热学各章补充练习题课件.ppt

第第 一一 章章 练练 习习1、关于温标，有以下几种表述：、关于温标，有以下几种表述：（）在建立温标时，必须规定较热的物体具有较高的（）在建立温标时，必须规定较热的物体具有较高的温度。温度。（）在建立温标时，必须规定用来标志温度的物理量（）在建立温标时，必须规定用来标志温度的物理量随温度作线性变化。随温度作线性变化。（）摄氏温标的定义是：（）摄氏温标的定义是：.。.(1)、(2)、(3)都对都对；.(1)、(2)错，错，(3)对对；.(1)、(2)对，对，(3)错错；.(1)、(2)、(3)都错都错。2 2、一毛细管内一小团水银封住了某种物质，在标准一毛细管内一小团水银封住了某种物质，在标准大气压时量出被封住的该种物质长度如下：在沸腾的大气压时量出被封住的该种物质长度如下：在沸腾的水中为水中为18.6cm18.6cm；在冰水混合物中为；在冰水混合物中为13.6cm13.6cm；在室温时；在室温时14.4cm14.4cm。那么室温是摄氏多少度？。那么室温是摄氏多少度？.18.6 .18.6 ；.16.0.16.0 ；.20.0.20.0 ；.14.0.14.0 。3、以下有两个表述：、以下有两个表述：（1 1）若若系系统统的的宏宏观观性性质质不不随随时时间间变变化化，则则系系统统处处于于平衡态。平衡态。（2 2）两两个个理理想想气气体体系系统统之之间间处处于于热热平平衡衡时时，它它们们除除了温度相等之外，压强也一定相等。了温度相等之外，压强也一定相等。.(1).(1)、(2)(2)都对都对 ；.(1).(1)错错(2)(2)对对 ；.(1).(1)对对(2)(2)错错 ；.(1).(1)、(2)(2)都错都错 。4、相等质量的氢气和氧气被密封在一均匀的玻璃管中，、相等质量的氢气和氧气被密封在一均匀的玻璃管中，并由一水银滴所隔开，当玻璃管平放时，氢气柱和氧并由一水银滴所隔开，当玻璃管平放时，氢气柱和氧气柱的长度比是气柱的长度比是().16 1 ；.1 1 ；.1 16 ；.32 1 。5 5、范德瓦尔斯方程、范德瓦尔斯方程 中的中的V V表示表示()().气体可被压缩的体积气体可被压缩的体积 ；.气体分子自由活动的体积气体分子自由活动的体积 ；.容器的体积容器的体积 ；.气体分子的固有体积气体分子的固有体积 。6、容积恒定的车胎内部气压要维持恒定，容积恒定的车胎内部气压要维持恒定，那么，车胎内空气质量最多的季节是那么，车胎内空气质量最多的季节是 。（填（填“春季春季”、“夏季夏季”、“秋季秋季”或或“冬季冬季”）冬季冬季7、一瓶氢气和一瓶氧气，若它们的体积不同、压强一瓶氢气和一瓶氧气，若它们的体积不同、压强不同、温度相同，则它们单位体积内的分子数不同、温度相同，则它们单位体积内的分子数 ，分子的平均平动动能分子的平均平动动能 。（填（填“相同相同”或或“不相同不相同”）答案：不相同，答案：不相同，相同相同不相同不相同8 8、两端封闭的均匀玻璃管中有一段水银柱，其两边是、两端封闭的均匀玻璃管中有一段水银柱，其两边是空气，当玻璃管水平放置时，两边的空气柱长度相等，空气，当玻璃管水平放置时，两边的空气柱长度相等，此时的压强为此时的压强为 cmHgcmHg。当把玻璃管竖直放置时，。当把玻璃管竖直放置时，上段的空气长度是下段空气的两倍，则玻璃管中的上段的空气长度是下段空气的两倍，则玻璃管中的水银柱长度是水银柱长度是 厘米厘米。9 9、“28”“28”自行车车轮直径为自行车车轮直径为71.12cm71.12cm（相当于（相当于2828英寸），英寸），内胎截面直径为内胎截面直径为3cm3cm，在，在-3-3的天气里向空胎打气。