第9章热力学基础.docx

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第9章热力学基础

第9章热力学基础

一、选择题

2.对于物体的热力学过程,下列说法中正确的是

[    ]（A）内能的改变只决定于初、末两个状态,与所经历的过程无关

      （B）摩尔热容量的大小与所经历的过程无关

      （C）在物体内,若单位体积内所含热量越多,则其温度越高

（D）以上说法都不对

8.理想气体物态方程在不同的过程中可以有不同的微分表达式,则式

表示

[    ]（A）等温过程             （B）等压过程        （C）等体过程           （D）任意过程

9.热力学第一定律表明

[    ]（A）系统对外做的功不可能大于系统从外界吸收的热量

      （B）系统内能的增量等于系统从外界吸收的热量

   （C）不可能存在这样的循环过程,在此过程中,外界对系统所做的功

      不等于系统传给外界的热量

 （D）热机的效率不可能等于1                 

13.一定量的理想气体从状态 出发,到达另一状态．一次是等温压缩到,外界做功A；另一次为绝热压缩到,外界做功W．比较这两个功值的大小是

[    ]（A）A＞W        （B）A=W         （C）A＜W     （D）条件不够，不能比较

14.1mol理想气体从初态（T1,p1,V1）等温压缩到体积V2,外界对气体所做的功为

[    ]（A）        （B）  （C）       （D）

20.物质的量相同的两种理想气体,一种是单原子分子气体,另一种是双原子分子气体,从同一状态开始经等体升压到原来压强的两倍．在此过程中,两气体

[    ]（A）从外界吸热和内能的增量均相同

      （B）从外界吸热和内能的增量均不相同

   （C）从外界吸热相同,内能的增量不相同

   （D）从外界吸热不同,内能的增量相同

21.两汽缸装有同样的理想气体,初态相同．经等体过程后,其中一缸气体的压强变为原来的两倍,另一缸气体的温度也变为原来的两倍．在此过程中,两气体从外界吸热

[    ]（A）相同         （B）不相同,前一种情况吸热多  （C）不相同,后一种情况吸热较多    （D）吸热多少无法判断

25.两汽缸装有同样的理想气体,初始状态相同．等温膨胀后,其中一汽缸的体积膨胀为原来的两倍,另一汽缸内气体的压强减小到原来的一半．在其变化过程中,两气体对外做功

[    ]（A）相同      （B）不相同,前一种情况做功较大   （C）不相同,后一种情况做功较大   （D）做功大小无法判断

27.在273K和一个1atm下的单原子分子理想气体占有体积22.4L．将此气体绝热压缩至体积为16.8L,需要做多少功?

[    ]（A） 330J        （B） 680J        （C） 719J       （D） 223J

28.一定量的理想气体分别经历了等压、等体和绝热过程后其内能均由E1变化到E2．在上述三过程中,气体的

[    ]（A）温度变化相同,吸热相同          （B）温度变化相同,吸热不同

      （C）温度变化不同,吸热相同          （D）温度变化不同,吸热也不同

30.一定量的理想气体,从同一状态出发,经绝热压缩和等温压缩达到相同体积时,绝热压缩比等温压缩的终态压强

[    ]（A）较高         （B）较低         （C）相等        （D）无法比较

31.一定质量的理想气体从某一状态经过压缩后,体积减小为原来的一半,这个过程可以是绝热、等温或等压过程．如果要使外界所做的机械功为最大,这个过程应是

[    ]（A）绝热过程      （B）等温过程   （C）等压过程       （D）绝热过程或等温过程均可

33.一定质量的理想气体经历了下列哪一个变化过程后,它的内能是增大的?

[    ]（A）等温压缩           （B）等体降压       （C）等压压缩          （D）等压膨胀

35.提高实际热机的效率,下面几种设想中不可行的是

[    ]（A）采用摩尔热容量较大的气体作工作物质

      （B）提高高温热源的温度

      （C）使循环尽量接近卡诺循环

      （D）力求减少热损失、摩擦等不可逆因素

38.卡诺循环的特点是

[    ]（A）卡诺循环由两个等压过程和两个绝热过程组成

      （B）完成一次卡诺循环必须有高温和低温两个热源

   （C）卡诺循环的效率只与高温和低温热源的温度有关

 （D）完成一次卡诺循环系统对外界做的净功一定大于0

42.根据热力学第二定律可知,下列说法中唯一正确的是

[    ]（A）功可以全部转换为热,但热不能全部转换为功

   （B）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

   （C）不可逆过程就是不能沿相反方向进行的过程

   （D）一切自发过程都是不可逆过程

44.热力学第二定律表明

[    ]（A）不可能从单一热源吸收热量使之全部变为有用功

      （B）在一个可逆过程中,工作物质净吸热等于对外做的功

      （C）摩擦生热的过程是不可逆的

      （D）热量不可能从温度低的物体传到温度高的物体

46.有人设计了一台卡诺热机（可逆的）．每循环一次可从400K的高温热源吸收1800J的热量,向300K的低温热源放热800J, 同时对外做功1000J．这样的设计是

