第五章 热力学基础.doc

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VT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 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-1K-1，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Ta-Tb=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p-V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.