1、大學物理習題教案大學物理習題教案09.09.熱力學熱力學 C 選擇題選擇題1. 有兩個相同的容器，容積不變，一個盛有氦氣，有兩個相同的容器，容積不變，一個盛有氦氣，另一個盛有氫氣（均可看成剛性分子）另一個盛有氫氣（均可看成剛性分子）,它們的壓它們的壓強和溫度都相等?，F將強和溫度都相等?，F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，則應向氦氣傳遞的熱量是應向氦氣傳遞的熱量是 （A） 6 J （B） 5 J （C） 3 J （D） 2 J2miQRTMC2. 一定量理想氣體在經歷某過程后，它的溫度升一定量理想氣體

2、在經歷某過程后，它的溫度升高了，則可以斷定：高了，則可以斷定：（1）該理想氣體系統在此過程中做了功；）該理想氣體系統在此過程中做了功；（2）在此過程中外界對該理想氣體系統做了功；）在此過程中外界對該理想氣體系統做了功；（3）該理想氣體系統的內能增加了；）該理想氣體系統的內能增加了；（4）在此過程中理想氣體系統既從外界吸了熱，）在此過程中理想氣體系統既從外界吸了熱， 又對外做了正功。又對外做了正功。 以上正確的是：以上正確的是： （A）（）（1），（），（3）；）； （B）（）（2），（），（3）；）； （ C ） （） （ 3 ） ；） ； （ D ） （） （ 3 ） ， （） ， （ 4

3、） ；） ； （E）（）（4）.D 3. 對于理想氣體系統來說，在下列過程中，哪個過對于理想氣體系統來說，在下列過程中，哪個過程系統所吸收的熱量、內能的增量和對外做的功三程系統所吸收的熱量、內能的增量和對外做的功三者均為負值：者均為負值：（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 4. 對于室溫下的雙原子分子理想氣體，在等壓膨脹對于室溫下的雙原子分子理想氣體，在等壓膨脹的情況下，系統對外所作的功與從外界吸收的熱量的情況下，系統對外所作的功與從外界吸收的熱量之比之比 A / Q 等于：等于： （A）1

4、 / 3 （B）1 / 4 （C）2 / 5 （D）2 / 7 215() ()2mQRRTTM2121()()mAp VVR TTM A 5. 摩爾數相等的三種理想氣體摩爾數相等的三種理想氣體 He 、N2 和和 CO2 ，若從同一初態，經等壓加熱，且在加熱過程中三若從同一初態，經等壓加熱，且在加熱過程中三種氣體吸收的熱量相等，則體積增量最大的氣體種氣體吸收的熱量相等，則體積增量最大的氣體是：是： （A） He （B）N2 （C）CO2 （D）三種氣體的體積增量相同）三種氣體的體積增量相同 212122()()22m iiQR TTP VVM A 6. 如圖所示，一定量理想氣體從體積為如圖所

5、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 D 7. 如圖所示，理想氣體在如圖所示，理想氣體在 的過程中，的過程中， 應是：應是： （A） 氣體從外界凈吸熱，內能增加；氣體從外界凈吸熱，內能增加； （B） 氣體從外界凈吸熱，內能減少；氣體從外界凈吸熱，內能減少； （C） 氣體向外界凈放熱，內能增加；氣體向外界凈放熱，內能增加； （D） 氣體向外界凈放熱，內能減少。氣體向

6、外界凈放熱，內能減少。 B 一定量理想氣體，沿著圖中直線狀態從一定量理想氣體，沿著圖中直線狀態從 a 變到變到狀態狀態 b ，則在此過程中，則在此過程中 （A） 氣體對外作正功，向外界放出熱量；氣體對外作正功，向外界放出熱量； （B） 氣體對外作正功，從外界吸熱；氣體對外作正功，從外界吸熱； （C） 氣體對外作負功，向外界放出熱量；氣體對外作負功，向外界放出熱量； （D） 氣體對外作正功，內能減少。氣體對外作正功，內能減少。 9. 如圖，一卡諾機由原來采用循環過程如圖，一卡諾機由原來采用循環過程 a b c d a 改為采用循環過程改為采用循環過程 a e f d a ，則循環過程，則循環過程

7、 的的PVabcdefT1T2 D （A）凈功增大，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 C 根據熱力學第二定律判斷下列哪種說法是根據熱力學第二定律判斷下列哪種說法是 正確的是：正確的是：（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）功可以全部變為熱，但熱不能全部變為功；）功可以全部變為熱，但熱不能全部變為功；（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

8、不能自由壓縮；（D）有規則運動的能量能夠變為無規則運動的能）有規則運動的能量能夠變為無規則運動的能 量，但無規則運動的能量不能夠變為有規則量，但無規則運動的能量不能夠變為有規則 運動的能量。運動的能量。 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. 要使一熱力學系統的內能增加，可以通過要使一熱力學系統的內能增加，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。熱力學系統的狀態發生方式兼用來完成。熱力學系統的狀態發生 變化時，其內能的增量只決定于變化時，其內能的增量只決定于 ，而與，而與 無關。無關。 124.7-84.352 一氣缸內儲有一氣缸內儲有 10

9、 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，則氣體內能的增量，則氣體內能的增量 E 為為 J，吸收的熱量吸收的熱量 Q 為為 J。209 JW 32mERTMQAE 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，而壓強為原來倍，而壓強為原來壓強的壓強的 倍。倍。2112lnlnTVPmmQARTRTMVMP過程過程AB 等溫等溫BC 等壓

