第10章热力学基础

第10章 热力学基础

一、选择题

1. 两个相同的刚性容器，一个盛有氢气，一个盛氦气(均视为刚性分子理想气体)开始时它们的压强和温度都相同，现将3 J热量传给氨气，使之升高到一定的温度。若使氢气也升高同样的温度，则应向氢气传递热量为

(A)6 J (B)3 J (C)5 J （D）l0 J [ ] 2. 对于物体的热力学过程, 下列说法中正确的是 (A) 内能的改变只决定于初、末两个状态, 与所经历的过程无关 (B) 摩尔热容量的大小与所经历的过程无关

(C) 在物体内, 若单位体积内所含热量越多, 则其温度越高

(D) 以上说法都不对 [ ]

3. 有关热量, 下列说法中正确的是 (A) 热是一种物质

(B) 热能是物质系统的状态参量

(C) 热量是表征物质系统固有属性的物理量

(D) 热传递是改变物质系统内能的一种形式 [ ] 4. 关于功的下列各说法中, 错误的是 (A) 功是能量变化的一种量度

(B) 功是描写系统与外界相互作用的物理量

(C) 气体从一个状态到另一个状态, 经历的过程不同, 则对外做的功也不一样 (D) 系统具有的能量等于系统对外做的功 [ ] 5. 1mol理想气体从初态(T1, p1, V1 )等温压缩到体积V2, 外界对气体所做的功为 (A) RT1lnV2V (B) RT1ln1 V1V2(C) p1(V2?V1) (D) p2V2?p1V1 [ ] 6. 物质的量相内能同的两种理想气体, 一种是单原子分子气体, 另一种是双原子分子气体, 从同一状态开始经等体升压到原来压强的两倍．在此过程中, 两气体 (A) 从外界吸热和内能的增量均相同 (B) 从外界吸热和内能的增量均不相同 (C) 从外界吸热相同, 内能的增量不相同

(D) 从外界吸热不同,的增量相同 [ ] 7. 理想气体由初状态( p1, V1, T1）绝热膨胀到末状态( p2, V2, T2)，对外做的功为

(A)

mmCV(T2?T1) (B) Cp(T2?T1) MMmmCV(T2?T1) (D) ?Cp(T2?T1) [ ] (C) ?MM8. 提高实际热机的效率, 下面几种设想中不可行的是 (A) 采用摩尔热容量较大的气体作工作物质 (B) 提高高温热源的温度 (C) 使循环尽量接近卡诺循环

(D) 力求减少热损失、摩擦等不可逆因素 [ ]

9. 关于热运动规律，下列说法中唯一正确的是 (A) 任何热机的效率均可表示为??W Q吸T低 T高 (B) 任何可逆热机的效率均可表示为??1? (C) 一条等温线与一条绝热线可以相交两次

(D) 两条绝热线与一条等温线可以构成一个循环 [ ]

10. 一台工作于温度分别为327℃和27℃的高温热源与低温热源之间的卡诺热机，每经历 一个循环吸热2 000 J，则对外作功 (A)2 000 J (B)1 000 J （C）4 000 J (D)400 J [ ]

二、填空题

1.不等量的氢气和氦气从相同的初态作等压膨胀, 体积变为原来的两倍．在这过程中, 氢气和氦气对外做的功之比为 ．

2. 1mol的单原子分子理想气体, 在1atm的恒定压力下从273K加热到373K, 气体的内能改变了 ．

3. 两个相同的容器, 一个装氢气, 一个装氦气(均视为刚性分子理想气体)，开始时它们的压强和温度都相等．现将6 J热量传给氦气, 使之温度升高．若使氢气也升高同样的温度, 则应向氢气传递的热量为 ．

4. 一卡诺机(可逆的)，低温热源的温度为27?C，热机效率为40%， 其高温热源温度为 K．今欲将该热机效率提高到50%，若低温热源保持不变，则高温热源的温度应增加 K． 5. 一定量的理想气体，从A状态(2p1,V1)经历如图1所示的直线过程变到B状态(p1,2V1)，则AB过程中 系统做功___________, 内能改变△E＝_________________． 6. 一定量理想气体，从同一状态开始使其体积由V1膨胀到2V1，分别经历以下三种过程：(1) 等压过程；(2) 等温过程；(3) 绝热过

程．其中：__________过程气体对外做功最多；____________过程气体内能增加最多；__________过程气体吸收的热量最多．

7. 如图2所示，已知图中两部分的面积分别为S1和S2．(1) 如

2 p1 p1

pABV 1图1

O2V1V果气体的膨胀过程为a?1?b，则气体对外做功W＝________； S 2 1 p a O

1S2bV图2

如果气体进行a?1?b?2?a的循环过程，则它对外做功W＝____．

8. 将热量Q传给一定量的理想气体，(1) 若气体的体积不变，则其热量转化为 ；

(2) 若气体的温度不变，则其热量转化为 ； (3) 若气体的压强不变，则其热量转化为 ．

三、计算题

1. 气缸内贮有2.0mol的空气，温度为27℃，若维持压强不变，而使空气的体积膨胀到原体积的3倍，求空气膨胀时所作的功．

2. 一定量的空气，吸收了1.71×103J的热量，并保持在1.0×105 Pa下膨胀，体积从1.0×10-2 m3增加到1.5×10-2 m3，问空气对外作了多少功?它的内能改变了多少?

