热学试题1---4及答案

热学模拟试题一一、填空题1.lmol的单原子分子理想气体，在1atm的恒定压强下，从0℃加热到100℃，则气体的内能改变了_____J．(普适气体常量R=8.31J·mol-1·k-1)。2.右图为一理想气体几种状态变化过程的p-v图，其中MT为等温线，MQ为绝热线，在AM,BM,CM三种准静态过程中：(1)温度升高的是___过程；(2)气体吸热的是______过程．3.所谓第二类永动机是指_______________________________________；它不可能制成是因为违背了___________________________________。4.处于平衡状态下温度为T的理想气体，kT23的物理意义是___________________________.(k为玻尔兹曼常量).5.图示曲线为处于同一温度T时氦（原子量4）、氖(原子量20)和氩(原子量40)三种气体分子的速率分布曲线。其中：曲线(a)是______分子的速率分布曲线；曲线(b)是_________气分子的速率分布曲线；曲线(c)是_________气分子的速率分布曲线。6.处于平衡态A的一定量的理想气体，若经准静态等体过程变到平衡态B，将从外界吸收热量416J，若经准静态等压过程变到与平衡态B有相同温度的平衡态C，将从外界吸收热量582J，所以，从平衡态A变到平衡态C的准静态等压过程中气体对外界所作的功为_____________________。7.一定量的某种理想气体在等压过程中对外作功为200J．若此种气体为单原子分子气体，则该过程中需吸热__________J；若为双原子分子气体，则需吸热_____________J。8.一定量的理想气体，在p—T图上经历一个如图所示的循环过程（a→b→c→d→a），其中a→b，c→d两个过程是绝热过程，则该循环的效率η=_________________。9.某种单原子分子组成的理想气体，在等压过程中其摩尔热容量为；在等容过程中其摩尔热容量为；在等温过程中其摩尔热容量为；在绝热过程中其摩尔热容量为。10.理想气体由某一初态出发，分别做等压膨胀，等温膨胀和绝热膨胀三个过程。其中：等压膨胀过程内能；等温膨胀过程内能；绝热膨胀过程内能。二、选择题1.有一截面均匀两端封闭的圆筒，中间被一光滑的活塞分隔成两边，如果其中一边装有1克的氢气，则另一边应装入：（A）161克的氧气才能使活塞停留在中央。（B）8克的氧气才能使活塞停留在中央。（C）32克的氧气才能使活塞停留在中央。（D）16克的氧气才能使活塞停留在中央。[D]2.按经典的能均分原理，每个自由度上分子的平均动能是：（A）kT；（B）kT23；（C）kT21；（D）RT。[C]3.有二容器，一盛氢气，一盛氧气，若此两种气体之方均根速率相等，则：（A）它们的压强相同；P(atm)T(K)O5abcd300400（B）它们的密度相同；（C）它们的温度相同；（D）氢气的温度比氧气的高；（E）氧气的温度比氢气的高。[E]4.在理想气体中，声速v与温度T的关系为：（A）2Tv；（B）Tv；（C）21Tv；（D）34Tv；（E）41Tv。[C]5.一密闭容器存有气体，其平均自由程为，当绝对温度降至原来一半，但体积不变，分子作用球大小不变，此时平均自由程为：（A）2；（B）2；（C）；（D）21。[C]6.某一热机每一循环吸入1Q的热量，放出2Q的热量，则热机效率为：（A）121QQ；（B）121QQ；（C）121QQQ；（D）12QQ。[A]7.用p和T表示压强和温度，l表示相变潜热，v1和v2分别表示两相比容，则克拉珀龙方程为：（A）)(12vvTldpdT；（B）)(12vvTldTdp；（C）)(12vvlldTdp；（D）)(12vvTldTdp。[B]8.设在一过程中，外界传给系统的热量Q，系统内能的增量为ΔU，系统对外界作功W，下列哪一个是正确的？（E）QUW；（F）QUW；（G）WQU；（H）WUQ。[C]9.质量一定的理想气体，从相同状态出发，分别经历等温过程、等压过程和绝热过程，使其体积增加一倍．那么气体温度的改变(绝对值)在（B）绝热过程中最大，等压过程中最小；（C）绝热过程中最大，等温过程中最小；（D）等压过程中最大，绝热过程中最小；（E）等压过程中最大，等温过程中最小。[D]10.两个容器内盛有相同的理想气体，其压强和分子数相同，但容积和温度则不同，分别为和，现将这两个容器连通，则熵的变化与（A）21TT成正比；（B）21TT成正比；（C）212214)(TTTT成正比；（D）212214)(lnTTTT成正比。[D]三、计算题1.如图所示，C是固定的绝热壁，D是可动活塞，C、D将容器分成A、B两部分。开始时A、B两室中各装入同种类的理想气体，它们的温度T、体积V、压强p均相同，并与大气压强相平衡。现对A、B两部分气体缓慢地加热，当对A和B给予相等的热量Q以后，A室中气体的温度升高度数与B室中气体的温度升高度数之比为5：3。（1）求该气体的定容摩尔热容CV和定压摩尔热容CP。（2）B室中气体吸收的热量有百分之几用于对外作功？解:(1)对A、B两部分气体缓慢地加热,皆可看作准静态过程,两室内是同种气体,而且开始时两部分气体的P、V、T均相等,所以两室的摩尔数M/μ也相同.A室气体经历的是等容过程,B室气体经历的是等压过程,所以A、B室气体吸收的热量分别为)(TTCMQAVA)(TTCMQBVB已知BAQQ,由上式可得35BAVpTTCC因为CP=CV+R,代入上式得CV=3R/2,CP=5R/2(2)B室气体作功为BTRMVPAB室中气体吸收的热量转化为功的百分比为%40BQA2.