大学物理习题5热力学基础习题课.ppt

1.对于室温下的双原子分子，在等压膨胀的情况下，对于室温下的双原子分子，在等压膨胀的情况下，系统对外所作的功与从外界吸收的热量之比系统对外所作的功与从外界吸收的热量之比W/Q为为 知识点知识点：理想气体的状态方程，理想气体对外做功：理想气体的状态方程，理想气体对外做功公式，理想气体内能公式，等压吸热公式，气体分公式，理想气体内能公式，等压吸热公式，气体分子自由度子自由度 7/25/22/13/2 2.如图，如图，bca为理想气体绝热过程，为理想气体绝热过程，b1a和和b2a是任意过是任意过程，则上述两过程中气体做功与吸收热量的情况是：程，则上述两过程中气体做功与吸收热量的情况是：知识点知识点：热力学第一定律：热力学第一定律应用应用 V（A）b1a过程放热，作负功；过程放热，作负功；b2a过程放热，作负功过程放热，作负功 apOb（B）b1a过程吸热，作负功；过程吸热，作负功；b2a过程放热，作负功过程放热，作负功（C）b1a过程吸热，作正功；过程吸热，作正功；b2a过程吸热，作负功过程吸热，作负功（D）b1a过程放热，作正功；过程放热，作正功；b2a过程吸热，作正功过程吸热，作正功 c12 3.两个相同的容器，一个盛氢气，一个盛氦气（均视两个相同的容器，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温度都为刚性分子理想气体），开始时它们的压强和温度都相等，现将相等，现将6 J热量传给氦气，使之升高到一定温度。热量传给氦气，使之升高到一定温度。若使氢气也升高同样温度，则应向氢气传递热量若使氢气也升高同样温度，则应向氢气传递热量 知识点知识点：等容过程中热量的计算公式：等容过程中热量的计算公式 12 J 10 J 6 J 5 J 4.如图，一定质量的理想气体，其状态在如图，一定质量的理想气体，其状态在p-T图上沿着图上沿着一条直线从平衡态一条直线从平衡态a变到平衡态变到平衡态b，下列说法正确的是：，下列说法正确的是：知识点知识点：理想气体的物态方程：理想气体的物态方程(1)这是一个膨胀过程这是一个膨胀过程(2)这是一个等体过程这是一个等体过程(3)这是一个压缩过程这是一个压缩过程(4)数据不足，无法判断数据不足，无法判断 1p2p1T2TpTab 5.一定质量的理想气体的内能一定质量的理想气体的内能E随体积随体积V的变化为一直线的变化为一直线(其延长线过其延长线过EV图的原点图的原点)，则此直线表示的过程为：，则此直线表示的过程为：知识点知识点：理想气体的物态方程，：理想气体的物态方程，理想气体的内能公式理想气体的内能公式(1)等温过程等温过程(2)等压过程等压过程(3)等体过程等体过程(4)绝热过程绝热过程 OEV 6.处于平衡态处于平衡态A的一定量的理想气体，若经准静态等的一定量的理想气体，若经准静态等体过程变到平衡态体过程变到平衡态B，将从外界吸收热量，将从外界吸收热量416J，若经，若经准静态过程等压过程变到与平衡态准静态过程等压过程变到与平衡态B有相同温度的平有相同温度的平衡态衡态C，将从外界吸收热量，将从外界吸收热量582J，所以，从平衡态，所以，从平衡态A变到平衡态变到平衡态C的准静态等压过程中气体对外界所作的的准静态等压过程中气体对外界所作的功为功为 知识点知识点：热力学第一定律在几个等值过程中的应用：热力学第一定律在几个等值过程中的应用 J166 7.由绝热材料包围的容器被隔板隔为两半，左边是理由绝热材料包围的容器被隔板隔为两半，左边是理想气体，右边真空。如果把隔板撤去，气体将进行自想气体，右边真空。