热力学基础习题练习
一、选择题
1. 对于物体的热力学过程, 下列说法中正确的是
[ ] (A) 内能的改变只决定于初、末两个状态, 与所经历的过程无关 (B) 摩尔热容量的大小与所经历的过程无关
(C) 在物体内, 若单位体积内所含热量越多, 则其温度越高
(D) 以上说法都不对
2.. 在下面节约与开拓能源的几个设想中, 理论上可行的是
[ ] (A) 在现有循环热机中进行技术改进, 使热机的循环效率达100% (B) 利用海面与海面下的海水温差进行热机循环做功 (C) 从一个热源吸热, 不断作等温膨胀, 对外做功 (D) 从一个热源吸热, 不断作绝热膨胀, 对外做功
3. 一定质量的理想气体经历了下列哪一个变化过程后, 它的内能是增大的? [ ] (A) 等温压缩 (B) 等体降压 (C) 等压压缩 (D) 等压膨胀
4. 理想气体由初状态( p1, V1, T1）绝热膨胀到末状态( p2, V2, T2)，对外做的功为
mmCV(T2?T1) (B) Cp(T2?T1) MMmmCV(T2?T1) (D) ?Cp(T2?T1) (C) ?MM[ ] (A)
5. 一定量的理想气体分别经历了等压、等体和绝热过程后其内能均由E1变化到E2 ．在上述三过程中, 气体的
[ ] (A) 温度变化相同, 吸热相同 (B) 温度变化相同, 吸热不同 (C) 温度变化不同, 吸热相同 (D) 温度变化不同, 吸热也不同
6. 一定质量的理想气体从某一状态经过压缩后, 体积减小为原来的一半, 这个过程可以是绝热、等温或等压过程．如果要使外界所做的机械功为最大, 这个过程应是 [ ] (A) 绝热过程 (B) 等温过程
(C) 等压过程 (D) 绝热过程或等温过程均可
7. 一定量的理想气体从初态(V,T)开始, 先绝热膨胀到体积为2V, 然后经等容过程使温度恢复到T, 最后经等温压缩到体积V ，如图9-1-34所
示．在这个循环中, 气体必然 [ ] (A) 内能增加 (B) 内能减少
(C) 向外界放热 (D) 对外界做功
p OV2VV1
图9-1-34
8. 在下面节约与开拓能源的几个设想中, 理论上可行的是
[ ] (A) 在现有循环热机中进行技术改进, 使热机的循环效率达100% (B) 利用海面与海面下的海水温差进行热机循环做功 (C) 从一个热源吸热, 不断作等温膨胀, 对外做功 (D) 从一个热源吸热, 不断作绝热膨胀, 对外做功
9. 卡诺循环的特点是
[ ] (A) 卡诺循环由两个等压过程和两个绝热过程组成 (B) 完成一次卡诺循环必须有高温和低温两个热源 (C) 卡诺循环的效率只与高温和低温热源的温度有关
(D) 完成一次卡诺循环系统对外界做的净功一定大于0 10. 热力学第二定律表明
[ ] (A) 不可能从单一热源吸收热量使之全部变为有用功 (B) 在一个可逆过程中, 工作物质净吸热等于对外做的功 (C) 摩擦生热的过程是不可逆的
(D) 热量不可能从温度低的物体传到温度高的物体
11. 图9-1-50所列四图分别表示某人设想的理想气体的四个循环过程，请选出其中一个在理论上可能实现的循环过程的图的符号． [ ] ppp
绝热 等温等 容等容 绝热 等温
OVOV O(A)(B)
图9-1-50
p等压等温绝热 绝热 绝热 绝热 VO(D)V(C) p是任意过程．此两任意过程中气体做功与吸收热量的情况是 II
b[ ] (A) IaII过程放热，做负功；IbII过程放热，做负功 c (B) IaII过程吸热，做负功；IbII过程放热，做负功 aI (C) IaII过程吸热，做正功；IbII过程吸热，做负功
(D) IaII过程放热，做正功；IbII过程吸热，做正功 二、填空题
1. 各为1 mol的氢气和氦气, 从同一状态(p,V)开始作等温膨胀．若氢气膨胀后体积变为2V, 氦气膨胀后压强变为
12. 在图9-1-51中，IcII为理想气体绝热过程，IaII和IbII
O
图9-1-51
Vp, 则氢气和氦气从外界吸收的热量之比为 ． 22
2. 一定量气体作卡诺循环, 在一个循环中, 从热源吸热1000 J, 对外做功300 J． 若冷凝器的温度为7?C, 则热源的温度为 ．
3. 1mol理想气体(设??CP为已知)的循环过程如图9-2-11所示，其中CA为绝热过CV TAT 1 T 2OV1 2 p1 p 1 O
程，A点状态参量(T1,V1)，和B点的状态参量(T1,V2)为已知．则C点的状态参量为：
BVC? ， TC? ，
pC? ．
4. 一定量的理想气体，从A状态(2p1,V1)经历如图9-2-12所示的直线过程变到B状态(p1,2V1)，则AB过程中系统做功___________, 内能改变△E＝_________________．
5. 质量为m、温度为T0的氦气装在绝热的容积为V的封闭
CV2V图9-2-11
pABV12V1V图9-2-12
