第08章 热力学基础.doc

一、简单选择题：

1．对于热力学系统，以下四个物理量，哪一个量不是状态量（ A ）
（A）功 （B）内能
（C）压强 （D）分子平均动能

2．对任一热力学过程, 下列叙述正确的是（　B　）
（A）体系所作的功与反应途径无关
（B）体系的内能变化与反应途径无关
（C）体系所吸收的热量与反应途径无关
（D）以上叙述均不正确

3．一个体系从一个特定的开始状态到特定的终止状态总是有 ( C )
（A）
（B）
（C）
（D），与途径无关

4．关于热量，以下说法中错误的是（ C　）
（A）热量是系统与外界由于存在温差而传递的能量
（B）热量是过程量
（C）热量可以完全转化为功
（D）系统吸收热量，其内能不一定改变

5．以下过程中，系统内能不发生改变的是（　C ）
（A）等体过程 （B）绝热过程 （C）等温过程 （D）等压过程

6．关于理想气体的内能，以下说法错误的是（　C ）
（A）一定量的理想气体，其内能与气体的自由度有关
（B）一定量的某种理想气体，其内能取决于系统温度
（C）一定量的某种理想气体，其内能的改变量与系统所经历的具体变化过程有关
（D）一定量的某种理想气体，其内能与该系统中气体分子热运动剧烈程度有关

7．关于对热力学第一定律的理解，以下说法中错误的是（ B ）
（A）系统对外作功也可以不改变其内能
（B）系统从外界吸收热量，其温度必发生改变
（C）热力学第一定律就是包括热现象在内的能量守恒定律
（D）要使系统对外做功，系统必然从外界吸收热量或消耗其内能，或两者皆有

8．对于某特定理想气体系统的等温过程和绝热过程，以下说法错误的是（ B ）
（A）系统的绝热线可以与等温线相交
（B）系统的绝热线和等温线相比，前者斜率小于后者斜率
（C）在绝热过程中，系统与外界无热量交换
（D）气体状态在发生变化的过程中，如果系统与外界传递的热量很少，其状态变化可以用绝热线表示

9．理想气体向真空作绝热膨胀，则 ( A )
(A) 膨胀后，温度不变，压强减小；
(B) 膨胀后，温度降低，压强减小；
(C) 膨胀后，温度升高，压强减小；
(D) 膨胀后，温度不变，压强不变。

10．一物质系统从外界吸收一定的热量，则 ( D )
(A) 系统的内能一定增加；
(B) 系统的内能一定减少；
(C) 系统的内能一定保持不变；
(D) 系统的内能可能增加，也可能减少或保持不变。

二、计算选择题：
1．在等容过程中，系统内能变化为，在等压过程中，系统内能变化为则（ B ）
（A），
（B），
（C），
（D），
2．压强为p、体积为V的氢气（视为刚性分子理想气体）的内能为（　A　）
（A） （B）
（C） （D）

3．如图，bca为理想气体绝热过程，b1a和b2a是任意过程，则上述两过程中气体作功与吸收热量的情况是: （　B　）

（A） b1a过程放热，作负功；b2a过程放热，作负功
（B） b1a过程吸热，作负功；b2a过程放热，作负功
（C） b1a过程吸热，作正功；b2a过程吸热，作负功
（D） b1a过程放热，作正功；b2a过程吸热，作正功

4．有容积不同的A、B两个容器，A中装有单原子分子理想气体，B中装有双原子分子理想气体，若两种气体的压强相同，那么，这两种气体的单位体积的内能和的关系为 ( B )
（A） （B）
（C） （D）不能确定
5．如果卡诺热机的循环曲线所包围的面积从图中的增大为，那么循环与所作的净功和热机效率变化的情况是 ( D )
（A）净功增大，效率提高 （B）净功增大，效率降低
（C）净功和效率都不变 （D）净功增大，效率不变

6．三个容器分别贮有1mol的氦（He），氢（H2）和氨（NH3）（其分子均视为刚性理想气体分子）。如它们的温度都升高1K，则三种气体的内能的增加值分别为 ( B )
（A）12.5J，25.0J，50.0J （B）12.5J，20.8J，24.9J
（C）8.31J，16.6J，33.2J （D）8.31J，13.9J，16.6J

7．某理想气体分别进行了如图所示的两个卡诺循环：Ⅰ()和Ⅱ()，且两个循环曲线所围面积相等。设循环Ｉ的效率为，每次循环在高温热源处吸的热量为Q，循环Ⅱ的效率为，每次循环在高温热源处吸的热量为
Q′，则 ( C )
（A）若，则 （B）若，则
（C）若，则 （D）若，则

8．理想气体经历如图所示的平衡过程，则该系统对外作功，从外界吸收的热量和内能的增量的正负情况如下（ B ）

(A) (B)
(C) (D)