的天气里向空胎打气。打气筒长打气筒长30cm30cm，截面半径，截面半径1.5cm1.5cm，打了，打了2020下，气打足了，下，气打足了，问此时车胎内压强是多少？问此时车胎内压强是多少？设外界大气压强为设外界大气压强为1atm1atm，车胎内最后气体温度为，车胎内最后气体温度为77。解：解：打气前后气体质量不变，打气前后气体质量不变，据理想气体状态方程据理想气体状态方程PV=vRT得：得：取充入的气体为研究对象，取充入的气体为研究对象，平衡态平衡态1：在气筒内。：在气筒内。平衡态平衡态2：在车胎内。：在车胎内。第第 二二 章章 练练 习习1 1、一一定定量量的的氢氢气气和和氧氧气气，都都可可视视为为理理想想气气体体，它它们们分分子子的的平平均均平平动动动动能能相相同同，那那么么它它们们分分子子的的平平均均速率之比为速率之比为()().1.1：1 1 ；.1.1：4 4 ；.4.4：1 1 ；.1.1：16 16 。2 2、将氧分子（将氧分子（O O2 2）气体的热力学温度提高为原来的）气体的热力学温度提高为原来的两倍，则氧分子（两倍，则氧分子（O O2 2）气体离解为氧原子（）气体离解为氧原子（O O）气体，）气体，那么后者的平均速率是前者的多少倍？那么后者的平均速率是前者的多少倍？.4.4 倍倍 ；.倍倍 ；.2.2 倍倍 ；.倍倍 。3 3、在一容积不变的封闭容器内理想气体分子的在一容积不变的封闭容器内理想气体分子的 平均速率若提高为原来的平均速率若提高为原来的2 2倍，则：倍，则：()().温度和压强都提高为原来的温度和压强都提高为原来的2 2倍倍 ；.温度为原来的温度为原来的2 2倍，压强为原来倍，压强为原来4 4倍倍 ；.温度为原来的温度为原来的4 4倍，压强为原来倍，压强为原来2 2倍倍 ；.温度和压强都提高为原来的温度和压强都提高为原来的4 4倍倍 。4 4、下列各图所示的速率分布曲线，哪一图中的两条曲、下列各图所示的速率分布曲线，哪一图中的两条曲线是同一温度下氮气和氦气的分子速率分布曲线？线是同一温度下氮气和氦气的分子速率分布曲线？f(v)(m/s)0f(v)(m/s)0f(v)(m/s)0f(v)(m/s)0.5 5、图示两条曲线分别表示在相同温度下氧气和氢气分、图示两条曲线分别表示在相同温度下氧气和氢气分子速率分布曲线，子速率分布曲线，和和 分别表示氧气和氢分别表示氧气和氢气的最概然速率，则：气的最概然速率，则：()().图中图中a a表示氧气分子的速率分布曲线，表示氧气分子的速率分布曲线，；.图中图中a a表示氧气分子的速率分布曲线，表示氧气分子的速率分布曲线，；.图中图中b b表示氧气分子的速率分布曲线，表示氧气分子的速率分布曲线，；.图中图中b b表示氧气分子的速率分布曲线，表示氧气分子的速率分布曲线，。f(v)(m/s)0abf(v)(m/s)0ab6 6、已知已知()()为麦克斯韦速率分布函数，为麦克斯韦速率分布函数，p p为分子为分子 的最概然速率，则：速率小于的最概然速率，则：速率小于p p的那些分子的的那些分子的 平均速率表达式为平均速率表达式为 。7 7、标准状态下，若氧气（视为刚性双原子分子的理想、标准状态下，若氧气（视为刚性双原子分子的理想 气体）和氦气的体积比气体）和氦气的体积比V V1 1/V V2 2=0.5=0.5，则其内能之比，则其内能之比 U U1 1/U/U2 2为为 。5:6解：标准状态下解：标准状态下 ，根据理想气体状态方程根据理想气体状态方程 可知：可知：氧气和氦气的摩尔数之比为氧气和氦气的摩尔数之比为 。故其内能之比为故其内能之比为 。