第9章 熱力學(xué)基礎(chǔ)

1、 大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)大作業(yè)解答 C 選擇題選擇題1. 有兩個(gè)相同的容器，容積不變，一個(gè)盛有氦氣，有兩個(gè)相同的容器，容積不變，一個(gè)盛有氦氣，另一個(gè)盛有氫氣（均可看成剛性分子）另一個(gè)盛有氫氣（均可看成剛性分子）,它們的壓它們的壓強(qiáng)和溫度都相等?，F(xiàn)將強(qiáng)和溫度都相等。現(xiàn)將5J 的熱量傳給氫氣，使氫的熱量傳給氫氣，使氫氣溫度升高，如果使氦氣也升高同樣的溫度，則氣溫度升高，如果使氦氣也升高同樣的溫度，則應(yīng)向氦氣傳遞的熱量是應(yīng)向氦氣傳遞的熱量是 （A） 6 J （B） 5 J （C） 3 J （D） 2 JTCMmQvTMm255 TMmQ23HeH2MmMmRTMmpV 2. 對(duì)于理想氣體系統(tǒng)來說，在下列

2、過程中，哪對(duì)于理想氣體系統(tǒng)來說，在下列過程中，哪個(gè)過程系統(tǒng)所吸收的熱量、內(nèi)能的增量和對(duì)個(gè)過程系統(tǒng)所吸收的熱量、內(nèi)能的增量和對(duì)外作的功三者均為負(fù)值：外作的功三者均為負(fù)值：（A）等容降壓過程）等容降壓過程 （B）等溫膨脹過程）等溫膨脹過程 （C）絕熱膨脹過程）絕熱膨脹過程 （D）等壓壓縮過程）等壓壓縮過程 （ ） D 0:AW00:BWE0W0:CQ0W 0)( 0:D1212EQTTRMmEVVpW3. 對(duì)于室溫下的雙原子分子理想氣體，在等壓對(duì)于室溫下的雙原子分子理想氣體，在等壓膨脹的情況下，系統(tǒng)對(duì)外所作的功與從外膨脹的情況下，系統(tǒng)對(duì)外所作的功與從外界吸收的熱量之比界吸收的熱量之比W / Q 等

3、于：等于： （A）1 / 3 （B）1 / 4 （C）2 / 5 （D）2 / 7 （ ） D VpTRMmQVpW27274熱力學(xué)第一定律表明：熱力學(xué)第一定律表明： （A）系統(tǒng)對(duì)外所作的功小于吸收的熱量；）系統(tǒng)對(duì)外所作的功小于吸收的熱量； （B）系統(tǒng)內(nèi)能的增量小于吸收的熱量；）系統(tǒng)內(nèi)能的增量小于吸收的熱量； （C）熱機(jī)的效率小于）熱機(jī)的效率小于1； （D）第一類永動(dòng)機(jī)是不可能實(shí)現(xiàn)的。）第一類永動(dòng)機(jī)是不可能實(shí)現(xiàn)的。 （ ） D A 5. 如圖所示，一定量理想氣體從體積為如圖所示，一定量理想氣體從體積為V1 膨脹到膨脹到V2 ，AB 為等壓過程，為等壓過程，AC 為等溫過程，為等溫過程， AD為

4、絕熱過程，為絕熱過程，則吸熱最多的是：則吸熱最多的是： （A） AB 過程過程 （B）AC 過程過程 （C） AD 過程過程 （D）不能確定）不能確定 00WACADEQEQ C 6. 根據(jù)熱力學(xué)第二定律判斷下列哪種說法是根據(jù)熱力學(xué)第二定律判斷下列哪種說法是 正確的：正確的：（A）熱量能從高溫物體傳到低溫物體，但不能）熱量能從高溫物體傳到低溫物體，但不能 從低溫物體傳到高溫物體；從低溫物體傳到高溫物體；（B）功可以全部變?yōu)闊?，但熱不能全部變?yōu)楣Γ唬┕梢匀孔優(yōu)闊?，但熱不能全部變?yōu)楣?；（C）氣體能夠自由膨脹，但不能自由壓縮；）氣體能夠自由膨脹，但不能自由壓縮；（D）有規(guī)則運(yùn)動(dòng)的能量能夠變?yōu)闊o規(guī)

