大学物理第六章练习提高答案解析.doc

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1、.*第六章 热力学基础练 习 一一. 选择题1. 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。 2. 对于理想气体系统来说，在下列过程中，哪个过程系统所吸收的热量、内能的增量和对外作做的功三者均为负值。（ C ） (A) 等容降压过程； (B) 等温膨胀过程； (C) 等压压缩过程； (D) 绝热膨胀过程。ppVVOOabc(1)(2)def图13. 一定量的理想气体，分别经历如图1(1)所示的abc过程(图中虚线ac为

2、等温线)和图1(2)所示的def过程(图中虚线df 为绝热线) 。 判断这两过程是吸热还是放热：（ A ）(A) abc过程吸热，def过程放热；(B) abc过程放热，def 过程吸热；(C) abc过程def过程都吸热；(D) abc过程def过程都放热。OABVp图.24. 如图2，一定量的理想气体，由平衡状态A变到平衡状态B(=)，则无论经过的是什么过程，系统必然（ B ） (A) 对外做正功； (B) 内能增加；(C) 从外界吸热； (D) 向外界放热。二.填空题1. 一定量的理想气体处于热动平衡状态时，此热力学系统不随时间变化的三个宏观量是P V T，而随时间变化的微观量是每个分子

3、的状态量。 2. 一定量的单原子分子理想气体在等温过程中，外界对它做功为200J，则该过程中需吸热_-200_ _J。3. 一定量的某种理想气体在某个热力学过程中，外界对系统做功240J，气体向外界放热620J，则气体的内能 减少，(填增加或减少)，= -380 J。4. 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做的功为 582-416=166J 。三.计算题1. 一定量氢气在保持压强为4.00Pa不变的情况下，温度由

4、0 升高到500时，吸收了6.0104 J的热量。(1) 求氢气的摩尔数? (2) 氢气内能变化多少? (3) 氢气对外做了多少功?(4) 如果这氢气的体积保持不变而温度发生同样变化、它该吸收多少热量? 解： （1）由 得 （2） （3） （4）2. 一定量的理想气体，其体积和压强依照=的规律变化，其中为常数，试求：(1) 气体从体积膨胀到所做的功；(2)体积为时的温度与体积为时的温度之比。(1)：(2): 3. 一热力学系统由如图3所示的状态a沿acb过程到达状态b时，吸收了560J的热量，对外做了356J的功。(1) 如果它沿adb过程到达状态b时，对外做了220J的功，它吸收了多少热量?

5、图3(2) 当它由状态b沿曲线ba返回状态a时，外界对它做了282J的功，它将吸收多少热量？是真吸了热，还是放了热?解： 根据热力学第一定律 （1）a沿acb过程达到状态b，系统的内能变化是： 由于内能是状态系数，与系统所经过的过程无关系统由a沿acb过程到达状态b时系统吸收的热量是：（2）系统由状态b沿曲线ba返回状态a时，系统的内能变化：即系统放出热量486第六章 热力学基础练 习 二一. 选择题PVV1V2OABCDF图11. 如图1所示，一定量的理想气体从体积膨胀到体积分别经历的过程是：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 ）(A) 是AB； (B)

6、是AC； (C) 是AD；(D) 既是AB，也是A C，两者一样多。2. 用公式 (式中为定容摩尔热容量，为气体摩尔数),计算理想气体内能增量时，此式（ D ） (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) 使高温热源的温度升高， (2) 使低温热源的温度降低同样的值，分别可使卡诺循环的效率升高和，两者相比: （ B ）(A) ； (B) ； (C) = ； (D) 无法确定哪个大。二. 填空题1. 同一种理想气体的定压摩尔热容大于定容摩尔热容， 其原因是 除了增加内能

