大學(xué)物理 熱力學(xué)第一定律 習(xí)題(附答案)

班級(jí)學(xué)號(hào)姓名成績(jī)1.關(guān)于可逆過程和不可逆過程有以下幾種說法：[](1)可逆過程一定是平衡過程(2)平衡過程一定是可逆過程(3)不可逆過程發(fā)生后一定找不到另一過程使系統(tǒng)和外界同時(shí)復(fù)原(4)非平衡過程一定是不可逆過程2.一定量的理想氣體，經(jīng)歷某過程后，它的溫度升高了。則根據(jù)熱力學(xué)定律可以斷定：(1)該理想氣體系統(tǒng)在此過程中吸了熱(2)在此過程中外界對(duì)該理想氣體系統(tǒng)作了正功(3)該理想氣體系統(tǒng)的內(nèi)能增加了(4)在此過程中理想氣體系統(tǒng)既從外界吸了熱，又對(duì)外作了正功解：因理想氣體內(nèi)能是溫度的單值函數(shù)，溫度升高只能說明內(nèi)能增加了，而功和熱量都是過程量，不能只由溫度的升降而判斷其正負(fù)，應(yīng)說明具體過程。故選C3.熱力學(xué)第一定律表明：[](A)系統(tǒng)對(duì)外做的功不可能大于系統(tǒng)從外界吸收的熱量(B)系統(tǒng)內(nèi)能的增量等于系統(tǒng)從外界吸收的熱量(C)不可能存在這樣的循環(huán)過程，在此循環(huán)過程中，外界對(duì)系統(tǒng)作的功不等于系統(tǒng)傳給外界的熱量(D)熱機(jī)的效率不可能等于1循環(huán)過程中,熱機(jī)的效率可能等于1,(C)對(duì)，(D)錯(cuò)。故選C為1:2,左邊盛有一定量的理想氣體，壓強(qiáng)為po,右邊 解：由一定量的理想氣體從同一狀態(tài)開始其容積由Y膨脹到的p-V相圖右圖可知，等壓過程曲線下面積最大，所以(1)等壓過程氣體對(duì)外做功最多；等壓過程末狀態(tài)溫度最高，所以(1)等壓過程氣體內(nèi)能增量最大；由熱力學(xué)第一定律Q=△E+A可知，(1)等壓過程氣體吸熱最多。3.圖示為一理想氣體幾種狀態(tài)變化過程的p-V圖，其中MT為等溫線，MQ為絕熱線，在AM、BM、CM三種準(zhǔn)靜態(tài)過程中：(1)溫度降低的過程是過程；(2)氣體放熱的過程是過程。解：(1)因?yàn)镸T為等溫線，所以，溫度TA>Tu,AM為降溫過程，BM、CM為升溫過程。(2)因?yàn)镸Q是絕熱線，而AM和BM外界做功比MQ多，且A<0。對(duì)于AM過程，△T<0,△E<0,所以，4.某理想氣體等溫壓縮到給定體積時(shí)外界對(duì)氣體作功|W|,又經(jīng)絕熱膨脹返回原來體積時(shí)氣體對(duì)外作功W|,則整個(gè)過程中氣體(1)從外界吸收的熱量O=;解：整個(gè)過程中氣體從外界吸收的熱量整個(gè)過程中氣體內(nèi)能增加5.壓強(qiáng)、體積和溫度都相同的氫氣和氦氣(均視為剛性分子的理想氣體),它們的質(zhì)量之比為m?:m,=,它們的內(nèi)能之比為E:E?=,如果它們分別在等壓過程中吸收了相同的熱量，則它們對(duì)外做功之比為A:A=(各量下角標(biāo)1表示氫氣，2表示氦氣)解：(1)由R可知：2(2)由(氫氣剛性雙原子分子，氦氣單原子分子)因題意等壓過程中吸收相同的熱量有即又等壓過程做功A=p(-)6.一定量的某種理想氣體在等壓過程中對(duì)外作功為200J。若此種氣體為單原子分子氣體，則該過程中需吸熱J:若為雙原子分子氣體，則需吸熱J。1.2mol初始溫度為27°C,初始體積為20L的氦氣，先等壓過程膨脹到體積加倍，然后絕熱過程膨脹回到初始溫度。(2)在這一過程中系統(tǒng)總吸熱是多少?(3)系統(tǒng)內(nèi)能總的改變是多少?(4)氦氣對(duì)外界做的總功是多少?其中絕熱膨脹過程對(duì)外界做功是多少?(5)系統(tǒng)終態(tài)的體積是多少?壓強(qiáng)等壓膨脹體積加倍到達(dá)狀態(tài)2,則V=2V=40LI=2T=600K,p?atm回到初始溫度終態(tài)3,則2→3為絕熱膨脹過程，泊松比則在p-V圖上各過程表示如右上圖所示。(2)這一過程中系統(tǒng)吸收的總熱量(3)因理想氣體內(nèi)能是狀態(tài)函數(shù)，即溫度的單值函數(shù)，理想氣體內(nèi)能的總改變只取決于初態(tài)和末態(tài)的溫度。(4)氣體膨脹，對(duì)外做功，分兩段計(jì)算：1-2為等壓過程4=B(V-V)=2.46×1.013×10?×(40-20)×1氣體對(duì)外做的總功(等于系統(tǒng)在過程1-3中的總吸熱)。今使它經(jīng)以下兩個(gè)過程達(dá)到同一狀態(tài)：(1)先保持體積不變，加熱使其溫度升高到80°C,然后令它作等溫膨脹，體積變?yōu)樵瓉淼?倍；(2)先使它作等溫膨脹至原體積的2倍，然后保持體積不變，加熱到80°C。試畫出P-V圖，并分別計(jì)算以上兩種過程中吸收的熱量，氣體對(duì)外作的功和內(nèi)能的增量。解：(1)由題意可畫出P-V圖如右圖所示。1-2-3過程中氣體內(nèi)能的增量：氣體對(duì)外做的總功：整個(gè)過程中吸收的熱量：(2)1-2'-3過程中氣體內(nèi)能的增量：氣體對(duì)外做的總功：整個(gè)過程中吸收的熱量：3.3mol