5、則運(yùn)動(dòng)的能）有規(guī)則運(yùn)動(dòng)的能量能夠變?yōu)闊o規(guī)則運(yùn)動(dòng)的能 量，但無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的能量不能夠變?yōu)橛幸?guī)則量，但無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的能量不能夠變?yōu)橛幸?guī)則 運(yùn)動(dòng)的能量。運(yùn)動(dòng)的能量。 B 7. 一定量理想氣體，沿著圖中直線狀態(tài)從一定量理想氣體，沿著圖中直線狀態(tài)從 a 變變到狀態(tài)到狀態(tài) b ，則在此過程中，則在此過程中 （A） 氣體對(duì)外作正功，向外界放出熱量；氣體對(duì)外作正功，向外界放出熱量； （B） 氣體對(duì)外作正功，從外界吸熱；氣體對(duì)外作正功，從外界吸熱； （C） 氣體對(duì)外作負(fù)功，向外界放出熱量；氣體對(duì)外作負(fù)功，向外界放出熱量； （D） 氣體對(duì)外作正功，內(nèi)能減少。氣體對(duì)外作正功，內(nèi)能減少。 0021WQETT D （A）凈

6、功增大，效率提高；）凈功增大，效率提高； （B）凈功增大，效率降低；）凈功增大，效率降低；（C）凈功和效率都不變；）凈功和效率都不變； （D）凈功增大，效率不變）凈功增大，效率不變121TTWWdcababcd8. 如圖，一卡諾機(jī)由原來采用循環(huán)過程如圖，一卡諾機(jī)由原來采用循環(huán)過程 a b c d a 改為采用循環(huán)過程改為采用循環(huán)過程 ，則循環(huán)過程，則循環(huán)過程 的的dacabpVabcdT1T2bc傳熱傳熱做功做功溫度的變化溫度的變化過程過程填空題填空題1. 要使一熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增加，可以通過要使一熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增加，可以通過 或或 兩種方式，或者兩種兩種方式，或者兩種 方式兼用來完成。方式

7、兼用來完成。理想氣體的狀態(tài)發(fā)生變理想氣體的狀態(tài)發(fā)生變 化時(shí)化時(shí)，其內(nèi)能的增量只決定于，其內(nèi)能的增量只決定于 ，而與，而與 無關(guān)。無關(guān)。 124.7-84.352 一氣缸內(nèi)儲(chǔ)有一氣缸內(nèi)儲(chǔ)有 10 mol 單原子分子理想氣體，單原子分子理想氣體，在壓縮過程中，外力做功在壓縮過程中，外力做功 209 J，氣體溫度升高，氣體溫度升高 1 K，則氣體內(nèi)能的增量，則氣體內(nèi)能的增量 E 為為 J，吸收的熱量吸收的熱量 Q 為為 J。J7 .124131. 82310EJ384-) J209(-J7 .124W.EQ 1/2 23. 16 g 氧氣在氧氣在 400 K 溫度下等溫壓縮，氣溫度下等溫壓縮，氣體放

8、出的熱量為體放出的熱量為 1152 J ，則被壓縮后的氣體，則被壓縮后的氣體的體積為原體積的的體積為原體積的 倍，而壓強(qiáng)為原來倍，而壓強(qiáng)為原來壓強(qiáng)的壓強(qiáng)的 倍。倍。12121221122112221693. 0lnln40031. 83216ln40031. 832161152lnlnppVVVVppVVppRTMmVVRTMmWQ4一定量的氧氣，經(jīng)絕熱壓縮過程，體積變?yōu)橐欢康难鯕?，?jīng)絕熱壓縮過程，體積變?yōu)樵瓉淼奈宸种?，若初始溫度為原來的五分之一，若初始溫度?，壓強(qiáng)為，壓強(qiáng)為 ，則壓縮后的壓強(qiáng)為，則壓縮后的壓強(qiáng)為 ，溫度，溫度1 為為 K。 C27atmatmCpV4 . 141415

