第五章-热力学基础.doc

(完整word)第五章 热力学基础第五章 热力学基础一.选择题pVV1V2OABCDF图10.11。如图10.1所示，一定量的理想气体从体积V1膨胀到体积V2分别经历的过程是:AB等压过程； AC等温过程； AD绝热过程 . 其中吸热最多的过程 (A) 是AB.(B) 是AC。(C) 是AD。(D) 既是AB,也是A C ,两者一样多.2.用公式DE=CV DT（式中CV为定容摩尔热容量，为气体摩尔数)计算理想气体内能增量时,此式(A) 只适用于准静态的等容过程.（B） 只适用于一切等容过程.(C) 只适用于一切准静态过程.（D) 适用于一切始末态为平衡态的过程.3。用下列两种方法: (1） 使高温热源的温度T1升高DT, （2) 使低温热源的温度T2降低同样的DT值，分别可使卡诺循环的效率升高Dh 1和Dh 2,两者相比：(A) Dh1 D h2 . (B） Dh2Dh1 。(C） Dh1= D h2 。 （D) 无法确定哪个大.4。一定量某理想气体所经历的循环过程是:从初态（V0 ,T0）开始，先经绝热膨胀使其体积增大1倍,再经等容升温回复到初态温度T0, 最后经等温过程使其体积回复为V0 ， 则气体在此循环过程中 (A) 对外作的净功为正值。(B） 对外作的净功为负值.(B) 内能增加了.(D） 从外界净吸收的热量为正值。VTOACB图11.15.一定量理想气体经历的循环过程用V-T曲线表示如图11。1，在此循环过程中,气体从外界吸热的过程是(A) AB。（B) BC.(C) CA.（D) BC和CA。S1S2pVO图11.26.理想气体卡诺循环过程的两条绝热线下的面积大小（图11.2中阴影部分)分别为S1和S2 ， 则二者的大小关系是:(A) S1 S2 。（B) S1 = S2 .（C） S1 S2 。（D) 无法确定.7.在下列说法中，哪些是正确的？(1） 可逆过程一定是平衡过程.(2） 平衡过程一定是可逆的.(3) 不可逆过程一定是非平衡过程。(4) 非平衡过程一定是不可逆的.(A) （1)、(4） 。(B) (2)、（3） 。(C) （1)、（2）、（3)、（4）.(D) （1)、（3） .8.根据热力学第二定律可知:(A) 功可以全部转换为热,但热不能全部转换为功。（B） 热可以从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体。(C） 不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程。(D) 一切自发过程都是不可逆的。9。“理想气体和单一热源接触作等温膨胀时，吸收的热量全部用来对外作功.”对此说法,有以下几种评论，哪种是正确的？ (A) 不违反热力学第一定律,但违反热力学第二定律.(B) 不违反热力学第二定律，但违反热力学第一定律.(C) 不违反热力学第一定律，也不违反热力学第二定律。(D) 违反热力学第一定律，也违反热力学第二定律。10。 某理想气体，初态温度为T，体积为V，先绝热变化使体积变为2V,再等容变化使温度恢复到T，最后等温变化使气体回到初态,则整个循环过程中,气体(A） 向外界放热.（B) 从外界吸热.（C) 对外界做正功.(D) 内能减少。 ppVVOOabc(1)(2)def11。 一定量的理想气体，分别经历如图1。3（1）所示的abc过程（图中虚线ac为等温线）和图9。1(2）所示的def过程（图中虚线df 为绝热线). 判断这两过程是吸热还是放热.(A) abc过程吸热,def过程放热。(B） abc过程放热，def 过程吸热.(C） abc过程def过程都吸热。(D) abc过程def过程都放热。12。 如图,一定量的理想气体，由平衡状态A变到平衡状态B（pA=pB)，则无论经过的是什么过程,系统必然OABVp图(A) 对外作正功.(B) 内能增加。（C） 从外界吸热。(D) 向外界放热。13. 已知系统从a态经某一过程到达b态，过程吸热10J，系统内能增量为5J。现系统沿原过程从b态返回a态，则系统对外做功是( ） A.