大学物理(气体动理论习题).ppt

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1、1.一定量的理想气体，经历某过程后，它的温度升高了则根据热力学定律可以断定：（1）该理想气体系统在此过程中吸了热（2）在此过程中外界对该理想气体系统作了正功（3）该理想气体系统的内能增加了（4）在此过程中理想气体系统既从外界吸了热，又对外作了正功以上正确的断言是：,C,(A)(1)、(3).(B)(2)、(3).(C)(3).(D)(3)、(4).(E)(4).,2.某理想气体分别进行了如图所示的两个卡诺循环：I（abcda）和 II（abcda），且两条循环曲线所围面积相等。设循环的效率为，每次循环在高温热源处吸的热量为 Q，循环 II 的效率为，每次循环在高温热源处吸的热量为Q，则,B,（

2、A）,QQ,（B）Q,（C）,QQ,（D）,QQ.,3.理想气体卡诺循环过程的两条绝热线下的面积大小（图中阴影部分）分别为S1和S2，则二者的大小关系是：,（A）S1S2；（B）S1=S2；（C）S1S2；（D）无法确定。,B,4.一绝热容器被隔板分为两半，一半是真空，另一半理想气体，若把隔板抽出，气体将进行自由膨胀，达到平衡后：,（A）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。,A,B,5.用下列两种方法,（1）使高温热源的温度 T1 升高T；（2）使低温热源的温度 T2 降低同样的T 值。分别可使卡诺循环的效率升高1 和 2，两者相比：

3、,（A）12（B）12,（C）1=2（D）无法确定哪个大。,6.一定量某理想气体所经历的循环过程是：从初态（V0，T0）开始，先经绝热膨胀使其体积增大 1 倍，再经等容升温回复到初态温度 T0，最后经等温过程使其体积回复为 V0，则气体在此循环过程中：,（A）对外作的净功为正值；（B）对外作的净功为负值；（C）内能增加了；（D）从外界净吸的热量为正值。,B,7.一定的理想气体,分别经历了上图的 abc 的过程,（上图中虚线为 ac 等温线）,和下图的 def 过程（下图中虚线 df 为绝热线）,判断这两个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

4、,def 过程吸热；（C）abc 过程和 def 过程都吸热；（D）abc 过程和 def 过程都放热。,8.用下列两种方法（1）使高温热源的温度 T1 升高T；（2）使低温热源的温度 T2 降低同样的T值。分别可使卡诺循环的效率升高1 和 2，两者相比：,B,（A）12（B）12（C）1=2（D）无法确定哪个大。,9.一定量的理想气体从体积 V1 膨胀到体积 V2 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 A B；（B）是 A C;（C）是 A D；（D）既是 A B 也是 A C,两过程吸热一样多。,10.温度为 25C、压强为

5、1 atm 的 1 mol 刚性双原子分子理想气体，经等温过程体积膨胀至原来的3倍(1)计算这个过程中气体对外的功.(2)假设气体经绝热过程体积膨胀至原来的3倍,那么气体对外做的功又是多少?摩尔气体常数,解：（1）等温过程气体对外作功为,（2）绝热过程气体对外作功,11.试证明 2 摩尔的氦气和 3 摩尔的氧气组成的混合气体在绝热过程中也有 PV=c，而=31/21.(氧气、氦气以及它们的混合气均看作理想气体）.,状态方程：PV=5RT,证：氦氧混合气体的定容热容量,由上两式消去dT,即:,积分得:,绝热过程中用热力学第一定律,12.汽缸内贮有 36g 水蒸汽(视为理想气体),经abcda 循

6、环过程如图所示.其中 a-b、c-d 为等容过程,b-c 等温过程,d-a 等压过程.试求:,(1)Wda=?(2)DEab=?(3)循环过程水蒸气作的净功 W=?(4)循环效率 h=?,(注:循环效率 h=W/Q1,W为循环过程水蒸汽对外作的净功,Q1 为循环过程水蒸气吸收的热量,1atm=1.013105Pa),解:水的质量,水的摩尔质量,13.一卡诺热机（可逆的）当高温热源温度为 127C，低温热源温度为 27C 时，其每次循环对外作的净功为 8000J，今维持低温热源温度不变，提高高温热源的温度，使其每次循环对外作的净功为 10000J，若两个卡诺循环都工作在相同的两条绝热线之间，试求

7、：（1）第二个循环热机的效率；（2）第二个循环高温热源的温度。,解：（1）第二个循环热机的效率,又：第二个循环所吸的热,（2）,14.如图所示，abcda为 1 mol单原子分子理想气体的循环过程，求：(1)气体循环一次，在吸热过程中从外界共吸收的热量；(2)气体循环一次做的净功；(3)证明TaTc=TbTd。,所吸热为,解：（）过程 ab 和 bc 为吸热过程。,(2)气体循环一次做的净功为图中矩形面积,(3)证明TaTc=TbTd,15.如图示，有一定量的理想气体，从初状态 a（P1,V1）开始，经过一个等容过程达到压强为 P1/4 的 b 态，再经过一个等压过程达到状态 c,最后经等温过

8、程而完成一个循环，求该循环过程中系统对外作的功 W 和净吸热量 Q。,解：设状态 C 的体积为 V2，则由 a、c 两状态的温度相同，故有，,又：循环过程,而在 ab 等容过程中功,在 bc 等压过程中功,在 ca 的过程,在整个循环过程系统对外作的功和吸收的热量为,负号说明外界对系统作功、系统对外放热。,16.汽缸内有 2mol 氦气（He）,初始温度为 27C,体积为 20 升。先将氦气定压膨胀,直至体积加倍,然后绝热膨胀,直至回复初温为止,若把氦气视为理想气体,试求：（1）在 P-V 图上大致画出气体的状态变化；（2）在这过程中氦气吸热多少？（3）氦气的内能变化是多少；（4）氦气所作的总

9、功是多少？,17.0.02kg 的氦气（视为理想气体）,温度由 17C 升为27 C,若在升温过程中,（1）体积保持不变；（2）压强保持不变；（3）不与外界交换热量,试分别求出气体内能的改变、吸收的热量、外界对气体作的功。,18.一定量的刚性双原子分子气体,开始时处于压强为 P0=1.0105 Pa,体积为 V0=410-3 m3,温度为 T0=300 K的初态,后经等压膨胀过程温度上升到T1=450K,再经绝热过程温度将回到T2=300K,求整个过程中对外作的功?,19.一定质量的理想气体,由状态a经b到达c,（如图,abc为一直线）求此过程中。（1）气体对外做的功；（2）气体内能的增加；（

10、3）气体吸收的热量；(1atm=1.013105Pa).,20.1mol 单原子分子理想气体的循环过程如T-V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）经一循环系统所作的净功；,（3）循环的效率。,（注：循环效率h=W/Q1，W为循环过程系统对外作的净功，Q1为循环过程系统从外界吸收的热量，1n2=0.693）,解：单原子分子的自由度i=3。从图可知，ab是等压过程，,（2）,（3）,21.一定量的理想气体经历如图所示的循环过程，AB 和 CD 是等压过程，BC和 DA 是绝热过程。已知：TC=300K，TB=400K。试求：此循环的效率。（提示：循环效率的定义式 h=1-Q2/Q1,Q1为循环中气体吸收的热量，Q2为循环中气体放出的热量。）,解：由于,根据绝热过程方程得到：,故,