热力学作业题

一 选择题：

1 如图所示，一定量的理想气体，由平衡状态A变到平衡状态B (pA=pB),则无论经过的是什么过程，系统必然(A)对外做正功 (B)内能增加

(C)从外界吸热

(D)向外界放热。

[ B]

pVA pVB TA TBp A

TB VB 1 TA VATB TA T 0 E 02

B

Q E Ai E R T 2

0

V

2 对于室温下的单原子分子理想气体，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W/Q等于 (A)2/3 (B)1/2 (C)2/5 (D)2/7 [C ]

A Q

M

M

R TC P T

A R R 2 Q CP 5 R 5 2

3 压强、体积和温度都相等的氧气和氦气分别在等压过程收了 相等的热量，它们对外作的功之比为 (A)1:1 (B)5:9 (C)5:7 (D)9:5 [C ]

dA pdV RdT

i i dE RdT A 2 2

5 7 Q1 dE1 A1 A1 A1 A1 2 2 3 5 Q2 dE 2 A2 A2 A2 A2 2 2 A1 5 Q1 Q2 A2 7

4 在下列理想气体过程中，哪些过程可能发生？

(A)等体积加热时，内能减少，同时压强升高(B)等温压缩时，压强升高，同时吸热 (C)等压压缩时，内能增加，同时吸热 (D)绝热压缩时，压强升高，同时内能增加。 [D ]

A 等体积加热时，内能增加，同时压强升高 B 等温压缩时，压强升高，同时放热 C 等压压缩时，内能增加，同时放热 D 绝热压缩时，压强升高，同时内能增加5

5 分别在等温、等压、等容情况下，将400J的热量传给标准状况 下的2mol氢气，关于三个过程热量和内能的变化说法正确的是

(A)等容过程做功最多，等压过程内能增加最多(B)等压过程做功最多，等容过程内能增加最多 (C)等温过程做功最多，等压过程内能增加最多 (D)等温过程做功最多，等容过程内能增加最多 [D ]

Q E A等容过程A=0,Q= E,吸收的热量全部用来增加系统的 内能，因此等容过程内能增加最多。 等温过程内能 E=0,Q= A,吸收的热量全部用来对外 做功，因此等温过程对外做功最多。6

6 如图所示，一定量的理想气体经历a→b→c过程，在此过程 中气体从外界吸收热量Q,系统内能变化 E,则以下哪种说法 是正确的？ (A)系统从外界吸收热量，内能增大 (B)系统从外界吸收热量，内能减小 (C)系统向外界放出热量，内能增大 (D)系统向外界放出热量，内能减小。p b c

[A ]

a→b,等容压强增大，吸热内能增加；

b→c,等压膨胀，对外做功，吸热内能增加。

0

a V7

7.一定量的理想气体，从p-V图上同一初态A开始，分别经 历三种不同的过程过渡到不同的末态，但末态的温度相同，如 图所示，其中A→C是绝热过程，则以下哪种说法正确： (A) A→B过程中气体吸热，A→D过程中气体放热 (B) A→B过程中气体

放热，A→D过程中气体吸热 (C) A→B过程中气体吸热，A→D过程中气体也吸热 (D) A→B过程中气体放热，A→D过程中气体也放热 [ B ]A→B过程中气体放热.因若以A→B→C→A 构成循环，则 此循环中 ΔE = 0,W < 0, 故 Q = QAB + QBC+ QCA <0 p 但 Q = 0, Q >0 , ∴ Q <0 放热 CA BC ABA

B O

C

D

A→D过程中气体吸热.因若以 A→D→C→A 构成循环，则此循环中 ΔE = 0,W > 0, 等温线 故 Q = Q + Q + Q >0 AD DC CA 但 QCA = 0,QDC <0,∴QAD >0 吸热 8 V

8.一定量的理想气体体积由V变为V/2,分别经历A→B等压 过程,A→C等温过程,A→D绝热过程，关于外界对系统作功， 以下说法正确的是 (A) 绝热过程最大,等压过程最小 (B) 绝热过程最大,等温过程最小 (C) 等压过程最大,绝热过程最小 [ A ] (D) 等压过程最大, 等温过程最小A→D绝热过程曲线下面积最大， 因此外界对系统做功最多，A V v/2

p

D C B

A→B等压过程曲线下面积最小， 因此外界对系统做功最少。9

O

v

9.一定量理想气体经历的循环过程用V-T曲线表示如图.在 此循环过程中，气体内能增大的过程是 (A) A→B (B) B→C (C) C→A (D) B→C和C→A [ A ] A →B T>0, E>0, V>0, A>0, Q >0,吸热 B →C T<0, E < 0, V=0, A=0, Q < 0,放热 C →A T=0, E=0, V < 0, A < 0,Q < 0,放热V C B

Q E A

A O T10

10.根据热力学第二定律判断下列哪种说法是正确的. (A) 不可能从单一热源吸收热量使之全部变为有用的功 (B) 功可以全部变为热，但热不能全部变为功 (C)理想气体自由绝热膨胀过程熵增加 (D) 热量不可能从温度低的物体传到温度高的物体 [ C ]

二.填空题1.密封在体积为V容器内的某种平衡态气体的分子数为N,则 此气体的分子数密度为n= ,设此气体的总质量为M,其 摩尔质量为Mmol,则此气体的摩尔数为 ，分子数N与阿伏 伽德罗常数N0的关系为 。

N n V M M mol

M N N0 M mol12

2.对一定的气体加热，向他传递了826J的热量，他受热膨胀 对外做功500J。则气体内能变化为 J。

Q E A E Q A 826 500 326J

3.一定量的氢气在保持压强为不变的情况下，温度由273K升 高到323K时吸收了6 104J的热量，问氢气的量是_______mol, 内能变化ΔE=________,对外做功W=________。

(Q) P E2 E1 M

M

R(T2 T1 ) M

M

CV (T2 T1 )

M

R(T2 T1 )

M

(CV R)(T2 T1 )

C p (T2 T1 ) 6 104 J

Q 6 104 41.3m ol C p (T2 T1 ) 7 8.31 50 2 M 5 E R T 41.3 2.5 8.31 (323 273) 4.29 104 J 2

A Q E 6 10 4.29 10 1.71 10 J4 4 4

4.质量为2.8g,温度为300K

,压强为1atm的氮气，先使其作 等压膨胀到原来体积的二倍，再做等容变化，使压强加倍， 最后作等温膨胀，使压强降低到一个大气压。全部过程中氮 气做的功为W= ,吸收的热量Q= ,内能的变化ΔE= 。 若将氮气自初态等压变化到最后状态，氮气做的功W= ,吸 收的热量Q= ,内能的变化ΔE= 。

2.8 0.1m ol 28p P2=2 P1=1 1 2 3 4

M

1点：p=1atm,T=300K,

pV RT0.1 8.31 300 3 3 V1 2 . 46 10 m 5 p 1.013 102点：p=1atm,V2=2V1=4.92 10-3m3

RT

V1 V2=2V1 V4 V

p1V1 p1V2 T1 T2

V2 T2 T1 2T1 600K V1 15

0.1mol 3 3 V 2 . 46 10 m 1点：p=1atm,T=300K, 1

2点：p=1atm,V2=2V1=4.92 10-3m3 3点：p=2atm,V3=V2=4.92 10-3m3,

T2 600K

p2V2 p3V3 T2 T3p P2=2 P1=1

p3 T3 T2 1200K p2p3V3 p4V4

4点：p4=1atm,T4=T3=1200K,3

1

2

4

p3 V4 V3 9.84 10 3 m3 p4

V1 V2=2V1 V4 V