热力学习题

1热力学基础习题练习一、选择题1.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2..在下面节约与开拓能源的几个设想中,理论上可行的是[](A)在现有循环热机中进行技术改进,使热机的循环效率达100%(B)利用海面与海面下的海水温差进行热机循环做功(C)从一个热源吸热,不断作等温膨胀,对外做功(D)从一个热源吸热,不断作绝热膨胀,对外做功3.一定质量的理想气体经历了下列哪一个变化过程后,它的内能是增大的?[](A)等温压缩(B)等体降压(C)等压压缩(D)等压膨胀4.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))(12TTCMmV(B))(12TTCMmp(C))(12TTCMmV(D))(12TTCMmp5.一定量的理想气体分别经历了等压、等体和绝热过程后其内能均由E1变化到E2．在上述三过程中,气体的[](A)温度变化相同,吸热相同(B)温度变化相同,吸热不同(C)温度变化不同,吸热相同(D)温度变化不同,吸热也不同6.一定质量的理想气体从某一状态经过压缩后,体积减小为原来的一半,这个过程可以是绝热、等温或等压过程．如果要使外界所做的机械功为最大,这个过程应是[](A)绝热过程(B)等温过程(C)等压过程(D)绝热过程或等温过程均可7.一定量的理想气体从初态),(TV开始,先绝热膨胀到体积为2V,然后经等容过程使温度恢复到T,最后经等温压缩到体积V，如图9-1-34所示．在这个循环中,气体必然[](A)内能增加(B)内能减少(C)向外界放热(D)对外界做功图9-1-34OVpV2V28.在下面节约与开拓能源的几个设想中,理论上可行的是[](A)在现有循环热机中进行技术改进,使热机的循环效率达100%(B)利用海面与海面下的海水温差进行热机循环做功(C)从一个热源吸热,不断作等温膨胀,对外做功(D)从一个热源吸热,不断作绝热膨胀,对外做功9.卡诺循环的特点是[](A)卡诺循环由两个等压过程和两个绝热过程组成(B)完成一次卡诺循环必须有高温和低温两个热源(C)卡诺循环的效率只与高温和低温热源的温度有关(D)完成一次卡诺循环系统对外界做的净功一定大于010.热力学第二定律表明[](A)不可能从单一热源吸收热量使之全部变为有用功(B)在一个可逆过程中,工作物质净吸热等于对外做的功(C)摩擦生热的过程是不可逆的(D)热量不可能从温度低的物体传到温度高的物体11.图9-1-50所列四图分别表示某人设想的理想气体的四个循环过程，请选出其中一个在理论上可能实现的循环过程的图的符号．[]12.在图9-1-51中，IcII为理想气体绝热过程，IaII和IbII是任意过程．此两任意过程中气体做功与吸收热量的情况是[](A)IaII过程放热，做负功；IbII过程放热，做负功(B)IaII过程吸热，做负功；IbII过程放热，做负功(C)IaII过程吸热，做正功；IbII过程吸热，做负功(D)IaII过程放热，做正功；IbII过程吸热，做正功二、填空题1.各为1mol的氢气和氦气,从同一状态(p,V)开始作等温膨胀．若氢气膨胀后体积变为2V,氦气膨胀后压强变为2p,则氢气和氦气从外界吸收的热量之比为．图9-1-51abIIIcVOpOVp(D)等温绝热绝热OVp(C)绝热绝热等压(A)等温等容绝热OVp(B)等温绝热容等OVp图9-1-5032.一定量气体作卡诺循环,在一个循环中,从热源吸热1000J,对外做功300J．若冷凝器的温度为7C,则热源的温度为．3.1mol理想气体(设VPCC为已知)的循环过程如图9-2-11所示，其中CA为绝热过程，A点状态参量(11,VT)，和B点的状态参量(21,VT)为已知．则C点的状态参量为：CV，CT，Cp．4.一定量的理想气体，从A状态),2(11Vp经历如图9-2-12所示的直线过程变到B状态)2,(11Vp，则AB过程中系统做功___________,内能改变△E＝_________________．5.质量为m、温度为0T的氦气装在绝热的容积为V的封闭容器中，容器一速率v作匀速直线运动．当容器突然停止后，定向运动的动能全部转化为分子热运动的动能，平衡后氦气的温度增大量为．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．7.一定量的理想气体，从状态a出发，分别经历等压、等温、绝热三种过程由体积V1膨胀到体积V2，试在图9-2-17中示意地画出这三种过程的p－V图曲线．在上述三种过程中：(1)气体的内能增加的是__________过程；(2)气体的内能减少的是__________过程．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．T1TV1V2VABCO2T图9-2-11Ap12p1pB1V12VVO图9-2-12pVOa1V图9-2-172V4三、计算题1.1mol刚性双原子分子的理想气体，开始时处于Pa1001.151p、331m10V的状态，然后经图9-3-1所示的直线过程I变到Pa1004.452p、332m102V的状态．后又经过方程为CpV21（常量）的过程II变到压强Pa1001.1513pp的状态．求：(1)在过程I中气体吸的热量;(2)整个过程气体吸的热量．2.