容器中，容器一速率v作匀速直线运动．当容器突然停止后，定向运动的动能全部转化为分子热运动的动能，平衡后氦气的温度增大量为 ．
6. 一定量理想气体，从同一状态开始使其体积由V1膨胀到2V1，分别经历以下三种过程：(1) 等压过程；(2) 等温过程；(3) 绝热过程．其中：__________过程气体对外做功最多；____________过程气体内能增加最多；__________过程气体吸收的热量最多．
7. 一定量的理想气体，从状态a出发，分别经历等压、等温、绝热三种过程由体积V1膨胀到体积V2，试在图9-2-17中示意地画出这三种过程的p－V图曲线．在上述三种过程中：
p a
(1) 气体的内能增加的是__________过程； (2) 气体的内能减少的是__________过程．
O V1
V2V图9-2-17
8. 将热量Q传给一定量的理想气体，
(1) 若气体的体积不变，则其热量转化为 ； (2) 若气体的温度不变，则其热量转化为 ；
(3) 若气体的压强不变，则其热量转化为 ．
3
三、计算题
1. 1 mol刚性双原子分子的理想气体，开始时处于p1?1.01?105Pa、V1?10?3m3的状态，然后经图9-3-1所示的直线过程I 变到pp2?4.04?105Pa、V2?2?10?3m3的状态．后又经过
12(p2,V2)方程为pV?C（常量）的过程II变到压强?(p1,V1)O??p3?p1V图9-3-1
p3?p1?1.01?105Pa的状态．求：
(1) 在过程I中气体吸的热量; (2) 整个过程气体吸的热量．
2. 一卡诺热机(可逆的)，当高温热源的温度为127?C、低温热源温度为27?C时，其每次循环对外做净功8000 J．今维持低温热源的温度不变，提高高温热源的温度，使其每次循环对外做净功10000 J．若两个卡诺循环都工作在相同的两条绝热线之间，试求：
(1) 第二个循环热机的效率； (2) 第二个循环的高温热源的温度．
的理想气体，用可动活塞封住，圆筒浸在冰水混合物中．迅速推动
活塞，使气体从标准状态(活塞位置I)压缩到体积为原来一半的状态 (活塞位置II)，然后维持活塞不动，待气体温度下降至0℃，再让活 塞缓慢上升到位置I，完成一次循环．
(1) 试在p?V图上画出相应的理想循环曲线； (2) 若作100 次循环放出的总热量全部用来熔解冰，则有多少
－
冰被熔化? (已知冰的熔解热??3.35×105 J · kg1，普适气体常量 R
3. 如图9-3-6所示，一金属圆筒中盛有1 mol刚性双原子分子
III冰水混合物 图9-3-6
= 8.31 J · mol
－1
· K1)
－
p(?102Pa)4. 比热容比??1.40的理想气体，进行如图9-3-7所示a 4 的abca循环，状态a的温度为300 K． 3 (1) 求状态b、c的温度； 2 b (2) 计算各过程中气体所吸收的热量、气体所做的功和气1c O6V(m3)24 体内能的增量;
(3) 求循环效率．
图9-3-7
5. 绝热壁包围的汽缸被一绝热的活塞分成A，B两室，活塞在汽缸内可无摩擦自由滑动，每室内部有1mol的理想气体，定容热容量CV?
5R．开始时，气体都处在平衡态24
(p0,V0,T0)．现在对A室加热，直到A中压强变为2p0为止．
(1) 求加热之后，A、B室中气体的体积和温度; (2) 在这过程中A室中的气体做了多少功? (3) 加热器传给A室的热量多少?
6. 图9-3-19所示为一循环过程的T-V曲线．该循环的工质的物质的量为nmol的理想气体，其中CV和?均已知且为常量．已知a点的温度为T1，体积为V1，b点的体积为V2，ca为绝热过程．求：
(1) c点的温度； (2) 循环的效率．
图9-3-19
7. 设一动力暖气装置由一台卡诺热机和一台卡诺制冷机组合而成．热机靠燃烧时释放的热量工作并向暖气系统中的水放热；同时，热机带动制冷机．制冷机自天然蓄水池中吸热，也向暖气系统放热．假定热机锅炉的温度为t1?210?C，天然蓄水池中水的温度为
t2?15?C，暖气系统的温度为t3?60?C，热机从燃料燃烧时获得热量2.1×107J ，计
算暖气系统所得热量．
热力学基础 答案
一、选择题
1. A 2. B 3.D 4. C 5. B 6. A 7. C 8. B 9. C 10. C 11. B 12. B 二、填空题
1. 1:1 2. 127 ?C 3. V2?V1?, ?V?2??????1RT1?V1?T1,
V2??V2??????1
Mv234. A?5. ?T? p1V1,0 23R6. 等压，等压，等压
7. 过程曲线如解图9-2-17所示，其中ab为等压过程, ac为等温过程, ad为绝热过程．(1) 等压; (2) 绝热．
8. (1) 气体内能；(2) 气体对外做功；(3) 内能和对外做功
pabdV2V5
O V1
c
解图9-2-17