4如图,bca为理想气体绝热过程,b1a和b2a是任意过程,则上述
两过程中气体作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.[]
5理想气体经历如图所示的abc平衡过程,则该系统对外作功W,
从外界吸收的热量Q和内能的增量
的正负情况如下:
(A)ΔE>0,Q>0,W<0.(B)ΔE>0,Q>0,W>0.
(C)ΔE>0,Q<0,W<0.(D)ΔE<0,Q<0,W<0.[]
6热力学第一定律表明:
(A)系统对外作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,在此循环过程中,外界对系统作的
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.[]
7真实气体经多孔塞节流膨胀后,其温度:
(A)一定升高.(B)一定降低.(C)一定保证不变.
(D)可能升高,可能降低,也可能保持不变.[]
8一定量的理想气体经历acb过程时吸热500J.则经历acbda
过程时,吸热为
(A)–1200J.(B)–700J.
(C)–400J.(D)700J.[]
9对于室温下的双原子分子理想气体,在等压膨胀的情况下,
系统对外所作的功与从外界吸收的热量之比W/Q等于
(A)2/3.(B)1/2.(C)2/5.(D)2/7.[]
10用公式
(式中
为定体摩尔热容量,视为
常量,为气体摩尔数)计算理想气体内能增量时,此式
(A)只适用于准静态的等体过程.(B)只适用于一切等体过程.
(C)只适用于一切准静态过程.(D)适用于一切始末态为平衡态的过程.[]
11一定质量的理想气体完成一循环过程.此过程在
V-T图中用图线1→2→3→1描写.该气体在循
环过程中吸热、放热的情况是
(A)在1→2,3→1过程吸热;在2→3过程放热.
(B)在2→3过程吸热;在1→2,3→1过程放热.
(C)在1→2过程吸热;在2→3,3→1过程放热.
(D)在2→3,3→1过程吸热;在1→2过程放热.
[]12有人设计一台卡诺热机(可逆的).每循环一次可从
400K的高温热源吸热1800J,向300K的低温热
源热800J.同时对外作功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,卡诺循环所作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理论值.[]
13根据热力学第二定律判断下列哪种说法是正确的.
(A)热量能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.
(B)功可以全部变为热,但热不能全部变为功.
(C)气体能够自由膨胀,但不能自动收缩.
(D)有规则运动的能量能够变为无规则运动的能量,但无规则运动的能量不能变为有规
则运动的能量.[]
14甲说:
“由热力学第一定律可证明任何热机的效率不可能等于1.”乙说:
“热力学第二定
律可表述为效率等于100%的热机不可能制造成功.”丙说:
“由热力学第一定律可证明任
何卡诺循环的效率都等于
.”丁说:
“由热力学第一定律可证明理想气体卡诺热
机(可逆的)循环的效率等于
”对以上说法,有如下几种评论,哪种是正确的?
(A)甲、乙、丙、丁全对.(B)甲、乙、丙、丁全错.
(C)甲、乙、丁对,丙错.(D)乙、丁对,甲、丙错.[]
15设有以下一些过程:
(1)两种不同气体在等温下互相混合.
(2)理想气体在定体下降温.
(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).[]
16如图所示:
一定质量的理想气体,从同一状态A出发,分别
经AB(等压)、AC(等温)、AD(绝热)三种过程膨胀,使
体积从V1增加到V2.问哪个过程中气体的熵增加最多?
哪
个过程中熵增加为零?
正确的答案是:
(A)过程AB熵增加最多,过程AC熵增加为零.
(B)过程AB熵增加最多,过程AD熵增加为零.
(C)过程AC熵增加最多,过程AD熵增加为零.
(D)过程AD熵增加最多,过程AB熵增加为零.[]
二填空题
17将热量Q传给一定量的理想气体,
(1)若气体的体积不变,则热量用于________________.
(2)若气体的温度不变,则热量用于________________________.
(3)若气体的压强不变,则热量用于________________________.
18已知一定量的理想气体经历p-T图上所示的循环过程,图中各过
程的吸热、放热情况为:
(1)过程1-2中,气体__________.
(2)过程2-3中,气体__________.
(3)过程3-1中,气体__________.
19一定量的理想气体在等温膨胀后,其内能____________(增加、减小或不变);
一定量的范德瓦耳斯气体在等温膨胀后,其内能____________(增加、减小或不变).
20一定量的某种理想气体在等压过程中对外作功为200J.若此种气体为单原子分子气体,
则该过程中需吸热_____________J;若为双原子分子气体,则需吸热______________J.
21常温常压下,一定量的某种理想气体(其分子可视为刚性分子,自由度为i),在等压过
程中吸热为Q,对外作功为W,内能增加为
,则
W/Q=_________.
_____________.
22经可逆吸热过程或不可逆吸热过程都可使一固体从初态(温度T1)变到同样的末态(温度
T2),对这两种过程试判断下列各量之间的关系:
,
固体:
E(可逆)___________E(不可逆),
固体:
S(可逆)___________S(不可逆).(填上>,=,<号)
23设比热容比为的1mol理想气体,从同一初始平衡态出发,进行可逆的等压过程或等
体过程.在温熵图中,对于相同的温度,等压过程曲线的斜率与等体过程曲线的斜率之
比为_____________________________.
三计算题
24单原子分子理想气体经历多方过程pV3=常量时的摩尔热容量C=?