9、51pVpV.9.52CTV10.41411415300 5300TVTV.5715某理想氣體在某理想氣體在 p-V圖上等溫線與絕熱線相交于圖上等溫線與絕熱線相交于A點(diǎn)，如圖。已知點(diǎn)，如圖。已知 A點(diǎn)的壓強(qiáng)點(diǎn)的壓強(qiáng) ，體，體積積 ，而且，而且 A點(diǎn)處等溫線斜率與絕點(diǎn)處等溫線斜率與絕熱線斜率之比為熱線斜率之比為0.714。現(xiàn)使氣體從?，F(xiàn)使氣體從 A點(diǎn)絕熱膨脹點(diǎn)絕熱膨脹至至B點(diǎn)，其體積點(diǎn)，其體積 ，B點(diǎn)處的壓強(qiáng)點(diǎn)處的壓強(qiáng)為為 。Pa10251p331m105 . 0V332m101Vp V OBA1V2V1pCpVVpVpddCpV VpVpdd4171401./412112411221.VVpp

10、VVpp7.58104Pa6一定量的理想氣體從同一初態(tài)一定量的理想氣體從同一初態(tài)A出發(fā)，分別經(jīng)出發(fā)，分別經(jīng)歷等壓、等溫、絕熱三種過程由體積歷等壓、等溫、絕熱三種過程由體積V1膨脹到膨脹到V2。在上述三種過程中，在上述三種過程中， 過程對(duì)外作功最多；過程對(duì)外作功最多； 過程對(duì)外作功最少，過程對(duì)外作功最少， 過程內(nèi)能過程內(nèi)能增加；增加； 過程內(nèi)能減少。過程內(nèi)能減少。等壓等壓等壓等壓絕熱絕熱絕熱絕熱00WACADEQEQ卡諾卡諾25%7. 以一定量的理想氣體作為工作物質(zhì)，在以一定量的理想氣體作為工作物質(zhì)，在 P - T圖中經(jīng)圖示的循環(huán)過程。圖中圖中經(jīng)圖示的循環(huán)過程。圖中a b及及 c d為為兩個(gè)絕熱

11、過程，則循環(huán)過程為兩個(gè)絕熱過程，則循環(huán)過程為 循環(huán)，循環(huán)，其效率為其效率為 。pT（K）dcba300400%254003001112TT320 K8. 一卡諾熱機(jī)在每次循環(huán)中都要從溫度為一卡諾熱機(jī)在每次循環(huán)中都要從溫度為 400 K 的高溫?zé)嵩次鼰岬母邷責(zé)嵩次鼰?418 J ，向低溫?zé)嵩捶?，向低溫?zé)嵩捶艧釤?334.4 J ，低溫?zé)嵩吹臏囟葹?，低溫?zé)嵩吹臏囟葹?。如如果將上述卡諾熱機(jī)的每次循環(huán)都逆向地進(jìn)行，果將上述卡諾熱機(jī)的每次循環(huán)都逆向地進(jìn)行，從原則上說，它就成了一部致冷機(jī)，則該逆向從原則上說，它就成了一部致冷機(jī)，則該逆向卡諾循環(huán)的致冷系數(shù)為卡諾循環(huán)的致冷系數(shù)為 。 K3204184 .3

12、341400122TT4320400320212TTTe4計(jì)算題計(jì)算題 11mol 氫氣，在壓強(qiáng)為氫氣，在壓強(qiáng)為 1 atm ，溫度為，溫度為 20 oC 時(shí)，時(shí)，體積為體積為V0 . 現(xiàn)使氫氣分別經(jīng)如下過程到達(dá)同一末態(tài)?，F(xiàn)使氫氣分別經(jīng)如下過程到達(dá)同一末態(tài)。（1）先保持體積不變，加熱使其溫度升高到）先保持體積不變，加熱使其溫度升高到80 oC，然后令其作等溫膨脹，直至體積變?yōu)樵w積的兩倍；然后令其作等溫膨脹，直至體積變?yōu)樵w積的兩倍；（2）先使其作等溫膨脹至體積為原體積的兩倍，）先使其作等溫膨脹至體積為原體積的兩倍， 然后保持體積不變，加熱到然后保持體積不變，加熱到 80 oC . 試分別求出