8、一瓶氢气和一瓶氧气的温度相同，若氢气分子的一瓶氢气和一瓶氧气的温度相同，若氢气分子的 平均平动动能为平均平动动能为6.211021J，则：，则：氧气分子的平均平动动能为氧气分子的平均平动动能为 ，氧气的温度为氧气的温度为 。6.211021J300K 9 9、判断正误：、判断正误：（）速率在速率在 之之间间的分子的平均平的分子的平均平动动动动能能 为为为为 。1010、设有、设有N N个气体分子，其速率分布函数为个气体分子，其速率分布函数为 其中其中N N，0 0已知，已知，（1 1）作速率分布曲线；）作速率分布曲线；（2 2）求常数）求常数k k；（3 3）求速率在）求速率在1.51.50 0 2.0 2.00 0 之间的分子数；之间的分子数；（4 4）求）求N N个分子的平均速率。个分子的平均速率。解：（解：（1）f()Okv0020解：（解：（2）解：（解：（3）（4）第第 三三 章章 练练 习习1、容积恒定的容器内盛有一定量某种理想气体，其分子、容积恒定的容器内盛有一定量某种理想气体，其分子热运动的平均自由程为热运动的平均自由程为 ，平均碰撞频率为，平均碰撞频率为 ，若气体的热力学温度降低为原来的若气体的热力学温度降低为原来的 ，则此时分子，则此时分子的平均自由程和平均碰撞频率分别为（的平均自由程和平均碰撞频率分别为（）.，；.，；.，；.，。2、理想气体绝热地向真空自由膨胀，初态气体平均自由理想气体绝热地向真空自由膨胀，初态气体平均自由程为程为 ，平均碰撞频率为，平均碰撞频率为 ，末态为，末态为 ，则：（则：（）.，；.，；.，；.，。3 3、1 1氧氧气气被被封封闭闭在在一一容容器器中中，只只要要压压强强不不是是极极低低，则则分分子子无无规规则则运运动动的的平平均均自自由由程程仅仅取取决决于于气体的（）气体的（）.温度温度 ；.压强压强 ；.体积体积 ；.分子的平均碰撞频率分子的平均碰撞频率 。4 4、输运现象包括输运现象包括 、。黏性现象黏性现象扩散现象扩散现象热传导现象热传导现象5 5、常压下气体热传导的微观机理是常压下气体热传导的微观机理是 。气体中存在温度梯度，由于气体分子的无规则气体中存在温度梯度，由于气体分子的无规则热运动，在交换分子对的同时，交换了具有不同热热运动，在交换分子对的同时，交换了具有不同热运动平均能量的分子，从而发生了能量的迁移。运动平均能量的分子，从而发生了能量的迁移。6 6、判断下列说法是否正确：、判断下列说法是否正确：（1 1）黏度）黏度仅由流体性质决定。仅由流体性质决定。还与温度有关。还与温度有关。是因为气体定向运动速度不均匀。是因为气体定向运动速度不均匀。黏度系数由温度决定，与气体分子数密度黏度系数由温度决定，与气体分子数密度n无关。无关。（2 2）常压下气体的黏性系数常压下气体的黏性系数 随分子数密度随分子数密度n的增加而增大。的增加而增大。（3 3）气气体体黏黏性性现现象象产产生生的的原原因因是是气气体体内内部部组组分分密密度度不不均匀。均匀。第第 四四 章章 练练 习习1 1、一定量的理想气体，分别进行如图所示的两个卡诺、一定量的理想气体，分别进行如图所示的两个卡诺循环：循环：abcdaabcda和和abcda,abcda,且两条循环曲线所且两条循环曲线所围面积相等。则可由此得知这两个循环：（围面积相等。则可由此得知这两个循环：（）.效率相等效率相等 ；.由高温热源处吸收的热量相等由高温热源处吸收的热量相等 ；.在低温热源处放出的热量相等在低温热源处放出的热量相等 ；.在每次循环中对外作的净功相等在每次循环中对外作的净功相等 。PVObacdbacd2 2、下面有两个表述：、下面有两个表述：（1 1）物体的温度越高，它的热量就越多。）