10、等壓CA 等容等容ABCAQ (J) W (J) E (J)100-42-84h h-1268458100058084031.5%4 一定量的理想氣體作如圖所示的循環，一定量的理想氣體作如圖所示的循環，試填入下表內各空格應有的數值。試填入下表內各空格應有的數值。 QWE()()0ACCBEEEE5810084h5 如圖所示，如圖所示，1 mol 的單原子分子理想氣體的單原子分子理想氣體從初態從初態A（ P1 ，V1 ）開始沿如圖直線變化到末）開始沿如圖直線變化到末態態B（ P2 ，V2 ）時，）時，其內能的改變量為其內能的改變量為 ，從外界吸熱為從外界吸熱為 ，對外界作功為對外界作功為 。 )

11、 (231122VPVP) (21122VPVP) (211122VPVP2131()2ER TT 21211()()2WPP VV2221121 11()2PVPVPVPV400一熱機從溫度為一熱機從溫度為 727 oC 的高溫熱源吸熱，向的高溫熱源吸熱，向溫度為溫度為 527 oC 的低溫熱源放熱，若熱機在最的低溫熱源放熱，若熱機在最大效率下工作，且每一循環吸熱大效率下工作，且每一循環吸熱 2000 J， 則則此熱機每一循環作功為此熱機每一循環作功為 J。800K11000Kh 卡諾卡諾25%7. 以一定量的理想氣體作為工作物質，在以一定量的理想氣體作為工作物質，在 P - T圖中經圖示的

12、循環過程。圖中圖中經圖示的循環過程。圖中a b及及 c d為為兩個絕熱過程，則循環過程為兩個絕熱過程，則循環過程為 循環，循環，其效率為其效率為 。PT（K）dcba300400300K1400Kh 320 K8. 一卡諾熱機在每次循環中都要從溫度為一卡諾熱機在每次循環中都要從溫度為 400 K 的高溫熱源吸熱的高溫熱源吸熱 418 J ，向低溫熱源放，向低溫熱源放熱熱 334.4 J ，低溫熱源的溫度為，低溫熱源的溫度為 。2334.411400418Th 9. 一臺冰箱，放在氣溫為一臺冰箱，放在氣溫為 300K 的房間內，冰箱制的房間內，冰箱制作一塊作一塊 -13 C的冰塊需從冷凍室內取走

13、的冰塊需從冷凍室內取走2.09105J的的熱量。設冰箱為理想卡諾制冷機，則做此冰塊需壓熱量。設冰箱為理想卡諾制冷機，則做此冰塊需壓縮機做功縮機做功_。 3.22 104J2212QTWTT計算題計算題 11mol 氫氣，在壓強為氫氣，在壓強為 1 atm ，溫度為，溫度為 20 oC 時，時，體積為體積為V0 . 現使氫氣分別經如下過程到達同一末態?，F使氫氣分別經如下過程到達同一末態。（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，直至體積變為原體積的兩倍；然后令其作等溫膨脹，直至體積變為原體積的兩倍；（2）先使其作等溫膨脹至體積為原

14、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 . 試分別求出上述兩個過程中氣體的吸熱，做功和內試分別求出上述兩個過程中氣體的吸熱，做功和內能的增量，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0VA)(12TTCMmEQVV51601246.5 J2R 等溫過程等溫過程0E0022lnVVRTMmAQTTJ 3 .20332ln)80273(31. 81J 3 .2033AJ 8 .3279QJ 5 .1246E（2）等溫過程等溫過程

15、0EJ 7 .16872ln001VVRTMmAQTT等容過程等容過程0VAJ 5 .1246)(12TTCMmEQVVJ 1246.5EJ 1687.7AJ 2934.2Q2. 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態出發經過等壓過態出發經過等壓過程膨脹到程膨脹到B態，又經過絕熱過程膨脹到態，又經過絕熱過程膨脹到C態，如圖所示。態，如圖所示。試求這全過程中，該氣體對外所做的功、內能的增量以及試求這全過程中，該氣體對外所做的功、內能的增量以及吸收的熱量。吸收的熱量。 P/atmV/m31428ABC解解BBCCP VP V33.49 mBVACTT由圖得，由圖得，()A

16、BPBCQCTT55()1.4910 J2BBAAP VP V全過程：全過程：51.4910 JQ 0E51.4910 JW 3. 圖所示，有一定量的理想氣體，從初狀態圖所示，有一定量的理想氣體，從初狀態 a（P1,V1）開始，經過一個等容過程達到壓強為）開始，經過一個等容過程達到壓強為P1/4 的的 b 態，再經過一個等壓過程達到狀態態，再經過一個等壓過程達到狀態 c ，最后經過等溫過程而完成一個循環。求該循環最后經過等溫過程而完成一個循環。求該循環過程中系統對外做的功過程中系統對外做的功 A 和吸收的熱量和吸收的熱量 Q .解：解：設狀態設狀態 c 的體積為的體積為V2 , 由于由于a , c 兩狀態的溫度相同兩狀態的溫度相同故故1112214 4PVPVVV ，循環過程循環過程0, EQA 而在而在 a b 等容過程中功等容過程中功10A 在在 b c 等壓過程中功等壓過程中功1221113()44PAVVPV 在在 c a 等溫過程中功等溫過程中功 3111211lnln4APVV VPV 12311113 4ln43 4ln4AAAAPVQAPV111p h h 21pPP 設燃氣渦輪機內的理想氣