据热力学第二定律可知:

     [D]

(A)功可以全部转换为热,但热不能全部转换为功;

(B)热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;

(C)不可逆过程就就是不能向相反方向进行得过程;

(D) 一切自发过程都就是不可逆得、

6、对于理想气体来说,在下列过程中,哪个过程系统所吸收得热量、内能得增量与对外做得功三者均为负值?

   [D]

(A)等容降压过程;(B)等温膨胀过程;(C)绝热膨胀过程;(D)等压压缩过程、

7、在下列各种说法中,哪些就是正确得?

   [ B  ]

(1)热平衡过程就就是无摩擦得、平衡力作用得过程、

(2) 热平衡过程一定就是可逆过程、

(3)热平衡过程就是无限多个连续变化得平衡态得连接、

(4)热平衡过程在p-V图上可用一连续曲线表示、           

(A)

(1),(2);(B)(3),(4); 

(C)

(2),(3),(4);      (D)

(1),(2),(3),(4)、

8、对于室温下得双原子分子理想气体,在等压膨胀得情况下,系统对外所做得功与从外界吸收得热量之比A/Q等于:

  [D]               

(A) 1/3; (B) 1/4;(C)2/5; (D)2/7、  

9、在温度分别为327℃与27℃得高温热源与低温热源之间工作得热机,理论上得最大效率为 [ B ]          

   (A)25%   (B)50%        

 (C) 75%   (D)91、74%     

10、一定量得理想气体,从p-V图上初态a经历

(1)或(2)过程到达末态b,已知a、b两态处于同一条绝热线上(图中虚线就是绝热线),则气体在 [B ]     

(A) (1)过程中吸热,

(2)过程中放热.      

  (B) 

(1)过程中放热,(2)过程中吸热.       

(C)两种过程中都吸热.         

 (D)两种过程中都放热. 

二、填空题

1、有1mol刚性双原子分子理想气体,在等压膨胀过程中对外做功A,则其温度变化ΔT=___A/R___;从外界吸收得热量Qp=__7A/2___、

2、一个作可逆卡诺循环得热机,其效率为η,它得逆过程得致冷机致冷系数w=T2/(T1-T2),则η与w得关系为__________、

3、一热机由温度为727℃得高温热源吸热,向温度为527℃得低温热源放热、若热机在最大效率下工作,且每一循环吸热2000J,则此热机每一循环做功__400________J、

4.热力学第二定律得克劳修斯叙述就是_热量不能自动地从低温物体传向高温物体开尔文叙述就是_不可能把从单一热源吸收得热量在循环过程中全部转变为有用得功,而不引起任何其她物体为生变化_________________________、

5、下面给出理想气体状态方程得几种微分形式,指出它们各表示什么过程、

(1)pdV=(m/M)RdT表示___等压_________过程;

(2)Vdp=(m/M)RdT表示_____等体_________过程;

(3)pdV+Vdp=0表示_______等温_______过程、

6、如图,温度为T0,2T0,3T0三条等温线与两条绝热线围成三个卡诺循环:

(1)abcda;(2)dcefd;(3)abefa,则其效率分别为:

η1=___33、3%___;η2=___50%___;η3=____ 66、7%___、

7.理想气体在如图所示a-b-c过程中,系统得内能增量=___0__

8、已知一定量得理想气体经历p-T图上所示得循环过程,图中过程1-2中,气体___吸热__(填吸热或放热)。

                  

9、一定量得理想气体,从p-V图上状态A出发,分别经历等压、等温、绝热三种过程由体积V1膨胀到体积V2,试画出这三种过程得p-V图曲线、在上述三种过程中:

(1)气体对外做功最大得就是____等压______过程;

(2)气体吸热最多得就是___等压_______过程、

P

 A

 V1 V2    V

10.1mol双原子刚性分子理想气体,从状态a(p1,V1)沿p—V图所示直线变到状态b(p2,V2),则气体内能得增量=_______

11、热力学第二定律得开尔文叙述与克劳修斯叙述就是等价得,表明在自然界中与热现象有关得实际宏观过程都就是不可逆得、开尔文表述指出了_____功热转换_______过程就是不可逆得,而克劳修斯表述指出了_____热传导____________过程就是不可逆得、

12、要使一热力学系统得内能增加,可以通过_____做功_______或_________热传递______两种方式,或者两种方式兼用来完成.热力学系统得状态发生变化时,其内能得改变量只决定于____初末状态_____,而与______过程__无关.

三、判断题

1、不规则地搅拌盛于绝热容器中得液体,液体温度在升高,若将液体瞧作系统,则外界对系统作功,系统得内能增加。

答案:

2、热力学系统得状态发生变化时,其内能得改变量只决定于初末态得温度而与过程无关。

答案:

3、处于热平衡得两个系统得温度值相同,反之,两个系统得温度值相等,它们彼此必定处于热平衡。

答:

对(温度相等就是热平衡得必要充分条件)

4、系统得某一平衡过程可用P-V图上得一条曲线来表示。

答案:

5、当系统处于热平衡态时,系统得宏观性质与微观运动都不随时间改变。

答案:

6、在如图所示得pV图中,曲线abcda所包围得面积表示系统内能得增量.           