气缺内有一定量的氧气，（视为刚性分子的理想气体），作如图所示的循环过程，其中ab为等温过程，bc为等容过程，ca为绝热过程，已知a点的状态参量为Pa、Va、Ta，b点的容积Vb=3Va，求：（1）该循环的效率η；（2）从状态b到状态c，氧气的熵变△S。解：（1）25RCV4.15/21aaaaabaabVPVPVVRTQ099.13lnlnaaabcTTVVT644.01aaabVbcVPTTCQ889.0)(%1.19abbcabQQQ(2)3lnlnaaabcVbcTVPTTCS3.一致冷机用理想气体为工作物质进行如图所示的循环过程，其中ab、cd分别是温度为T2、T1的等温过程，bc、da为等压过程。试求该致冷机的致冷系数。解：在ab过程中，外界作功为1221ln|'|PPRTMmA在bc过程中，外界作功)(||121TTRMmA在cd过程中从低温热源T1吸取的热量Q2’等于气体对外界作的功A2’，其值为12122ln''PPRTMmAQ在da过程中气体对外界作的功为)(122TTRMmA致冷系数为12122112'|||'|'TTTAAAAQW4.已知在三相点T=273.16K，冰融化为水时，熔解热L=80卡/克，210TdQSS，求2.5千克的冰化为水时熵变。解：冰融化过程中。温度不变，即：T=273.16K。TQTdQSSS21冰水PVabcOVPP1P2abcd因mLQKJTQS/1006.33热学模拟试题一答案一、填空题1.31025.13分2.CMBM、各1分CM1分3.从单一热源吸热，在循环中不断对外作功的热机2分热力学第二定律2分4.每个气体分子热运动的平均平动动能3分5.氩1分氖1分氦1分6.J1663分7.5002分7002分8.25%3分9.R25；R23；；0。各1分10.增加；不变；减小。各1分三、计算题1．解:(1)对A、B两部分气体缓慢地加热,皆可看作准静态过程,两室内是同种气体,而且开始时两部分气体的P、V、T均相等,所以两室的摩尔数M/μ也相同.A室气体经历的是等容过程,B室气体经历的是等压过程,所以A、B室气体吸收的热量分别为)(TTCMQAVA)(TTCMQBVB已知BAQQ,由上式可得35BAVpTTCC因为CP=CV+R,代入上式得CV=3R/2,CP=5R/2(2)B室气体作功为BTRMVPAB室中气体吸收的热量转化为功的百分比为%40BQA2．解：（1）25RCV4.15/21aaaaabaabVPVPVVRTQ099.13lnlnaaabcTTVVT644.01aaabVbcVPTTCQ889.0)(%1.19abbcabQQQ(2)3lnlnaaabcVbcTVPTTCS3．解：在ab过程中，外界作功为1221ln|'|PPRTMmA在bc过程中，外界作功)(||121TTRMmA在cd过程中从低温热源T1吸取的热量Q2’等于气体对外界作的功A2’，其值为12122ln''PPRTMmAQ在da过程中气体对外界作的功为)(122TTRMmA致冷系数为12122112'|||'|'TTTAAAAQW4．解：冰融化过程中。温度不变，即：T=273.16K。TQTdQSSS21冰水因mLQKJTQS/1006.33热学模拟试题二一、填空题1.已知lmol的某种理想气体(其分子可视为刚性分子)，在等压过程中温度上升1K，内能增加了20.78J，则气体对外作功为______气体吸收热量为________.(普适气体常量R=8.31.J·mol-1·K-1)2.同一种理想气体的定压摩尔热容Cp大于定体摩尔热容Cv，其原因是_________________________。3.可逆卡诺热机可以逆向运转．逆向循环时，从低温热源吸热，向高温热源放热，而且吸的热量和放出的热量等于它正循环时向低温热源放出的热量和从高温热源吸的热量．设高温热源的温度为Tl=450K；低温热源的温度为T2=300K，卡诺热机逆向循环时从低温热源吸热Q2=400J，则该卡诺热机逆向循环一次外界必须作功W=_______________________。4.一定量H2气(视为刚性分子的理想气体)，若温度每升高1K，其内能增加41.6J，则该H2气的质量为___________(普适气体常量R=8.31J·mol-1·k-1)5.热力学第二定律的开尔文表述和克劳修斯表述是等价的，表明在自然界中与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的，开尔文表述指出了__________________________的过程是不可逆的，而克劳修斯表述指出了__________________________的过程是不可逆的．OVPP1P2abcd6.1mol氮气，由状态A(P1,V)变到状态B(P2,V)，气体内能的增量为______7.不规则地搅拌盛于绝热容器中的液体，液体温度在升高，若将液体看作系统，则：(1）外界传给系统的热量______零：(2)外界对系统作的功________零；(3)系统的内能的增量________零；(填大于、等于、小于)8.一个作可逆卡诺循环的热机，其效率为η，它逆向运转时便成为一台致冷机，该制冷机的制冷系数w=212TTT,则η与w的关系为____________.9.设有以下一些过程：（1）两种不同气体在等温下互相混合。（2）理想气体在定容下降温。（3）液体在等温下汽化。（4）理想气体在等温下压缩。（5）理想气体绝热自由膨胀。在这些过程中，，使系统的熵增加的过程是______________________。10.图示曲线为处于同一温度T时氢、氧、氮三种气体分子的速率分布曲线。其中：曲线(a)是______分子的速率分布曲线；曲线(b)是_________气分子的速率分布曲线；曲线(c)是________