如果把隔板撤去，气体将进行自由膨胀过程，达到平衡后气体的熵由膨胀过程，达到平衡后气体的熵 ，气，气体的温度将体的温度将 知识点知识点：理想气体绝热自由膨胀过程的特点：理想气体绝热自由膨胀过程的特点 增加增加不变不变 8.一热机从温度为一热机从温度为727 C的高温热源吸热，向温度为的高温热源吸热，向温度为527 C的低温热源放热。若热机在最大效率下工作，的低温热源放热。若热机在最大效率下工作，且每一循环吸热且每一循环吸热2000 J，则此热机每一循环做功为，则此热机每一循环做功为 知识点知识点：卡诺循环效率公式，一般热机效率公式：卡诺循环效率公式，一般热机效率公式 J400 9.1 mol 理想气体经过等温膨胀，体积由理想气体经过等温膨胀，体积由V0变到变到2V0，则气体的熵变为则气体的熵变为 知识点知识点：熵变的计算公式：熵变的计算公式 2lnR 10.1 mol 的某种物质由初态的某种物质由初态(p0,T1)变化到末态变化到末态(p0,T2)，其熵变为其熵变为 知识点知识点：熵变的计算公式：熵变的计算公式 dTTpDdTTCCdTTCBATTTTpTTV 212121)()()(0)(1.1mol氢气在压强氢气在压强1个大气压，温度个大气压，温度20 C时，其体积时，其体积为为V1，今使其经以下两种过程到达同一状态，试分别，今使其经以下两种过程到达同一状态，试分别计算下述两种过程中气体吸收的热量，对外做功和气计算下述两种过程中气体吸收的热量，对外做功和气体内能的增量，并做体内能的增量，并做P-V图。（图。（1）先保持体积不变，）先保持体积不变，加热，使温度升高到加热，使温度升高到80 C，然后作等温膨胀，体积，然后作等温膨胀，体积变为原来的两倍。（变为原来的两倍。（2）先使其等温膨胀至原体积的）先使其等温膨胀至原体积的两倍，然后保持体积不变，加热到两倍，然后保持体积不变，加热到80 C。知识点知识点：热力学第一定律在几个等值过程中的应用：热力学第一定律在几个等值过程中的应用*2.一定量的理想气体，由状态一定量的理想气体，由状态a经经b到达到达c。(如图，如图，abc为一直线为一直线)，求此过程中，求此过程中(1)气体对外做的功；气体对外做的功；(2)气体内能的增量；气体内能的增量；(3)气体吸收的热量。气体吸收的热量。(1 atm=1.013 105 Pa)知识点知识点：热力学第一定律的应用：热力学第一定律的应用 abc)atm(p)L(V123123O 3.一定量的理想气体进行如图所示的循环过程。已知一定量的理想气体进行如图所示的循环过程。已知气体在状态气体在状态A的温度为的温度为TA=300 K，求，求(1)气体在状态气体在状态B、C的温度；的温度；(2)各过程中气体对外所作的功；各过程中气体对外所作的功；(3)经过整经过整个循环过程，气体从外界吸收的总热量个循环过程，气体从外界吸收的总热量(各过程吸热各过程吸热的代数和的代数和)。知识点知识点：热力学第一定律的：热力学第一定律的应用应用 ABC)Pa(p)m(3V100300123O 4.1 mol 理想气体在理想气体在T1=400 K的高温热源与的高温热源与T2=300 K的低温热源间作卡诺循环的低温热源间作卡诺循环(可逆的可逆的)，在，在400 K的等温的等温线上起始体积为线上起始体积为V1=0.001 m3，终止体积为，终止体积为V2=0.005 m3，试求此气体在每一循环中，试求此气体在每一循环中(1)从高温热源吸收的从高温热源吸收的热量热量Q1；(2)气体所作的净功；气体所作的净功；(3)气体传给低温热源气体传给低温热源的热量的热量Q2。知识点知识点：卡诺循环，热机效率的一般定义：卡诺循环，热机效率的一般定义