13、上述兩個(gè)過程中氣體的吸熱，做功和內(nèi)試分別求出上述兩個(gè)過程中氣體的吸熱，做功和內(nèi)能的增量，并作出能的增量，并作出 P-V 圖（氫氣可視為理想氣體）。圖（氫氣可視為理想氣體）。 Vp20 C 80 C 解解:（1）等容過程等容過程等溫過程等溫過程01WJTTCMmEQV5 .1246208031. 8251121102EJ3 .2033ln8027331. 812lnd22222VVRTMmVpWQVVJ3 .203321WWWJ8 . 93273 .20335 .124621QQQJ5 .1246E（2）等溫過程等溫過程等容過程等容過程03EJ7 .16872ln2027331. 812ln13

14、3VVRTMmWQ04WJ5 .1246208031. 8251144TTCMmEQ2VJ7 .168743WWWJ2 .29345 .12467 .168743QQQJ5124643.EEE 2. 一定量的單原子分子理想氣體，從一定量的單原子分子理想氣體，從A態(tài)出發(fā)經(jīng)過等壓過態(tài)出發(fā)經(jīng)過等壓過程膨脹到程膨脹到B態(tài)，又經(jīng)過絕熱過程膨脹到態(tài)，又經(jīng)過絕熱過程膨脹到C態(tài)，如圖所示。態(tài)，如圖所示。試求這全過程中，該氣體對(duì)外所做的功、內(nèi)能的增量以及試求這全過程中，該氣體對(duì)外所做的功、內(nèi)能的增量以及吸收的熱量。吸收的熱量。 P/atmV/m31428ABC解解:全過程：全過程：CCBBVpVp3m49. 3

15、BVJ109 .14)(25)(5AABBABPABVpVpTTCMmQJ109 .145ABBCQQQ由圖得，由圖得，CATT 0EJ109 .145EQW3. 如圖所示，有一定量的理想氣體，從初狀態(tài)如圖所示，有一定量的理想氣體，從初狀態(tài) a（P1,V1）開始，經(jīng)過一個(gè)等容過程達(dá)到壓強(qiáng)）開始，經(jīng)過一個(gè)等容過程達(dá)到壓強(qiáng)為為P1/4 的的 b 態(tài)，再經(jīng)過一個(gè)等壓過程達(dá)到狀態(tài)態(tài)，再經(jīng)過一個(gè)等壓過程達(dá)到狀態(tài) c ，最后經(jīng)過等溫過程而完成一個(gè)循環(huán)。求該，最后經(jīng)過等溫過程而完成一個(gè)循環(huán)。求該循環(huán)過程中系統(tǒng)對(duì)外做的功循環(huán)過程中系統(tǒng)對(duì)外做的功 W 和吸收的熱量和吸收的熱量 Q 。解：解：設(shè)狀態(tài)設(shè)狀態(tài) c 的體積為的體積為V2 , 由于由于a , c 兩狀態(tài)的溫度相同兩狀態(tài)的溫度相同在在 b c 等壓過程中功等壓過程中功故故12211144VVVpVp循環(huán)過程循環(huán)過程WQE,0而在而在 a b 等容過程中功等容過程中功01W11111121243444VpVVpVVpW在在 c a 等溫過程中功等溫過程中功4lnln ln112111213VpVVVpVVRTMmW系統(tǒng)對(duì)外作功系統(tǒng)對(duì)外作功 113214ln43VpWWWW凈熱量為凈熱量為 114ln43VpWQ設(shè)燃?xì)鉁u輪機(jī)內(nèi)的理想氣體作如圖所示的循環(huán)過程，設(shè)燃?xì)鉁u輪機(jī)內(nèi)的理想氣體作如圖所示的循環(huán)過程，