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. 热力学第一定律表明
[](A)系统对外做的功不可能大于系统从外界吸收的热量 (B)系统内能的增量等于系统从外界吸收的热量
(C)不可能存在这样的循环过程, 在此过程中, 外界对系统所做的功 不等于系统传给外界的热量 (D)热机的效率不可能等于1
3. 一定量的理想气体从状态(p,V)出发, 到达另一状态(p,V)．一次是等温压缩到2VV, 外界做功A；另一次为绝热压缩到, 外界做功W．比较这两个功值的大小是 22[](A)A＞W(B)A = W(C)A＜W (D)条件不够，不能比较
(C)?A－?W－?Q(D)?Q＋?A－?W
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 [](A)
mmCV(T2?T1)(B)Cp(T2?T1) MMmmCV(T2?T1)(D)?Cp(T2?T1) MM(C)?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
1
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
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 OV2VV图9-1-34
p等压等温绝热 绝热 绝热 绝热 VO(D)V(C) p
12. 在图9-1-51中，IcII为理想气体绝热过程，IaII和IbII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
IIcabIV2
O 图9-1-51
[] (A) IaII过程放热，做负功；IbII过程放热，做负功 (B) IaII过程吸热，做负功；IbII过程放热，做负功 (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
p, 则氢气和氦气从外界吸收的热量之比为． 22. 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
p a
O V1
3
V2V图9-2-17
这三种过程的p－V图曲线．在上述三种过程中： (1) 气体的内能增加的是__________过程；
(2) 气体的内能减少的是__________过程．
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． 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8000J．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10000J．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．
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
－
III气体常量 R=8.31J·mol1·K1)
－
－
p(?102冰水混合物 Pa)a图9-3-6 4 3 2 b14 c O6V(m3)24
图9-3-7
4. 比热容比??1.40的理想气体，进行如图9-3-7所示的abca循环，状态a的温度为300 K．
(1) 求状态b、c的温度；
(2) 计算各过程中气体所吸收的热量、气体所做的功和气体内能的增量;
(3) 求循环效率．
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2(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?210C，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. C 3. C 4. C 5. B 6. A 7. C 8. B 9. C 10. C 11. B 12. B 二、填空题
5