第七章熱力學(xué)基礎(chǔ)練習(xí)冊(cè)答案

1、第七章第七章 熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 一、選擇題一、選擇題1、根據(jù)熱力學(xué)第二定律判斷下列說(shuō)法哪一種是正確的根據(jù)熱力學(xué)第二定律判斷下列說(shuō)法哪一種是正確的 A: 熱量能從高溫物體傳到低溫物體，但不能從低溫物體傳到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；高溫物體；B:功可以全部變?yōu)闊幔珶岵荒苋孔優(yōu)楣?；功可以全部變?yōu)闊幔珶岵荒苋孔優(yōu)楣?；C:氣體可以自由膨脹，但不能自動(dòng)收縮；氣體可以自由膨脹，但不能自動(dòng)收縮；D:有規(guī)則運(yùn)動(dòng)的能量能夠變?yōu)闊o(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的能量，但無(wú)規(guī)則有規(guī)則運(yùn)動(dòng)的能量能夠變?yōu)闊o(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的能量，但無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的能量不能變?yōu)橛幸?guī)則運(yùn)動(dòng)的能量。運(yùn)動(dòng)的能量不能變?yōu)橛幸?guī)則運(yùn)動(dòng)的能

2、量。CA2、一定質(zhì)量的理想氣體從體積、一定質(zhì)量的理想氣體從體積V1 膨脹到膨脹到V2分別經(jīng)歷的過(guò)程分別經(jīng)歷的過(guò)程是：是： 等壓過(guò)程；等壓過(guò)程； 等溫過(guò)程；等溫過(guò)程； 絕熱過(guò)程，其絕熱過(guò)程，其中吸熱最多的過(guò)程中吸熱最多的過(guò)程 A：是：是 過(guò)程；過(guò)程；B：是：是 過(guò)程；過(guò)程；C：是：是 過(guò)程；過(guò)程；D：既是：既是 過(guò)程也是和過(guò)程也是和 過(guò)程，兩過(guò)程一樣多。過(guò)程，兩過(guò)程一樣多。ABCA ADABCA ADABCA ABCDVPO0BABABAABBAVVVVTTETT解：解：ABABQW由熱力學(xué)第一定律知由熱力學(xué)第一定律知0ABACACWW=Q由狀態(tài)圖知由狀態(tài)圖知ABACADQQQ0ADQB3、某剛

3、性雙原子分子的理想氣體處于溫度為、某剛性雙原子分子的理想氣體處于溫度為T的平衡態(tài)下，的平衡態(tài)下，該分子的平均總能量為該分子的平均總能量為 A： ； B： ； C： ； D：32kT52kT32RT52RT4、理想氣體經(jīng)歷所示的、理想氣體經(jīng)歷所示的abc平衡過(guò)程平衡過(guò)程 如下圖，則該系統(tǒng)對(duì)如下圖，則該系統(tǒng)對(duì)外做功外做功W，從外界吸收的熱量，從外界吸收的熱量Q和內(nèi)能的增量和內(nèi)能的增量E 的正負(fù)情的正負(fù)情況如下況如下 A： B： C： D： 0,0,0EQW0,0,0EQW0,0,0EQW0,0,0EQWPVabcB0QWE=+ D解：解：acacTTEEaaccPVPV0abW=0W0ED5、在溫

4、度分別為、在溫度分別為327oC和和27oC的高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩粗g的高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩粗g工作的熱機(jī)理論上的最大效率為工作的熱機(jī)理論上的最大效率為 A：25% B：50% C：75% D：91.74%B解：解：216001150%300TT=-=-=6、右圖，一定量的理想氣體分別由初態(tài)、右圖，一定量的理想氣體分別由初態(tài)a經(jīng)過(guò)程經(jīng)過(guò)程a b和由初態(tài)和由初態(tài)a 經(jīng)過(guò)程經(jīng)過(guò)程a cb到達(dá)相同的終態(tài)到達(dá)相同的終態(tài)b，則兩個(gè)過(guò)程中氣體從外界吸，則兩個(gè)過(guò)程中氣體從外界吸收的熱量收的熱量Q1，Q2的關(guān)系為：的關(guān)系為： A：Q1Q2 B：Q10, Q1Q2C：Q1Q2 D：Q10, Q1等體過(guò)程等體過(guò)程溫度