物体的温度越高，它的热量就越多。（2 2）物体的温度越高，它的内能就越大。）物体的温度越高，它的内能就越大。.（1 1）、（）、（2 2）都对）都对 ；.（1 1）对、（）对、（2 2）错）错 ；.（1 1）错、（）错、（2 2）对；）对；.（1 1）、（）、（2 2）都错）都错 。3、系统由初态膨胀到末态，则不同的过程、系统由初态膨胀到末态，则不同的过程.功必相同功必相同 ；.吸收的热量必相同吸收的热量必相同 ；.内能的改变必相同内能的改变必相同 ；.功、吸热、内能改变都必相同功、吸热、内能改变都必相同 。4 4、在理想气体的（在理想气体的（1 1）等容升压（）等容升压（2 2）绝热压缩）绝热压缩 （3 3）等温膨胀（）等温膨胀（4 4）等压压缩这四种过程中，）等压压缩这四种过程中，属于系统吸热的过程有属于系统吸热的过程有 。（1）（）（3）5 5、已知已知1mol1mol的某种理想气体（可视为刚性双原子分子），的某种理想气体（可视为刚性双原子分子），在等压过程中温度上升在等压过程中温度上升1K1K，内能增加了，内能增加了20.78J20.78J，则气体对外作功为则气体对外作功为 ，气体吸收热量为，气体吸收热量为 。8.31 J29.09 J6 6、两个相同的刚性容器，一个盛氢气，一个盛氦气两个相同的刚性容器，一个盛氢气，一个盛氦气 （均视为刚性分子理想气体），开始时它们的压强和（均视为刚性分子理想气体），开始时它们的压强和 温度都相等，现将温度都相等，现将6J6J热量传给氦气，使之升高到一热量传给氦气，使之升高到一 定的温度。若使氢气也升高同样温度，则应向氢气定的温度。若使氢气也升高同样温度，则应向氢气 传递传递 J J的热量。的热量。107 7、对于室温下的双原子分子理想气体，在等压膨胀的、对于室温下的双原子分子理想气体，在等压膨胀的 情况下，系统对外做的功与从外界吸收的热量之比情况下，系统对外做的功与从外界吸收的热量之比 A A：Q Q为为 。2 7（1 1）调节无摩擦气缸活塞上的外加压力，使缸中气体）调节无摩擦气缸活塞上的外加压力，使缸中气体 极其缓慢地膨胀，该过程是可逆的。极其缓慢地膨胀，该过程是可逆的。8、判断下列说法是否正确：、判断下列说法是否正确：-膨胀极其缓慢是准静态过程，膨胀极其缓慢是准静态过程，无耗散的准静态过程是可逆过程。无耗散的准静态过程是可逆过程。（2 2）在绝热容器中盛有液体，不停地搅拌液体，）在绝热容器中盛有液体，不停地搅拌液体，使其温度升高的过程是不可逆的。使其温度升高的过程是不可逆的。-液体温度升高是由于摩擦生热，液体温度升高是由于摩擦生热，这是耗散过程，所以是不可逆的。这是耗散过程，所以是不可逆的。（3 3）一定质量的理想气体，经历某过程后，温度升高了，）一定质量的理想气体，经历某过程后，温度升高了，则该理想气体系统在此过程中一定吸了热。则该理想气体系统在此过程中一定吸了热。-温度升高，表明理想气体的内能增加，温度升高，表明理想气体的内能增加，根据热力学第一定律，内能的改变由根据热力学第一定律，内能的改变由 做功和热传递共同决定，所以不一定做功和热传递共同决定，所以不一定 吸热。如：绝热压缩过程，吸热。如：绝热压缩过程，Q=0Q=0，W0W0，内能增加。内能增加。9 9、一摩尔双原子分子理想气体，经历如图所示、一摩尔双原子分子理想气体，经历如图所示的循环的循环 ，其中是等温过程，其中是等温过程，求循环效率求循环效率。P（atm）Tabc2613V(l)其中其中 ab ab 和和 ca ca 过程吸热；过程吸热；bc bc 过程放热。过程放热。解：热循环。解：热循环。