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第十一章 热力学基础
一．选择题
1．以下是关于可逆过程和不可逆过程的判断，其中正确的是： [ D ]
（1）可逆热力学过程一定是准静态过程。 （2）准静态过程一定是可逆过程。 （3）不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程。（4）凡有摩擦的过程，一定是不可逆过程。
（A）（1）、（2）、（3） （B）（1）、（3）、（4） （C）（2）、（4） （D）（1）、（4）
2．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：[ B ] （A）对外作正功 （B）内能增加 （C）从外界吸热 （D）向外界放热
3．一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： [ B ]
（A）对外作的净功为正值 （B）对外作的净功为负值 （C）内能增加了 （D）从外界净吸的热量为正值
4．1mol理想气体从p–V图上初态a分别经历如图所示的（1）或（2）过程到达末态b。已知Ta?Tb，则这两过程中气体吸收的热量Q1和Q2的关系是： [ A ] (A) Q1?Q2?0 (B) Q2?Q1?0 (C) Q2?Q1?0 (D) Q1?Q2?0
5. 1mol理想气体从同一状态出发，分别经绝热、等压、等温三种膨胀过程，则内能增加的过程是： [ B ]
（A）绝热过程 （B）等压过程 （C）等温过程 （D）不能确定
6. 一定量的理想气体的初态温度为T，体积为V，先绝热膨胀使体积变为2V，再等容吸热使温度恢复为T，最后等温压缩为初态，则在整个过程中气体将： [ A ] （A）放热 （B）对外界作功 （C）吸热 （D）内能增加 （E）内能减少 7. 一定量的理想气体经等容升压过程，设在此过程中气体内能增量为ΔU，气体作功为W，
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外界对气体传递的热量为Q，则： [ D ]
（A）?U < 0，W < 0 （B）?U > 0，W > 0 （C）?U < 0，W = 0 （D）?U> 0，W = 0
8. 图中直线ab表示一定量理想气体内能U与体积V的关系，其延长线通过原点O，则ab
所代表的热力学过程是：[ B ]
（A）等温过程 （B）等压过程 （C）绝热过程 （D）等容过程
9．一定量的理想气体经历acb过程时吸热200 J，则经历acbda 过程时，吸热为：[ B ] （A）-1200 J （B）-1000 J （C）-700 J （D）1000 J
10．一定量的理想气体，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），两过程气体吸、热情况是： [ B ] （A）（1）过程吸热，（2）过程放热 （B）（1）过程放热，（2）过程吸热 （C）两过程都吸热 （D）两过程都放热
11．一绝热容器被隔板分成两半，一半是真空，另一半是理想气体。若把隔板抽出，气体将进行自由膨胀，达到平衡后 [ A ]
（A）温度不变，熵增加 （B）温度升高，熵增加。 （C）温度降低，熵增加 （D）温度不变，熵不变。
12．气缸中有一定量的氮气（初为刚性分子理想气体），经过绝热压缩，使其压强变为原来的2倍，问气体分子的平均速率变为原来的几倍？ [ D ]
(A) 225 (B) 215 (C) 227 (D) 217
13. 如图一定量的理想气体从相同的初态A分别经准静态过程AB，AC(绝热过程)及AD到达温度相同的末态，则气体吸(放)热的情况是：[ B ] （A）AB吸热，AD吸热 （B）AB放热，AD吸热 （C）AB放热，AD放热 （D）AB吸热，AD放热
14．如图表示的两个卡诺循环，第一个沿ABCDA进行，第二个沿ABC?D?A进行，这两个
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循环的效率?1和?2的关系及这两个循环所作的净功A1和A2的关系是 [ D ] (A) ?1??2, A1?A2 (B) ?1??2, A1?A2 (C) ?1??2, A1?A2 (D) ?1??2, A1?A2
15. 工作在相同的高温热源和低温热源的两热机，其工作物质不同，则两部可逆热机的效率
?1和?2的关系为： [ B ]
（A）?1>?2 （B）?1=?2 （C） ?1
（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
17.“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，有如下几种评论，正确的是：[ C ]
（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
18.一定量的理想气体向真空作绝热自由膨胀，体积由V1增至V2，在此过程中气体的 [ A ]
（A）内能不变，熵增加 （B）内能不变，熵减少 （C）内能不变，熵不变 （D）内能增加，熵增加 19．在下列各种说法中，哪些是正确的？ [ B ] （1）热平衡过程就是无摩擦的、平衡力作用的过程。 （2）热平衡过程一定是可逆过程。
（3）热平衡过程是无限多个连续变化的平衡态的连接。 （4）热平衡过程在p - V图上可用一连续曲线表示。 （A）（1）、（2） （B）（4）、（3）