9．一定量的氧气和氦气在等压过程中吸收了相等的热量，它们对外作的功之比为（ C　）
（A）1:1 （B）5:9 （C）5:7 （D）9:5
10．质量相同的氢气与氦气分别装在两个容积相同的封闭容器内，温度也相同，氢气与氦气内能之比为（ A　）
（A）10：3 （B）3：10 （C）5：6 （D）6：5
11．一摩尔单原子理想气体，从初态温度、压强、体积，准静态地等温压缩至体积，外界需作功为（ B　）
（A） （B） （C） （D）

12．一容器内盛有密度为ρ的单原子理想气体，其压强为p，则单位体积内气体的内能是（　A ）
（A） （B）
（C） （D）

13．一定量的理想气体，从p－V图上初态a经历(1)或(2)过程到达末态b，已知a、b两态处于同一条绝热线上(图中虚线是绝热线)，则气体在（ B　）

（A）(1)过程中吸热，(2) 过程中放热
（B）(1)过程中放热，(2) 过程中吸热
（C）两种过程中都吸热
（D）两种过程中都放热

14．在温度分别为 327℃和27℃的高温热源和低温热源之间工作的热机，理论上的最大效率为 （ B ）
（A） 25％ （B） 50％ （C） 75％ （D） 91.74％

15．如图所示，一定量理想气体从体积V1，膨胀到体积V2分别经历的过程是：A→B等压过程，A→C等温过程；A→D绝热过程，其中吸热量最多的过程（ A ）

（A）是A→B
（B）是A→C
（C）是A→D
（D）既是A→B也是A→C, 两过程吸热一样多

16．1mol氮气，由状态A(P1,V) 变到状态 B(P2,V)，气体内能的增量为 ( A )
(A)　
(B)　
(C)
(D)

三、填空题
1．一热机从温度为 727℃的高温热源吸热，向温度为 527℃的低温热源放热．若热机在最大效率下工作，且每一循环吸热2000 J ，则此热机每一循环作功
　　400J　　。

2．一定量气(视为刚性分子的理想气体)，若温度每升高，其内能增加，则该气的质量为__0.004______。
3．刚性双原子分子理想气体在等压下膨胀所作的功为W，则传递给气体的热量为　　　　。
4．有两个系统，分别装有质量相同的可看作理想气体的H2和O2，两个系统温度相同，则两个系统的内能之比　　16：1　　。（H2和O2的摩尔质量分别为2g/mol、32 g/mol）

5．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，将从外界吸收热量582 J，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　166 J　　　。
6．一台卡诺热机的低温热源温度为7，效率为40%，若要将其效率提高到50%，那么高温热源的温度需提高　　93.3K　　。

四、计算题：

1．如下图所示，系统从状态A沿ABC变化到状态C的过程中，外界有700J的热量传递给系统，同时系统对外做功300J。如果系统从状态C沿另一曲线CA回到状态A，外界对系统做功为120J，则此系统是吸热还是放热？传递热量是多少？

解：

2．1mol的单原子理想气体，从状态I (p1,V1)沿直线变化到状态II (p2,V2)，如图所示，求此过程中气体（1）内能的变化；（2）对外作的功；（3）吸收的热量。

解：

3．如图所示，一定量的氢气经历bca过程时放热600 J，则经历adbca的循环过程时：
（1）判断ad、db两过程是吸热还是放热，吸放热的大小是多少
（2）求整个循环过程中做的净功
（3）求循环效率
解：
（1）ad过程：

db过程：

（2）循环过程中净功等于净吸热：

（3）

4．如图所示，1 mol的氧气经过等温过程从A变到B，然后等压从B变到C，最后等体从C回到A，计算整个循环过程中：
（1）判断AB、BC、CA每个过程中是吸热还是放热，计算每个过程中吸或放热的大小
（2）计算整个循环过程中的总吸热Q吸和总放热Q放
（3）求热机的效率

解：（1）　A→B过程为等温过程，气体向外做功，内能不变，气体从外界吸热，且吸收热量等于对外所做的功，即：

B→C为等压压缩过程，外界对气体做功，气体放热

C→A为等体过程，气体内能增加，外界对气体不做功，因此，气体吸收热量，

（2）整个过程气体总吸热：　
整个过程气体总放吸热：　 　
(3) 热机效率：　

5．1mol氦气经过如图所示循环过程。求：（1）在整个循环过程中气体吸收的热量和所做的功；（2）热机效率是多少？

解：（1）
A→B过程和D→A过程吸热，总吸热：

由理想气体状态方程：，得

（2）循环效率：

6．1mol的氧气做图中所示之循环ABCDA，设， ，，求：
（1）哪些过程是吸热，吸收的热量各是多少。
（2）整个循环过程中对外做的净功是多少。
（3）循环的效率。

解：（1）da、ab为吸热过程：

（2）循环过程中对外做的净功等于过程曲线所包围的面积

（3）

7．设有5 mol氢气，最初温度为，压强为，分别求： (1) 等温过程和(2) 绝热过程中把氢气压缩为原体积的 1/5 需作的功；（3) 经这两过程后，气体的压强各为多少？

8．1mol 单原子理想气体从300K加热到350K，(1) 容积保持不变；(2) 压强保持不变；问：在这两过程中各吸收了多少热量？增加了多少内能？对外作了多少功？