3 . 0.1kg的水蒸气自120℃加热升温至140℃。问：（1）在等体过程中；（2）在等压过程中，各吸收了多少热量?根据实验测定，已知水蒸气的摩尔定压热容

CP,m?36.21J/(mol?K)，摩尔定容热容CV,m?27.82J/(mol?K)。

4. 一压强为1.0×105 Pa，体积为1.0×10-3 m3的氧气自0℃加热到100℃，问：（1）当压强不变时，需要多少热量?当体积不变时，需要多少热量?（2）在等压或等体过程中各作了多少功?

5. 空气由压强为1.52×105 Pa，体积为5.0×10-3 m3，等温膨胀到压强为1.01×105 Pa， p(?102Pa)a 46. 比热容比??1.40的理想气体，进行如图3所示的abca 3循环，状态a的温度为300 K． 2 b (1) 求状态b、c的温度； 1c 3O(2) 计算各过程中气体所吸收的热量、气体所做的功 24 6V(m)图3 和气体内能的增量;

然后再经等压压缩到原来的体积，试计算空气所作的功？ (3) 循环效率．

7. 某种单原子分子的理想气体作卡诺循环，已知循环效率??20%，试问气体在绝热膨胀时，气体体积增大到原来的几倍?

第10章 热力学基础答案

一、选择题

1.[C];(2)[A ];3[ D ];4.[ D ];5.[B];6.[ B ];7.[C ];8.[A ].;9.[A ];10.[ D ]。.

二、填空题

1. 1:1 ;2. 1247 J ;3. 10 J; 4. 500, 100; 5. A?33p1V1,0A?p1V1,0; 6. ; 227.等压，等压，等压；8. S2,?S1 ；9. (1) 气体内能；(2) 气体对外做功；(3) 内能和对外做功。

三、计算题

1. 解 本题是等压膨胀过程，气体作功

W??pdV?p(V2?V1)

V1V2根据物态方程pV?nRT，气缸内气体的压强

p?nRT1/V1

则作功为

W?p(V2?V1)?nRT1(V2?V1)/V1?2nRT1?9.97?103J 2. 解 由于气体作等压膨胀，气体对外作功可由

W??pdV?p(V2?V1)

V1V2得

W?p(V2?V1)?5.0?102J

取该空气为系统，根据热力学第一定律Q??E?W可确定其内能的改变为

?E?Q?W?1.21?103J

3. 解 （1）由热力学第一定律，在等体过程中

QV?W??E??E??CV,m?T

所以

QV??E?mCV,m(T2?T1)?3.1?103J MmCP,m(T2?T1)?4.0?103J M（2）在等压过程中，吸收的热量为 Qp??pdV??E?4.解 氧气的摩尔数为

?2 ??mM?pV11(RT1)?4.41?10mol查表知氧气的定压摩尔热容Cp,m?72R?29.44J/(mol?K)，定体摩尔热容

CV,m?52R?21.12J/(mol?K)

（1） 求Qp,QV

等压过程氧气(系统)吸热 Qp??pdV??E??CT?128. 1JP,m(2T?1)等体过程氧气(系统)吸热 QV??E??CV,m(T2?T1)?91.5J

（2）两种方法求作功值

① 利用公式W??p(V)dV求解

T2在等压过程中，dW?pdV?mMRdT，积分得

W?dW???T1mRdT??R?T?36.6J M而在等体过程中，因气体的体积不变，故作功为

W??p(V)dV?0

② 利用热力学第一定律Q??E?W求解，氧气的内能变化为 ?E?mCV,m(T2?T1)?91.5J M由于在（1）中已求出Qp,QV，则由热力学第一定律可得在等压、等体过程中所作的功分别为

Wp?Qp??E?36.6J， WV?QV??E?0

5. 解 空气在等温膨胀过程中所作的功为 WT?mRT1ln(V2V1)?p1V1ln(p1p2) M空气在等压压缩过程中所作的功为

Wp??pdV?p2(V1?V2)

利用等温过程关系p1V1?p2V2，则空气在整个过程中所作的功为 W?WT?Wp?p1V1ln(p1p2)?p2V1?p1V1?55.7J

6. 解：(1) c→a等体过程有

pap?c TaTc

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库第10章热力学基础在线全文阅读。