1010、一定质量的理想气体氦经历了如图所示的一定质量的理想气体氦经历了如图所示的ABCDAABCDA循环过程，各态参量如下：循环过程，各态参量如下：A(2P,V),B(2P,2V),A(2P,V),B(2P,2V),C(P,2V),D(P,V),C(P,2V),D(P,V),试求这循环试求这循环ABCDAABCDA的效率。的效率。PV0ABCD解：是热循环。解：是热循环。PV PV图上循环曲线所包围面积等于循环过程对外所图上循环曲线所包围面积等于循环过程对外所 做的功，故做的功，故 AB，DA是吸热过程，是吸热过程，第第 五五 章章 练练 习习1 1、热力学第二定律表明：（、热力学第二定律表明：（）.不可能从单一热源吸收热量使之全部变为有用功不可能从单一热源吸收热量使之全部变为有用功 ；.在一个可逆过程中，工作物质净吸热等于对外做的功在一个可逆过程中，工作物质净吸热等于对外做的功 ；.摩擦生热的过程是不可逆的摩擦生热的过程是不可逆的 ；.热量不可能从温度低的物体传到温度高的物体热量不可能从温度低的物体传到温度高的物体 。2、根据热力学第二定律判断下列哪种说法是正确的？根据热力学第二定律判断下列哪种说法是正确的？.热量能从高温物体传到低温物体，但不能从低温热量能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物体传到高温物体；.功可以全部变为热，但热不能全部变为功功可以全部变为热，但热不能全部变为功；.气体能够自由膨胀，但不能自动收缩气体能够自由膨胀，但不能自动收缩；.有规则运动的能量能够变为无规则运动的能量，有规则运动的能量能够变为无规则运动的能量，但无规则运动的能量不能变为有规则运动的能量但无规则运动的能量不能变为有规则运动的能量。3 3、熵的玻尔兹曼关系式为、熵的玻尔兹曼关系式为 ，熵的微观意义是熵的微观意义是 。是系统内分子热运动的无序性的一种量度是系统内分子热运动的无序性的一种量度（1 1）系）系统统任一任一绝热过绝热过程程S=0 S=0。4、判断下列说法是否正确：、判断下列说法是否正确：-根据熵增加原理可知，若此绝热过程根据熵增加原理可知，若此绝热过程可逆，则可逆，则S=0S=0；若此绝热过程不可逆，；若此绝热过程不可逆，则则S 0 S 0。（2 2）系）系统统任一可逆任一可逆过过程程S=0S=0。-根据根据熵熵增加原理，若系增加原理，若系统统是封是封闭绝热闭绝热的，的，则发则发生的可逆生的可逆过过程中程中熵熵不不变变。（3 3）有人想）有人想设计设计一台一台热热机，每循机，每循环环一次可以从一次可以从400K400K的的高温高温热热源吸源吸热热1800J1800J，向，向300K300K的低温的低温热热源放源放热热800J800J，同同时对时对外做功外做功1000J1000J，这样这样的的设计设计能能够实现够实现。-在同在同样样高低温高低温热热源之源之间间工作的工作的热热机中，机中，卡卡诺热诺热机的效率最高。此机的效率最高。此热热机的效率机的效率 超超过过了卡了卡诺诺机机 ，与卡与卡诺诺定理矛盾。定理矛盾。5 5、求在一个大气压下把、求在一个大气压下把30g30g，-40-40的冰变为的冰变为 100 100 的水蒸汽时的熵变。的水蒸汽时的熵变。已知冰的比热已知冰的比热c c1 1=2.1J/(g=2.1J/(g K)K)，水的比热，水的比热c c2 2=4.2J/(g=4.2J/(g K)K)，一大气压下冰的熔化热一大气压下冰的熔化热=334J/g=334J/g，水的汽化热，水的汽化热L=2260J/g L=2260J/g。