一卡诺热机(可逆的)，当高温热源的温度为C127、低温热源温度为C27时，其每次循环对外做净功8000J．今维持低温热源的温度不变，提高高温热源的温度，使其每次循环对外做净功10000J．若两个卡诺循环都工作在相同的两条绝热线之间，试求：(1)第二个循环热机的效率；(2)第二个循环的高温热源的温度．3.如图9-3-6所示，一金属圆筒中盛有1mol刚性双原子分子的理想气体，用可动活塞封住，圆筒浸在冰水混合物中．迅速推动活塞，使气体从标准状态(活塞位置I)压缩到体积为原来一半的状态(活塞位置II)，然后维持活塞不动，待气体温度下降至0℃，再让活塞缓慢上升到位置I，完成一次循环．(1)试在pV图上画出相应的理想循环曲线；(2)若作100次循环放出的总热量全部用来熔解冰，则有多少冰被熔化?(已知冰的熔解热3.35×105J·kg－1，普适气体常量R=8.31J·mol－1·K－1)4.比热容比1.40的理想气体，进行如图9-3-7所示的abca循环，状态a的温度为300K．(1)求状态b、c的温度；(2)计算各过程中气体所吸收的热量、气体所做的功和气体内能的增量;(3)求循环效率．5.绝热壁包围的汽缸被一绝热的活塞分成A，B两室，活塞在汽缸内可无摩擦自由滑动，每室内部有1mol的理想气体，定容热容量RCV25．开始时，气体都处在平衡态p),(22Vp),(11Vp13ppOV图9-3-1I冰水混合物图9-3-6II图9-3-72)(m3V6Pa)10(2pa2bcO41345),,(000TVp．现在对A室加热，直到A中压强变为20p为止．(1)求加热之后，A、B室中气体的体积和温度;(2)在这过程中A室中的气体做了多少功?(3)加热器传给A室的热量多少?6.图9-3-19所示为一循环过程的T-V曲线．该循环的工质的物质的量为moln的理想气体，其中VC和均已知且为常量．已知a点的温度为1T，体积为V1，b点的体积为V2，ca为绝热过程．求：(1)c点的温度；(2)循环的效率．7.设一动力暖气装置由一台卡诺热机和一台卡诺制冷机组合而成．热机靠燃烧时释放的热量工作并向暖气系统中的水放热；同时，热机带动制冷机．制冷机自天然蓄水池中吸热，也向暖气系统放热．假定热机锅炉的温度为C2101t，天然蓄水池中水的温度为C152t，暖气系统的温度为C603t，热机从燃料燃烧时获得热量2.1×107J，计算暖气系统所得热量．热力学基础答案一、选择题1.A2.B3.D4.C5.B6.A7.C8.B9.C10.C11.B12.B二、填空题1.1:12.127C3.2V,1121TVV,12121VVVRT4.0,2311VpA5.RMT32v6.等压，等压，等压7.过程曲线如解图9-2-17所示，其中ab为等压过程,ac为等温过程,ad为绝热过程．(1)等压;(2)绝热．8.(1)气体内能；(2)气体对外做功；(3)内能和对外做功图9-3-19pVOa1V解图9-2-172Vbcd6三、计算题1.解：(1)在过程Ⅰ中气体对外做功为1221121VVppA内能增量为11221212525VpVpTTRTCMmEV由热力学第一定律，此过程气体吸收的热量为112212211112521VpVpVVppEAQJ1001.110204.425J101021004.41001.121223355J1002.23(2)在过程II中气体对外做功为322VVpAd2233222d32VpVpVVVpVVV又据CpV21可得3332323223m1032m01.104.4102ppVV所以J1085.4J10204.4103201.123222A过程II气体内能增量为22332322525VpVpTTREJ1006.6J10204.4103201.125322过程II气体吸热J1009.1J1006.6J1085.4433222EAQ整个过程气体吸收热量21QQQJ1029.1J1009.1J1002.24432.解：(1)J32000J4003001800011112净净AQQATT，净AQQ21J24000J8000J3200012净AQQp),(22Vp),(11Vp13ppOV解图9-3-17第二个热机2Q不变，则J34000J10000J2400021净AQQ%4.2934000100001QA净(2)由121TT得K425K%4.291300121TT3.解：(1)p–V图上循环曲线如解图9-3-6所示，其中ab为绝热线，bc为等体线，ca为等温线．(2)等体过程放热为QV=CV(T2－T1)(1)等温过程吸热为2ln111VVRTQT(2)绝热过程方程211111)2(TVTV(3)双原子分子气体RCV254.1由(1)～(3)式解得系统一次循环放出的净热量为2ln)12(25111RTTRQQQTVJ240若100次循环放出的总热量全部用来熔解冰，则熔解的冰的质量为21016.7100Qmkg4.解：(1)c→a等体过程有ccaaTpTp所以75)(acacppTTKb→c等压过程有ccabTVTV所以225)(cbcbVVTTK(2)气体的物质的量为mol321.0aaaRTVpMm由40.1可知气体为双原子分子气体，故RCV25RCp27c→a等体吸热过程0caAJ1500)(caVcacaTTCEQpOV)(1Ta)(1Tc)(2Tb解图9-3-61V2/1V8b→c等压压缩过程J400)(bcbbcVVpAJ100