[    ]（A）可以的,符合热力学第一定律

   （B）可以的,符合热力学第二定律

   （C）不行的,卡诺循环所做的功不能大于向低温热源放出的热量

   （D）不行的,这个热机的效率超过了理论值

图9-1-48

48.如图9-1-48所示，如果卡诺热机的循环曲线所包围的面积从图中的增大为，那么循环与所做的功和热机效率变化情况是

[    ]（A）净功增大，效率提高

（B）净功增大，效率降低

（C）净功和效率都不变

（D）净功增大，效率不变

图9-1-51

51.在图9-1-51中，IcII为理想气体绝热过程，IaII和IbII是任意过程．此两任意过程中气体做功与吸收热量的情况是                           

[    ]（A）IaII过程放热，做负功；IbII过程放热，做负功

      （B）IaII过程吸热，做负功；IbII过程放热，做负功

      （C）IaII过程吸热，做正功；IbII过程吸热，做负功

 （D）IaII过程放热，做正功；IbII过程吸热，做正功

55.两个完全相同的汽缸内盛有同种气体，设其初始状态相同．今使它们分别作绝热压缩至相同的体积，其中汽缸1内的压缩过程是非准静态过程，而汽缸2内的压缩过程则是准静态过程．比较这两种情况的温度变化

[    ]（A）汽缸1和汽缸2内气体的温度变化相同                       

      （B）汽缸1内的气体较汽缸2内的气体的温度变化大           

（C）汽缸1内的气体较汽缸2内的气体的温度变化小           

（D）汽缸1和汽缸2内的气体的温度无变化           

二、填空题

9.一卡诺机（可逆的），低温热源的温度为，热机效率为40%，其高温热源温度为          K．今欲将该热机效率提高到50%，若低温热源保持不变，则高温热源的温度应增加         K．

10.一个作可逆卡诺循环的热机，其效率为，它的逆过程的致冷系数，则与w的关系为                    ．

图9-2-11

11.1mol理想气体（设为已知）的循环过程如图9-2-11所示，其中CA为绝热过程，A点状态参量（），和B点的状态参量（）为已知．则C点的状态参量为：

                    ，

                     ，

                     ．

图9-2-12

12.一定量的理想气体，从A状态经历如图9-2-12所示的直线过程变到B状态，则AB过程中系统做功___________,内能改变△E＝_________________．

13.质量为m、温度为的氦气装在绝热的容积为的封闭容器中，容器一速率v作匀速直线运动．当容器突然停止后，定向运动的动能全部转化为分子热运动的动能，平衡后氦气的温度增大量为                ．

16.一定量理想气体，从同一状态开始使其体积由V1膨胀到2V1，分别经历以下三种过程：

（1）等压过程；

（2）等温过程；（3）绝热过程．其中：

__________过程气体对外做功最多；____________过程气体内能增加最多；__________过程气体吸收的热量最多．

图9-2-19

19.如图9-2-19所示，一定量的理想气体经历过程，在此过程中气体从外界吸收热量Q，系统内能变化．则Q和 >0，<0或=0的情况是：

Q_________，?

E__________．

20.将热量Q传给一定量的理想气体，

（1）若气体的体积不变，则其热量转化为                              ；

（2）若气体的温度不变，则其热量转化为                              ；

（3）若气体的压强不变，则其热量转化为                              ．

21.有一卡诺热机，用29kg空气作为工作物质，工作在27℃的高温热源与-73℃的低温热源之间，此热机的效率＝______________．若在等温膨胀的过程中汽缸体积增大到2.718倍，则此热机每一循环所做的功为_________________．（空气的摩尔质量为29×10-3 kg×mol-1，普适气体常量R＝8.31）

第10章气体动理论

一、选择题（30）

1.一理想气体样品,总质量为m,体积为V,压强为p,热力学温度为T,密度为r,总分子数为N, k为玻尔兹曼常数,R为摩尔气体常量,则其摩尔质量可表示为

[    ]（A）        （B）         （C）        （D） 

图10-1-2

2.如图10-1-2所示，一个瓶内装有气体,但有小孔与外界相通,原来瓶内温度为300K．现在把瓶内的气体加热到400K（不计容积膨胀）,此时瓶内气体的质量为原来质量的______倍．