5、升高，內(nèi)能增大，吸熱溫度升高，內(nèi)能增大，吸熱acb等溫壓縮等溫壓縮等體過(guò)程等體過(guò)程2cbcbabcbacacQQQEQEQ=+=+=+210cbcbcbQWQQ= ,解：解： a1b過(guò)程是絕熱過(guò)程過(guò)程是絕熱過(guò)程0baEE-QEW 2211a ba ba ba bQWQW-=-12a ba bWWQ10a bQ=2、理想氣體做卡諾循環(huán)，高溫?zé)嵩吹臒崃W(xué)溫度是低溫?zé)?、理想氣體做卡諾循環(huán)，高溫?zé)嵩吹臒崃W(xué)溫度是低溫?zé)嵩吹臒崃W(xué)溫度的源的熱力學(xué)溫度的n 倍，求氣體在一個(gè)循環(huán)中將由高溫?zé)嵩幢?，求氣體在一個(gè)循環(huán)中將由高溫?zé)嵩此玫臒崃康乃玫臒崃康?倍交給了低溫?zé)嵩?。倍交給了低溫?zé)嵩础? n解：解：1Q=

6、Q=-211TT21- -1QTQTn=21213、1mol的氧氣在的氧氣在1atm的壓強(qiáng)下從的壓強(qiáng)下從200C加熱到加熱到1000C（1）設(shè)加熱過(guò)程中體積保持不變，則供給的熱量為）設(shè)加熱過(guò)程中體積保持不變，則供給的熱量為 。（2）若過(guò)程中壓強(qiáng)不變，需供給多少熱量為）若過(guò)程中壓強(qiáng)不變，需供給多少熱量為 .（3） 在等壓下氣體對(duì)外作的功為在等壓下氣體對(duì)外作的功為 。 2326.8J1662J664.8J解：解：215801662J2VVMQCTTR()217802326.8J2PPMQCTTR()2180664.8JPMWR TTR()4、如圖，一理想氣體系統(tǒng)由狀態(tài)、如圖，一理想氣體系統(tǒng)由狀態(tài)a

7、沿沿acb到達(dá)狀態(tài)到達(dá)狀態(tài)b，有，有350J的熱量傳入系統(tǒng)，而系統(tǒng)做功的熱量傳入系統(tǒng)，而系統(tǒng)做功130J，（，（1）經(jīng)過(guò)）經(jīng)過(guò)adb過(guò)程，系過(guò)程，系統(tǒng)作功統(tǒng)作功40J，傳入系統(tǒng)的熱量，傳入系統(tǒng)的熱量Q= （2）當(dāng)系統(tǒng)由狀態(tài)）當(dāng)系統(tǒng)由狀態(tài)b沿曲線沿曲線ba返回狀態(tài)返回狀態(tài)a時(shí)，外界對(duì)系統(tǒng)作功時(shí)，外界對(duì)系統(tǒng)作功60J，則系統(tǒng)吸收的，則系統(tǒng)吸收的熱量熱量Q= 。J260J280350 130220J40220260J60220280JabacbacbadbadbabbababaEQWQWEQWE 解：解：QWE5、一容器內(nèi)裝有氣體，溫度為、一容器內(nèi)裝有氣體，溫度為270C。問(wèn)（。問(wèn)（1）壓強(qiáng)為）壓強(qiáng)

8、為1.013105Pa時(shí)，在時(shí)，在1m3中有中有 個(gè)分子；（個(gè)分子；（2）在）在高真空時(shí)壓強(qiáng)為高真空時(shí)壓強(qiáng)為1.3310-5Pa，在，在1m3中有中有 個(gè)分個(gè)分子。子。2532.45 10 m1533.21 10 m53253231.013 10m2.45 10 m1.38 10300PnkT53153231.33 10m3.21 10 m1.38 10300PnkT解：解：6、如圖所示圖中，、如圖所示圖中，a、b兩條曲線是兩種不同氣體（氧氣和氫兩條曲線是兩種不同氣體（氧氣和氫氣）在同一溫度下的麥?zhǔn)戏植记€。則氫氣分子的最概然速氣）在同一溫度下的麥?zhǔn)戏植记€。則氫氣分子的最概然速率率 ，氧氣分