（C）（2）、（3）、（4） （D）（1），（2）、（3）、（4）
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二、填空题
1、一定量的理想气体在等压过程中，气体密度随___温度压强_______________而变化，在等温过程中，气体密度随_____压强___________而变化。
2、 热力学系统的内能是系统____温度_____________的单值函数，要改变热力学系统的内能，可以通过对热力学系统__做功或热传递_____________来达到目的。
3、如图所示，一定量的理想气体经历a?b?c过程，在此过程中气体从外界吸收热量Q，系统内能变化ΔE，Q___>0_______，ΔE____>0______。（填“> 0”或 “< 0”） 4、压强为1×105帕，体积为3升的空气(视为理想气体)经等温压缩到体积为0.5升时，则空气____放_______热（填“吸”或“放”），传递的热量为______537j______（ln6＝1.79）。 5、1 mol的单原子理想气体，从状态Ⅰ（p1,V1,T1） 变化至状态Ⅱ（p2,V2,T2），如图所示。则此过程气 体对外作功为： 吸收热量为：
1212(p1?p2)(V2?V1)_，
(p1?p2)(V2?V1)?32R(T2?T1)
6、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系统对外界所作的功为_166J________。 7、一定量理想气体，从同一状态开始使其容积由V1膨胀到2V1，分别经历以下三种过程：⑴等压过程；⑵等温过程；⑶绝热过程。其中：____等压_______________过程气体对外作功最多；____等压_________过程气体内能增加最多；____等压_________过程气体吸收的热量最多。
8、某理想气体等温压缩到给定体积时外界对气体作功A1，又经绝热膨胀返回原来体积时气体对外作功A2，则整个过程中气体从外界吸收的热量Q =?A1；内能增加了ΔE =?A2 9、一定量的单原子理想气体在等压膨胀过程中对外作的功A与吸收的热量Q之比A/Q＝___2/5___________，若为双原子理想气体，则比值A/Q＝_____2/7_____________。 10、一气缸内贮有10 mol的单原子分子理想气体，在压缩过程中外界作功209 J，气体升温1 K，此过程中气体内能增量为___124.7j_________，外界传给气体的热量为______-84.3j__________ 。
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11、刚性双原子分子的理想气体在等压下膨胀所作的功为A，则传递给气体的热量为______7A/2__________。
12、图示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： ⑴温度降低的是____AM____________过程； ⑵气体放热的是____BM____________过程。
13、一卡诺热机（可逆的），低温热源的温度为27℃，热机效率为40%，其高温热源温度为______500__________ K。今欲将该热机效率提高到50%，若低温热源保持不变，则高温热源的温度应增加____100___________K。
14、一卡诺热机在每次循环中都要从温度为400K的高温热源吸热418J,向低温热源放热334.4J,则可知低温热源的温度为____320K____________。
15、卡诺致冷机，其低温热源温度为T2 = 300K，高温热源温度为T1 = 450K，每一循环从低温热源吸热Q2 = 400J。已知该致冷机的致冷系数为 e?Q2?WT2T1?T2（式中W为外界对系统
作的功），则每一循环中外界必须作功W =______200J_____________________。
16、一热机由温度为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_____400___________J。 17、所谓第二类永动机是指___从单一热源吸热，在循环中不断对外作功的热机，它不可能制成是因为违背了 热力学第二定律
18、热力学第二定律的克劳修斯叙述热力学第二定律, 热量不能自动地从低温物体传向
高温物体开尔文叙述是：不可能制成一种循环动作的热机，只从单一热源吸热完全变为有用的功，而其它物体不发生任何变化。
19、在一个孤立系统内，一切实际过程都向着___状态几率增大__的方向进行，这就是热力学第二定律的统计意义。从宏观上说，一切与热现象有关的实际过程都是___不可逆 20、由绝热材料包围的容器被隔板隔为两半，左边是理想气体，右边是真空。如果把隔板撤去，气体将进行自由膨胀过程，达到平衡后气体的温度____不变____________（“升高”、“降低”或“不变”），气体的熵____增加____________（“增加”、“减小”或“不变”）。 三、计算题
1、一定量的理想气体，由状态a经b到达c（abc为一直线），如图。求此过程中：
5（1）气体对外作的功；（2）气体内能的增量；（3）气体吸收的热量。（1 atm?1.013?10 Pa）
解：气体对外作的功等于线段ac下所围的面积，即:
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