[    ]（A）         （B）       （C）                 （D）  

6.理想气体能达到平衡态的原因是

[    ]（A）各处温度相同                   （B）各处压强相同

      （C）分子永恒运动并不断相互碰撞     （D）各处分子的碰撞次数相同

7.理想气体的压强公式可理解为

[    ]（A）是一个力学规律      （B）是一个统计规律      （C）仅是计算压强的公式       （D）仅由实验得出

8.一个容器内贮有1mol氢气和1mol氦气，若两种气体各自对器壁产生的压强分别为p1和p2，则两者的大小关系是：

[    ]（A）p1>p2         （B）p1

10.若室内生起炉子后温度从15°C升高到27°C,而室内气压不变,则此时室内的分子数减少了

[    ]（A）0.5%           （B）4%          （C）9%         （D）21%

13.对于中的平均平动动能和温度T可作如下理解

[    ]（A）是某一分子的平均平动动能

      （B）是某一分子的能量长时间的平均值

      （C）是温度为T的几个分子的平均平动动能

（D）气体的温度越高,分子的平均平动动能越大

15.在刚性密闭容器中的气体,当温度升高时,将不会改变容器中

[    ]（A）分子的动能         （B）气体的密度     （C）分子的平均速率       （D）气体的压强

16.在一固定容积的容器内,理想气体温度提高为原来的两倍,则

[    ]（A）分子的平均动能和压强都提高为原来的两倍

      （B）分子的平均动能提高为原来的两倍,压强提高为原来的四倍

      （C）分子的平均动能提高为原来的四倍,压强提高为原来的两倍

      （D）因为体积不变,所以分子的动能和压强都不变

17.两种不同的气体,一瓶是氦气,另一瓶是氮气,它们的压强相同,温度相同,但容积不同,则

[    ]（A）单位体积内的分子数相等

      （B）单位体积内气体的质量相等

      （C）单位体积内气体的内能相等

      （D）单位体积内气体分子的动能相等

19.如果氢气和氦气的温度相同,物质的量也相同,则这两种气体的

[    ]（A）平均动能相等        （B）平均平动动能相等     （C）内能相等         （D）势能相等

21.平衡状态下,刚性分子理想气体的内能是

[    ]（A）部分势能和部分动能之和      （B）全部势能之和    （C）全部转动动能之和        （D）全部动能之和

22.在标准状态下,体积比为的氧气和氦气（均视为刚性分子理想气体）相混合,则其混合气体中氧气和氦气的内能比为:

[    ]（A）             （B）               （C）              （D）

24.压强为p、体积为V的氢气（视为理想气体）的内能为

[    ]（A）        （B）        （C）        （D） pV

25.理想气体分子的平均平动动能为

[    ]（A）       （B）        （C）        （D）

27.根据经典的能量均分原理,在适当的正交坐标系中,每个自由度的平均能量为

[    ]（A） kT         （B）          （C）        （D）

29.在一定速率v附近麦克斯韦速率分布函数f（v）的物理意义是:

一定量的理想气体在给定温度下处于平衡态时的

[    ]（A）速率为v时的分子数

      （B）分子数随速率v的变化

      （C）速率为v的分子数占总分子数的百分比

      （D）速率在v附近单位速率区间内的分子数占总分子数的百分比

图10-1-32  

32.关于麦氏速率分布曲线,如图10-1-32所示.有下列说法,其中正确的是

[    ]（A）分布曲线与v轴围成的面积表示分子总数

      （B）以某一速率v为界,两边的面积相等时,两边的分子数也相等

 （C）麦氏速率分布曲线下的面积大小受气体的温度与分子质量的影响

（D）以上说法都不对

图10-1-33  

33.如图10-1-32所示，在平衡态下,理想气体分子速率区间v1~v2内的分子数为

[    ]（A）         （B）

      （C）        （D）

34.平衡态下,理想气体分子在速率区间v~v+dv内的分子数密度为

[    ]（A） nf（v）dv                       （B） Nf（v）dv

      （C）                     （D）

40.设声波通过理想气体的速率正比于气体分子的热运动平均速率,则声波通过具有相同温度的氧气和氢气的速率之比为

[    ]（A）1            （B）             （C）           （D）

图10-1-41  

41.设图10-1-41示的两条曲线分别表示在相同温度下氧气和氢气分子的速率分布曲线；令和分别表示氧气和氢气的最概然速率，则

[    ]（A）图中a表示氧气分子的速率分布曲线, 

（B）图中a表示氧气分子的速率分布曲线,

（C）图中b表示氧气分子的速率分布曲线,

（D）图中b表示氧气分子的速率分布曲线, 

43.一定量的理想气体贮于某一容器中，温度为T，气体分子的质量为m0．根据理想气体的分子模型和统计假设，分子速度在x方向的分量平方的平均值

[    ]（A）           （B）      （C）      （D）

59.设有以下一些过程

（1）两种不同气体在等温下互相混合．

（2）理想气体在定容下降温．

（3）液体在等温下汽化．

（4）理想气体在等温下压缩．

（5）理想气体绝热自由膨胀．

在这些过程中，使系统的熵增加的过程是

[    ]（A）

（1）、

（2）、（3）         （B）

（2）、（3）、（4）        （C）（3）、（4）、（5）       （D）

（1）、（3）、（5）

60.一定量的理想气体向真空作绝热自由膨胀，体积由增至，在此过程中气体的

[    ] （A）内能不变，熵增加        （B）内能不变，熵减少    （C）内能不变，熵不变      （D）内能增加，熵增加

61.关于温度的意义，有下列几种说法：

（1）气体的温度是分子平均平动动能的量度．

（2）气体的温度是大量气体分子热运动的集体表现，具有统计意义．

（3）温度的高低反映物质内部分子运动剧烈程度的不同．

（4）从微观上看，气体的温度表示每个气体分子的冷热程度．

上述说法中正确的是

[    ]（A）

（1）、

（2）、（4）        （B）

（1）、

（2）、（3）        （C）

（2）、（3）、（4）       （D）

（1）、（3）、（4）

二、填空题（11）

1.设某理想气体体积为V,压强为p,温度为T,每个分子的质量为m，玻耳兹曼常量为k,则该气体的分子总数可表示为             ．

2.氢分子的质量为3.3×10?

24g，如果每秒有1023个氢分子沿着与容器器壁的法线成45°角的方向以105cm×s-1的速率撞击在2.0cm2面积上（碰撞是完全弹性的），则此氢气的压强为____________．

5.气体分子间的平均距离与压强p、温度T的关系为______________，在压强为

1atm、温度为0℃的情况下，气体分子间的平均距离＝________________m．

7.某容器内分子数密度为，每个分子的质量为，设其中分子数以速率垂直地向容器的一壁运动，而其余分子或者离开此壁、或者平行此壁方向运动，且分子与容器壁的碰撞为完全弹性．则

（1）每个分子作用于器壁的冲量                          ；

（2）每秒碰在器壁单位面积上的分子数                   ；

（3）作用在器壁上的压强p＝                 ．

8.容器中储有1mol的氮气，压强为1.33Pa，温度为7℃，则

（1）1m3中氮气的分子数为___________________；                  

（2）容器中的氮气的密度为____________________；                

（3）1m3中氮分子的总平动动能为_________________． 

10.容积为10l的盒子以速率v=200m×s-1匀速运动，容器中充有质量为50g，温度为的氢气，设盒子突然停止，全部定向运动的动能都变为气体分子热运动的动能，容器与外界没有热量交换，则达到热平衡后，氢气的温度增加了       K；氢气的压强增加了            Pa．（摩尔气体常量，氢气分子可视为刚性分子）

11.一能量为1012eV的宇宙射线粒子，射入一氖管中，氖管内充有0.1mol的氖气，若宇宙射线粒子的能量全部被氖气分子所吸收，则氖气温度升高了_______________K．

（1eV＝1.60×10?

19J，摩尔气体常量R＝8.31J×mol-1×K-1）

图10-2-13  

13.如图10-2-13所示,大气中有一绝热气缸，其中装有一定量的理想气体，然后用电炉徐徐供热，使活塞（无摩擦地）缓慢上升．在此过程中，以下物理量将如何变化?

（选用“变大”、“变小”、“不变”填空）         

（1）气体压强______________；                               

（2）气体分子平均动能______________；

（3）气体内能______________．

图10-2-19  

19.如图10-2-19所示氢气分子和氧气分子在相同温度下的麦克斯韦速率分布曲线．则氢气分子的最概然速率为______________，氧分子的最概然速率为____________．

21.已知f（v）为麦克斯韦速率分布函数，N为总分子数，则

（1）速率v>100m×s-1的分子数占总分子数的百分比的表达式为________________；                                                  

（2）速率v>100m×s-1的分子数的表达式为________________________．

23.如图10-2-23所示曲线为处于同一温度T时氦（相对原子量4）、氖（相对原子量20）和氩（相