答案:

“表示系统内能增量”就是错误得,应改正为:

“表示整个过程中系统对外所做得净功.”

7、质量为M得氦气(视为理想气体),由初态经历等压过程, 温度升高了.气体内能得改变为P= (M/Mmol)CP。

答案:

8、摩尔数相同得氦气与氮气(视为理想气体),从相同得初状态(即p、V、T相同)开始作等压膨胀到同一末状态.则对外所作得功相同。

答案:

三、计算题

1、64g得氧气得温度由0℃升至50℃,

(1)保持体积不变;

(2)保持压强不变、在这两个过程中氧气各吸收了多少热量?

各增加了多少内能?

对外各做了多少功?

         

解:

(1)(2分)

  (1分)

       (1分)

(2)

  (2分)

       (1分)

    (2分)

2、一定量得理想气体经历如图所示得循环过程,A→B与C→D就是等压过程,B→C与D→A就是绝热过程、已知Tc=300K,TB=400K,求此循环得效率、  

解由于 ,(2分)

 (2分)

   (1分)

根据绝热过程方程得到:

 (2分)

  又 

 所以

   (2分)

3、一定量得氦气,经如图所示得循环过程、求:

 

(1)各分过程中气体对外做得功,内能增量及吸收得热量;

(2)整个循环过程中气体对外做得总功及从外界吸收得总热量、   

解(1)A→B过程:

(1分)

(1分)

(1分)

B→C过程:

      

 (1分)

   (1分)

C→A过程:

     (1分)

     (1分)

    (1分)

(2)总功       (1分) 

 总热量    (1分)

4、如图所示,abcda为1mol单原子分子理想气体得循环过程,求:

(1)气体循环一次,在吸热过程中从外界共吸收得热量;

(2)气体循环一次对外做得净功;

(3)证明TaTc=TbTd、

(1) 过程ab与bc为吸热过程,

  

 

吸热总与为 

      

(2) 循环过程对外所作总功为图中矩形面积    

   W=pb(Vc-Vb)-pd(Vd-Va)=100J    

5、1mol单原子分子得理想气体,经历如图所示得可逆循环,连接ac两点得曲线Ⅲ得方程为P=p0V2/V02,a点得温度为T0、

(1)试以T0,R表示Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ过程中气体吸收得热量;

(2)求此循环得效率、   

解:

设a状态得状态参量为p0,V0,T0,则  (2分)

由 ,则   (1分)

又, 则

(1)过程Ⅰ   (1分)

过程Ⅱ      (1分)

过程Ⅲ    (1分)

(1分)

(2) (2分)

6、 如题7-10图所示,一系统由状态沿到达状态b得过程中,有350J热量传入系统,而系统作功126J.

(1)若沿时,系统作功42J,问有多少热量传入系统?

(2)若系统由状态沿曲线返回状态时,外界对系统作功为84J,试问系统就是吸热还就是放热?

热量传递就是多少?

题7-10图

解:

由过程可求出态与态得内能之差

            

 

过程,系统作功

 系统吸收热量

过程,外界对系统作功

系统放热

7、1mol单原子理想气体从300K加热到350K,问在下列两过程中吸收了多少热量?

增加了多少内能?

对外作了多少功?

(1)体积保持不变;

(2)压力保持不变.

解:

(1)等体过程

由热力学第一定律得

吸热    

 

对外作功              

(2)等压过程

吸热       

       

内能增加     

对外作功    

8、  1mol得理想气体得T-V图如题7-15图所示,为直线,延长线通过原点O.求过程气体对外做得功.

题7-15图

解:

设由图可求得直线得斜率为

         

得过程方程    

由状态方程     

得        

过程气体对外作功

 

9、某理想气体得过程方程为为常数,气体从膨胀到.求其所做得功.

解:

气体作功

 

10、设有一以理想气体为工质得热机循环,如题7-17图所示.试证其循环效率为

答:

等体过程

吸热       

绝热过程           

等压压缩过程

放热      

        

循环效率           

题7-17图   

11、1mol双原子分子理想气体从状态A(p1,V1)沿pV图所示直线变化到状态B(p2,V2),试求:

        

(1)气体得内能增量.

(2)气体对外界所作得功.

(3)气体吸收得热量.

(4)此过程得摩尔热容.

(摩尔热容C =,其中表示1mol物

质在过程中升高温度时所吸收得热量.)             

解答:

(1)   2分

(2)  ,     

W为梯形面积,根据相似三角形有p1V2=p2V1,则    

   .       3分

(3)  Q =ΔE+W=3(p2V2-p1V1).         2分

(4)以上计算对于A→B过程中任一微小状态变化均成立,故过程中

     ΔQ=3Δ(pV).         

由状态方程得Δ(pV)=RΔT,            

故     ΔQ=3RΔT,

摩尔热容    C=ΔQ/ΔT=3R.       3分

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