-15J B。5J C.5J D。15J14。 理想气体初态的体积为V1，经等压过程使体积膨胀到V2,则在此过程中，气体对外界作（ )A正功，气体的内能增加B正功，气体的内能减少C负功,气体的内能增加D负功,气体的内能减少15。 理想气体的初态为P1、V1,经可逆绝热过程到达终态P2、V2，则该气体的泊松比为()Aln （P2V1)/ln （P1V2）Bln （P1V1）/ln (P2V2）Cln （P2/P1）/ln （V1/V2） Dln （P1/P2）/ln （V1/V2)16。 系统在某一状态变化过程中,放热80J，外界对系统作功60J，经此过程,系统内能增量为()A140JB70JC20JD20J17.如图，理想气体从a态出发，经绝热过程到达b态，又从b态经过程返回a态,则经过程A.气体内能减少，在此过程中外界对气体作负功B。气体内能增加,在此过程中外界对气体作负功C.气体内能减少，在此过程中外界对气体作正功D.气体内能增加，在此过程中外界对气体作正功 题3图二。填空题1.同一种理想气体的定压摩尔热容Cp大于定容摩尔热容CV, 其原因是 。2.常温常压下，一定量的某种理想气体(视为刚性分子,自由度为i)，在等压过程中吸热为Q，对外作功为A，内能增加为DE， 则A/Q = , DE/Q = . pVOabc图10.2外力图10.33.如图10.2所示，一定量的理想气体经历abc过程 , 在此过程中气体从外界吸收热Q，系统内能变化DE, 请在以下空格内填上0或0或=0. Q , DE .4. 一卡诺热机低温热源的温度为27C，效率为40% ,高温热源的温度T1 = .5. 设一台电冰箱的工作循环为卡诺循环，在夏天工作,环境温度在35C,冰箱内的温度为0C，这台电冰箱的理想制冷系数为w = 。6。 两条绝热线能否相交？答: 相交。因为根据热力学第二定律，如果两条绝热线 ，就可以用 条等温线与其组成一个循环，只从单一热源吸取热量，完全变为有用功,而其它物体不发生变化，这违反热力学第二定律,故有前面的结论。7。 处于平衡态A的热力学系统，若经准静态等容过程变到平衡态B，将从外界吸热416 J，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,将从外界吸热582 J,所以,从平衡态A变到平衡态C的准静态等压过程中系统对外界所作的功为 .8. 气缸内充有一定质量的理想气体,外界压强p0保持不变,缓缓地由体积V1膨胀到体积V2，若(1) 活塞与气缸无摩擦;（2) 活塞与气缸有摩擦;(3） 活塞与气缸间无摩擦，但有一恒力F沿膨胀方向拉活塞。对于以上三种情况，系统对外作功最大的是 ,最小的是 ;系统从外界吸收热量最多的是 , 最少的是 。9。 刚性双原子分子理想气体的定压摩尔热容量CP=_J(molK)，它的泊松比=_。（普适气体常量R=8.31J(molK）10。 气体经历如图所示的循环过程.在一次循环中，气体对外所作的净功是_。11。一定质量的理想气体经历一等压膨胀过程，在该过程中气体对外做功为W,气体吸热为Q，过程前后热力学能的增量为U，则W、Q、U三个量中最大的量为_.p(Pa)V(m3)400300200100426ABCO三.计算题 1。 比热容比g = 1.40的理想气体，进行如图11。6所示的ABCA循环,状态A的温度为300K. （1)求状态B、C的温度; （2）计算各过程中气体吸收的热量、气体所作的功和气体内能的增量。2。 如图，单原子分子理想气体由初状态a出发，经图示的直线过程到达终状态b.求：（1）在ab过程中，气体对外界所做的功W； (2)在ab过程中，气体所吸收的热量Q.3。 单原子分子理想气体作如图所示的循环过程，其中ab是绝热过程,bc 是等压过程，ca是等容过程。已知a态的温度为Ta，b态的温度为Tb,c态的温度为Tc,求此循环过程的效率.4. 1 mol单原子分子理想气体作如图所示的循环过程,其中ab是等温过程，在此过程中气体吸热Q1=3.09103J,bc是等容过程，ca是绝热过程。已知a态温度Ta=500K,c态温度Tc=300K.