7、还需对外做功 。2. 常温常压下，一定量的某种理想气体(视为刚性分子，自由度为)，在等压过程中吸热为Q，对外做功为A，内能增加为， 则A/Q = ， DE/Q = 。 PVOabc图23.一卡诺热机(可逆的)，低温热源的温度为27，热机效率40%，其高温热源温度为 。今欲将热机效率提高为50%，若低温热源保持不变，则高温热源的温度增加 。4.如图2所示，一定量的理想气体经历abc过程， 在此过程中气体从外界吸收热Q，系统内能变化DE， 请在以下空格内填上0或0 ， DE 0 。三. 计算题 外力图31. 如图3所示两端封闭的水平气缸，被一可动活塞平分为左右两室，每室体积均为，其中装有温度相同、

8、压强均为的同种理想气体，现保持气体温度不变，用外力缓慢移动活塞(忽略摩擦)，使左室气体的体积膨胀为右室的2倍，问外力必须做多少功？ 解：， P(Pa)V(m3)400300200100426ABCO图42. 比热容比 = 1.40的理想气体，进行如图4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、气体所做的功和气体内能的增量。得：等体过程，等压过程图5 3. 如图5为一循环过程的TV图线。该循环的工质是一定质量的理想气体。其和均已知且为常量。已知a点的温度为，体积为，b点的体积为，ca为绝热过程。求：(1) c点的温度；(2) 循环的

9、效率。解： （1）c a为绝热过程， （2）a b等温过程，工质吸热bc为等容过程，工质放热为 循环过程的效率 第六章 热力学基础练 习 三一. 选择题S1S2PVO图11. 理想气体卡诺循环过程的两条绝热线下的面积大小(图1中阴影部分)分别为S1和S2 ，则二者的大小关系是（ B ）(A) S1 S2 ； (B) S1 = S2 ；(C) S1 S2 ； (D) 无法确定。2. 在下列说法中，哪些是正确的？（ C ）(1) 可逆过程一定是平衡过程；(2) 平衡过程一定是可逆的；(3) 不可逆过程一定是非平衡过程；(4) 非平衡过程一定是不可逆的。(A) (1)、(4) ； (B) (2)、(

10、3) ； (C) (1)、(2)、(3)、(4) ； (D) (1)、(3) 。3. 根据热力学第二定律可知（ D ） (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。4.“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做功”。对此说法，有以下几种评论，哪种是正确的？（ 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；

11、(D) 违反热力学第一定律，也违反热力学第二定律。二. 填空题1. 如图2的卡诺循环:(1)abcda，(2)dcefd，(3)abefa，其效率分别为: = 1/3 ， = 1/2 ，= 2/3 。 2. 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=Q2/A=T2/(T1T2) (式中A为外界对系统做的功)，则每一循环中外界必须做功A= 200J 。3. 1 mol理想气体(设g = Cp / CV为已知)的循环过程如图3的TV图所示，其中CA为绝热过程，A点状态参量(T1，V1)和B点的状态参量(T

12、1，V2)为已知，试求C点的状态量:Vc=，Tc=，Pc=。pVT02T03T0Oabcdef图2ABCOTV图3三. 计算题1. 一热机在1000K和300K的两热源之间工作，如果 (1) 高温热源提高为1100K；(2) 低温热源降低为200K，从理论上说，热机效率各可增加多少?为了提高热机效率哪一种方案为好?热机在1000K和300K的两热源之间工作，解: 高温热源提高为1100K：，效率提高：低温热源降低为200K： ，效率提高：提高热机效率降低低温热源的温度的方案为好。T(K)V(10-2m3)Oabc12图42. 1 mol单原子分子理想气体的循环过程如图4的TV图所示， 其中c点的温度为Tc=600K，试求: (1)ab、bc、ca各个过程系统吸收的热量；(2)经一循环系统所做的净功；(3)循环的效率。(注: 循环效率=A/Q1，A为循环过程系统对外做的净功，Q1为循环过程系统从外界吸收的热量，1n2=0.693)解: 由，得 等温过程 等容过程 等压过程