(需从基本定律与
定义做起,不得直接代入C与多方指数的关系式求值)
25M=4×10-3kg氢气(看作理想气体)被活塞封闭在某一容器的下半部而与
外界平衡(容器开口处有一凸出边缘可防止活塞脱离,如图所示.活塞的质
量和厚度可忽略).现把Q=2×104J的热量缓慢地传给气体,使气体逐渐
膨胀.求氢气最后的压强、温度和体积各变为多少?
(活塞外大气处于标准
状态).(普适气体常量
)
26一侧面绝热的气缸内盛有1mol的单原子分子理想气体.气体的温度
T1=273K,活塞外气压p0=1.01×105Pa,活塞面积S=0.02m2,活塞质量
m=102kg(活塞绝热、不漏气且与气缸壁的摩擦可忽略).由于气缸内小
突起物的阻碍,活塞起初停在距气缸底部为l1=1m处.今从底部极缓
慢地加热气缸中的气体,使活塞上升了l2=0.5m的一段距离如图所
示.试通过计算指出:
(1)气缸中的气体经历的是什么过程?
(2)气缸中的气体在整个过程中吸了多少热量?
27如图所示为一循环过程,其中ab、cd、ef均为等温过程,
其相应的温度分别为3T0、T0、2T0;bc、de、fa均为绝热
过程.设该循环过程所包围的面积为A1,cd过程曲线下的
面积为A2.求cdefa过程的熵的增量.
28质量和材料都相同的两个固态物体,其热容量为C.开始
时两物体的温度分别为T1和T2(T1>T2).今有一热机以这
两个物体为高温和低温热源,经若干次循环后,两个物体达
相同的温度,求热机能输出的最大功Amax.
四理论推导和证明题
29试证明2mol的氦气和3mol的氧气组成的混合气体在绝热过程中也有
pV=C,而=31/21.(氧气、氦气以及它们的混合气均看作理想气体).
30图中,AB为一理想气体绝热线.设气体由任意C态经准静态过程变到
D态,过程曲线CD与绝热线AB相交于E.试证明:
CD过程为吸热过程.
31
某理想气体由状态Ⅰ(p1,V1,T1)绝热膨胀至状态Ⅱ(p2,V2,T2),再
由状态Ⅱ等体升压至状态Ⅲ(p3,V3,T3),如图.已知系统由Ⅱ至Ⅲ
所吸收的热量恰好等于过程Ⅰ至Ⅱ所作的功,试证明:
系统在状
态Ⅲ的温度T3与状态I的温度T1相等.
32试证:
从根据卡诺定理得到的对于循环过程的表达式
≤
可以得出与热力学第二定律的两种基本表述(即开尔文表述和克
劳修斯表述)相符的结论.
33根据热力学第二定律证明两条绝热线不能相交.
五回答题
34PV=常量的方程(式中为比热容比)是否可用于理想气体自由膨胀的过程?
为什么?
35在下列理想气体各种过程中,哪些过程可能发生?
哪些过程不可能发生?
为什么?
(1)等体积加热时,内能减少,同时压强升高.
(2)等温压缩时,压强升高,同时吸热.
(3)等压压缩时,内能增加,同时吸热.(4)绝热压缩时,压强升高,同时内能增加.
36两个体积相同、温度相等的球形容器中,盛有质量相等的同一种气体,当连接两容器的
阀门打开时,系统熵如何变化?
37冰融化成水需要吸热,因而其熵是增加的.但水结成冰,这时要放热,即dQ为负,其
熵是减少的.这是否违背了熵增加原理?
试解释之.
第六章物态与相变基本要求
一、物质的五种物态
知道什么是物态,什么是相,自然界中的五种物态是什么?
知道固体、液体都是凝聚态。
二、液体
了解液体具有长程无序、短程有序的结构;液体由一个个单元组成。
了解液体分子的热运动是分子在平衡位置附近的振动。
三、液体的表面现象
(1)理解表面张力是作用在液体表面上使液面具有收缩倾向的一种力。
从微观上看,表面张力是由于液体表面的过渡区域(表面层)内分子力作用的结果。
知道表面张力系数的两种定义:
单位长度上的表面张力;在等温条件下增加单位面积液体表面积所增加的表面自由能。
(2)理解弯曲液面附加压强是由表面张力产生。
掌握球形液面附加压强公式:
(3)知道什么是润湿象限、什么是不润湿现象,并且能够做定性解释。
知道什么是接触角
;知道
为润湿情形;
为不润湿情形;
为完全润湿,
为完全不润湿。
四、相变
(1)知道什么是相变:
物质在压强、温度等外界条件不变情况下,从一个相转变为另一个相的过程称为相变。
相变过程是可逆过程,是物质结构发生突然变化的过程,在相变中常伴随某些物理性质的突然变化。
(2)什么是饱和蒸汽?
饱和蒸汽是指在气、液两相共存时满足热力学平衡条件的蒸汽相。
什么是蒸汽压?
什么是饱和蒸汽压曲线。
怎样才能产生沸腾,什么是沸点。
理解真实气体等温线和范德瓦耳斯等温线以及他们之间的对应关系。
了解范德瓦耳斯等温线各段的物理意义;了解临界点的特点;知道临界参数是什么。
掌握摩尔汽化热公式
(3)了解固-液,固-气相变。
掌握摩尔熔解热、升华热公式:
(4)了解以压强、体积为直角坐标所表示的描述气、液、固三相以及两相共存的状态图。
了解以压强、温度为直角坐标所表示气、液、固三相的相图。
(5)了解克拉珀龙方程。