普适气体常量R=8。31J/（molK)求：（1)此循环过程的效率;（2）在一个循环过程中,气体对外所做的功W.5。 理想气体作如图所示的循环过程，图中ab是等压过程，在该过程中气体从外界吸热100J；bc是绝热过程；ca是等温过程。已知该循环过程的效率=7，求：（1）在过程ca中,气体向外界放出的热量Q2；（2）在过程abc中,气体对外界所作的功W。abcdp (atm)V(L)62255006。汽缸内贮有36g水蒸汽(水蒸汽视为刚性分子理想气体），经abcda循环过程，如图12.4所示。其中ab、cd为等容过程，bc为等温过程，da为等压过程。试求:(1) Ada = ？ （2） DEab =？(3) 循环过程水蒸汽作的净功 A =？(4） 循环效率h=？7。 一定质量的双原子分子理想气体作如题图所示的abcda循环，P2=2P1，V2=2V1，试求该循环的效率.8。 5mol的氦气（视为理想气体），温度由290K升为300K。若在升温过程中，（1）体积保持不变；(2）压强保持不变；(3)不与外界交换热量,试分别根据这三种情况求出气体内能的改变、吸收的热量和气体所作的功。（普适气体常量R=8。31Jmol-1K1，答案保留整数）9. 一摩尔单原子分子理想气体经等压过程温度升高了100K。求：（1）此过程气体对外所做的功； (2）此过程气体所吸收的热量。 （普适气体常量R=8。31J/(molK）10. 如图，一摩尔单原子分子理想气体从温度为Ta的初态a出发,经绝热过程到达温度为Tb的b态，又经等容过程到达温度为Tc的c态。已知TaTb=100K，Ta=Tc,普适气体常量R=8。31J（molK)求在整个过程abc中，气体对外所做的功和吸收的热量。11. 有1mol空气（视为双原子理想气体），开始时处于标准状态，后经历一个等温过程变化到另一个状态,在该过程中气体吸热831J。试问：(1）气体的内能变化多少？气体做功多少？（2）气体的体积变为多少？以升（L）为单位(3）气体的压强变为多少？以大气压（atm）为单位（结果保留3位有效数字。普适气体常量标准状态下T0=273K;p0=1atm=1.013105Pa；摩尔体积V0=22.410-3）12。 1 mol单原子分子理想气体从初态出发，经等压过程后到达终态。在该过程中气体对外做功83。1J，求：（1）气体的终态温度比初态温度升高多少？(2）气体的终态内能比初态内能增加多少？（普适气体常量R=8.31J/(molk）13。 有4mol空气(视为双原子理想气体,分子的自由度为5)，开始时压强p1=1。0105Pa，体积V1=0.10m3。后来气体经历一个等压过程,体积膨胀到V2=0.20m3。试问：(1）气体内能变化多少？（2）气体做功多少？(3）气体吸热多少？结果保留2位有效数字.普适气体常量R=8。31J/(molk）14。 已知热机在一次循环中,工作物质向低温热源放热Q2是热机对外做功的4倍,(1)经一次循环过程,工作物质从高温热源吸热Ql为的多少倍?(2）求热机效率15。 一定质量的理想气体，作如图所示的循环过程，其中ab为等容过程，bc为等压过程,ca为等温过程。图中pa、va、pb为已知量。求在一次循环过程中,气体对外所作的功。16。 如图，l mol单原子分子理想气体经历一准静态过程AB,在pV图上AB为直线，图中P0和V0为已知量.求：(1)此过程中该气体对外界做的功.(2）气体处在A态时的热力学能。(3）此过程中气体吸收的热量。17。 1mol单原子分子理想气体先经过等体过程温度升高了20K，后又经过绝热过程温度降低了20K，求在此两过程中气体对外做的功W。(摩尔气体常数R=8。31J（mol.K)）18。 一定量的理想气体，其体积和压强依照V=的规律变化，其中a为已知常数，试求：(1)气体从体积V1膨胀到V2所作的功；（2）体积为V1时的温度T1与体积为V2时的温度T2之比。19。 一作卡诺循环的热机,高温热源的温度为400K,每一循环从此热源吸进100J的热量并向一低温热源放出80J的热量。求(1） 低温热源温度； （2） 该循环的热机效率。