解：解：（1 1）设冰与一系列温度从）设冰与一系列温度从4040逐渐递升到逐渐递升到00的温差无的温差无限小的热源相接触，温度准静态地由限小的热源相接触，温度准静态地由4040升至升至00。（2）假设）假设0的冰与的冰与0的恒温热源相接触，转化成的恒温热源相接触，转化成0的水。的水。（3 3）假设）假设00的水与一系列温度从的水与一系列温度从00逐渐递升到逐渐递升到100100的的温差无限小的热源相接触，温度准静态地由温差无限小的热源相接触，温度准静态地由00升至升至100100。（4）假设）假设100的水与的水与100的恒温热源相接触，转化成的恒温热源相接触，转化成 100的水蒸汽。的水蒸汽。（5）6 6、0.1 0.1千克的铁温度为千克的铁温度为 573K 573K，浸入温度为，浸入温度为288K288K的的很大的水池中（此过程中水的温度可看作不变），很大的水池中（此过程中水的温度可看作不变），铁的比热为铁的比热为459.8J/459.8J/（kg.kkg.k），试求铁块和水达到），试求铁块和水达到热平衡时，水和铁块总的熵变热平衡时，水和铁块总的熵变S S。解：解：（1 1）铁放热的过程是不可逆的。初态：）铁放热的过程是不可逆的。初态：573K573K；末态：；末态：288K288K。（2）由于水池很大，可认为水的温度近似不变。水吸热）由于水池很大，可认为水的温度近似不变。水吸热的过程满足力、热、化学平衡条件，且无耗散，可当作可的过程满足力、热、化学平衡条件，且无耗散，可当作可逆过程。逆过程。拟定可逆过程：设想铁与一系列温差无限小、温度从拟定可逆过程：设想铁与一系列温差无限小、温度从573K逐渐降低的热源接触，温度准静态地变为逐渐降低的热源接触，温度准静态地变为288K。（3）第第 六六 章章 练练 习习1 1、图中、图中O KO K线表示汽化曲线，那么图中：线表示汽化曲线，那么图中：.态是液态态是液态 ；.态的压强是饱和蒸汽压态的压强是饱和蒸汽压 ；.态是气态态是气态 ；.从态到态一定要经过汽液共存的状态从态到态一定要经过汽液共存的状态 。ACBPTOK2 2、一一根根内内径径很很小小的的玻玻璃璃管管插插入入水水中中，如如图图所所示示，那那么么图图中中各各点点处处的的压压强强有有如如下下关关系系：(a a点点与与容容器器内内的的水水面面在同一高度在同一高度).；.；.；.。acbd3 3、如果气如果气态态物物质质的温度的温度 ，则则无无论论施加多大的施加多大的压压强强都不能使其液化。都不能使其液化。高于临界温度高于临界温度4 4、产产生沸生沸腾腾的条件是的条件是 。液体内部溶解有可形成足够汽化核的气体；液体中气液体内部溶解有可形成足够汽化核的气体；液体中气泡内的饱和蒸汽压等于或超过液体上方的气体压强泡内的饱和蒸汽压等于或超过液体上方的气体压强5 5、作、作图图：画出接触角，：画出接触角，这这是是 现现象。象。（填（填“润润湿湿”或或“不不润润湿湿”）润湿润湿固体固体气体液体液体（1 1）相）相变过变过程不一定会程不一定会发发生物生物态态的的变变化。化。6、判断下列说法是否正确：、判断下列说法是否正确：-物物态态和相不是同一概念，由于晶体和相不是同一概念，由于晶体结结构不同，固体常有多个相，如：同素异晶构不同，固体常有多个相，如：同素异晶转变转变等相等相变过变过程没有物程没有物态变态变化。化。（2 2）水和酒精的混合溶液是一个相。）水和酒精的混合溶液是一个相。-水和酒精完全相溶，水和酒精完全相溶，水和酒精的混合水和酒精的混合溶液中溶液中处处处处物理和化学性物理和化学性质质相同、化学成相同、化学成分一致，分一致，根据相的概念，可判断是一个相。根据相的概念，可判断是一个相。