9、子的最概然速率，氧氣分子的最概然速率 ，兩種氣，兩種氣體所處的溫度體所處的溫度 。481K500m /s2000m /s解：首先來(lái)區(qū)分兩條曲線，最概解：首先來(lái)區(qū)分兩條曲線，最概然速率為然速率為2pRTv顯然，溫度相同時(shí)摩爾質(zhì)量小的氣體最概然速率大。顯然，溫度相同時(shí)摩爾質(zhì)量小的氣體最概然速率大。所以，曲線所以，曲線a為氧氣，曲線為氧氣，曲線b為氫氣。為氫氣。)(vf(m / s)v2000abo由圖中數(shù)據(jù)可知?dú)錃獾淖罡湃凰俾蕿橛蓤D中數(shù)據(jù)可知?dú)錃獾淖罡湃凰俾蕿?000m/s。2222HOOH164ppvv H222H22481K2ppvRTvTR22OH1500m /s4ppvv)(vf( m /

10、 s )v2000IIIo7、一卡諾機(jī)從、一卡諾機(jī)從373K的高溫?zé)嵩次鼰幔虻母邷責(zé)嵩次鼰?，?73K的低溫?zé)嵩吹牡蜏責(zé)嵩捶艧帷Ｈ粼摍C(jī)從高溫?zé)嵩次辗艧?。若該機(jī)從高溫?zé)嵩次?000J熱量，則該機(jī)所做的功熱量，則該機(jī)所做的功為為 J，放出熱量，放出熱量 J .268732解：解：1W=Q=-211TT211273= 1= 11000 = 268J373TWQT驏驏桫桫11000268 = 732JQ =QW =-28、如圖示，一定量的空氣，開始在狀態(tài)、如圖示，一定量的空氣，開始在狀態(tài)A，其壓強(qiáng)為其壓強(qiáng)為 ，體積為，體積為 ，沿直線，沿直線AB變化到狀態(tài)變化到狀態(tài)B，壓強(qiáng)變?yōu)?，壓?qiáng)變?yōu)?，體積

11、變?yōu)?，體積變?yōu)?，求此過(guò)程氣體所作的功為，求此過(guò)程氣體所作的功為 。52.0 10 Pa332.0 10m-51.0 10 Pa333.0 10m-解：氣體的功為過(guò)程曲線下包圍的面積解：氣體的功為過(guò)程曲線下包圍的面積1()()1502ABBAWPPVVJ5/ (1.0 10 Pa)Po33/ (1.010m )VAB12312150J三、計(jì)算題三、計(jì)算題1、將、將500J的熱量傳給標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的熱量傳給標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下2mol的氫，問(wèn)：的氫，問(wèn)：（1）若體積不變，這熱量轉(zhuǎn)變?yōu)槭裁?？氫的溫度變?yōu)槎嗌?？）若體積不變，這熱量轉(zhuǎn)變?yōu)槭裁?？氫的溫度變?yōu)槎嗌伲浚?）若溫度不變，這熱量轉(zhuǎn)變?yōu)槭裁?？氫的壓?qiáng)和體積變?yōu)?/p>

12、多）若溫度不變，這熱量轉(zhuǎn)變?yōu)槭裁?？氫的壓?qiáng)和體積變?yōu)槎嗌?？少？?）若壓強(qiáng)不變，這熱量轉(zhuǎn)變?yōu)槭裁?？氫的溫度及體積變?yōu)槎啵┤魤簭?qiáng)不變，這熱量轉(zhuǎn)變?yōu)槭裁?？氫的溫度及體積變?yōu)槎嗌伲可伲?VQECT 1273 12285KTTT解解(1)等體過(guò)程，吸收的熱量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能等體過(guò)程，吸收的熱量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能50012K25VQTCR21122ln2lnVPQWRTRTVP500332 8.31 27322144.8 100.05mQRTVVee41229.08 10 PaQRTPPe(2)若溫度不變，內(nèi)能不變，若溫度不變，內(nèi)能不變，吸收的熱量轉(zhuǎn)化為功吸收的熱量轉(zhuǎn)化為功7222ppQCTR T5008.6K27

13、8.31PQTC21(2738.6)281.6KTTTK 2WP VR T3332144.8 101.41 100.046mVVV(3)若壓強(qiáng)不變，若壓強(qiáng)不變，吸收的熱量轉(zhuǎn)化為功和內(nèi)能吸收的熱量轉(zhuǎn)化為功和內(nèi)能33522 8.31 8.61.41 10 m1.013 10R TVP2、一定量的單原子分子理想氣體，從狀態(tài)、一定量的單原子分子理想氣體，從狀態(tài)A出發(fā)，沿如圖所示出發(fā)，沿如圖所示直線過(guò)程變到另一狀態(tài)直線過(guò)程變到另一狀態(tài)B，又經(jīng)等容、等壓兩過(guò)程回到狀態(tài)，又經(jīng)等容、等壓兩過(guò)程回到狀態(tài)A。求：求：（1） 、 、 各過(guò)程中系統(tǒng)對(duì)外所作的功，內(nèi)各過(guò)程中系統(tǒng)對(duì)外所作的功，內(nèi)能的增量及所吸收的熱量；能

14、的增量及所吸收的熱量；（2）整個(gè)過(guò)程中系統(tǒng)對(duì)外界所作的總功及從外界吸收的總熱量。）整個(gè)過(guò)程中系統(tǒng)對(duì)外界所作的總功及從外界吸收的總熱量。 ABBCCA解：解：AB531213 1102 110200J2ABABBAWPPVV532233 2 1 11010750J2ABBABBAAi MiER TTPVPV 950JABABABQEW BC0BCVconstW532231 23 21010600J2BCCBCCBBi MiER TTP VPV 600JBCBCCBQEW CA250JCACACAQEW 532231 1 1 21010150J2CAACAACCi MiER TTPVPV 531

15、101210100JCAAACPconstWP VV 100JABCAWWWJ100CABCABQQQQ3、單原子理想氣體的循環(huán)過(guò)程如圖所示，整個(gè)過(guò)程、單原子理想氣體的循環(huán)過(guò)程如圖所示，整個(gè)過(guò)程 是由兩條等壓線和兩條等容線所組成。是由兩條等壓線和兩條等容線所組成。已知已知求該循環(huán)的效率。求該循環(huán)的效率。解：功為循環(huán)包圍的面積解：功為循環(huán)包圍的面積ABCDA40atm,20atm,4 ,12ABCDADBCPPPPVVL VVL534()()20 1.013 108 101.62 10 JADCDWPPVV ()atmPo( )V LCD2012404()()ABDApBAVADMMQQQC T

16、TCTT441.62 1017.4%9.32 10WQ吸熱過(guò)程只有吸熱過(guò)程只有AB和和DA過(guò)程過(guò)程535342225340 1240 440 420 41.013 10102253320801.013 1010229.32 10 JBBAAAADDiiPVPVPVP V ()atmPo( )V LCD20124044、一定量雙原子理想氣體的循環(huán)過(guò)程如、一定量雙原子理想氣體的循環(huán)過(guò)程如T-V圖所示，其中圖所示，其中c點(diǎn)的溫度為點(diǎn)的溫度為TC=600K。試求。試求（1）ab、bc、ca過(guò)各個(gè)過(guò)程系統(tǒng)吸收的熱量；過(guò)各個(gè)過(guò)程系統(tǒng)吸收的熱量；（2）經(jīng)一次循環(huán)系統(tǒng)所作的凈功；）經(jīng)一次循環(huán)系統(tǒng)所作的凈功；（3）循環(huán)的效率（）循環(huán)的效率（ln2=0.693)。To()mV- 3310cb21aabcVOP21解：解：將將T TV V圖的循環(huán)過(guò)程對(duì)應(yīng)到圖的循環(huán)過(guò)程對(duì)應(yīng)到P PV V圖上，可以看出，此循環(huán)順時(shí)圖上，可以看出，此循環(huán)順時(shí)針，代表熱機(jī)。針，代表熱機(jī)。22cbaVVVabcVOP21baPP600KcaTT（1）ab、bc、ca過(guò)各個(gè)過(guò)程系統(tǒng)吸收的熱量；過(guò)各個(gè)過(guò)程系統(tǒng)吸收的熱量；()=abbaMMWR TTR300-= -ababVVTTab等壓壓縮等壓壓縮300KbbaaVTTV73002