清华大学《大学物理》习题库试题及答案07热学习题Word文件下载.docx
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(1)可逆热力学过程一定是准静态过程;
(2)准静态过程一定是可逆过程;
(3)不可逆过
程就是不能向相反方向进行的过程;
(4)凡有摩擦的过程,一定是不可逆过程。
以上四种判
断,其中正确的是
(A)
(1)、
(2)、(3)(B)
(1)、
(2)、(4)(C)
(2)、(4)(D)
(1)、(4)[
13.4098:
质量一定的理想气体,从相同状态出发,分别经历等温过程、等压过程和绝热过程,使其体积增加一倍。
那么气体温度的改变(绝对值)在
(A)绝热过程中最大,等压过程中最小(B)绝热过程中最大,等温过程中最小
(C)等压过程中最大,绝热过程中最小(D)等压过程中最大,等温过程中最小
14.4089:
有两个相同的容器,容积固定不变,一个盛有氨气,另一个盛有氢气(看成刚性分子的理想气体),它们的压强和温度都相等,现将5J的热量传给氢气,使氢气温度升高,如果使氨气也升高同样的温度,则应向氨气传递热量是:
(A)6J(B)5J(C)3J(D)2J[]
15.4094:
1mol的单原子分子理想气体从状态A变为状态B,如果不知是什么气体,
16.
变化过程也不知道,但A、B两态的压强、体积和温度都知道,则可求出:
(C)气体传给外界的热量(D)气体的质量
17.4100:
一定量的理想气体经历acb过程时吸
热500Jo则经历acbda过程时,吸热为
(A)-1200J(B)^700J
(C)-400J(D)700J[
18.4095:
一定量的某种理想气体起始温度为T,
体积为V,该气体在下面循环过程中经过三个平衡过程:
(1)绝热膨胀到体积为2V,
(2)等体变化使温
度恢复为T,(3)等温压缩到原来体积V,则此整个循环过程中
19.
4121:
两个卡诺热机的循环曲线如图所示,一个工作在温度为T1与丁3的两个热源
之间,另一个工作在温度为T2与T3的两个热源之间,已知这两个循环曲线所包围的面积相等。
由此可知:
(A)两个热机的效率一定相等
(B)两个热机从高温热源所吸收的热量一定相等
(C)两个热机向低温热源所放出的热量一定相等
(D)两个热机吸收的热量与放出的热量(绝对值)的差值一定相等
[]
20.4122:
如果卡诺热机的循环曲线所包围的面积从图中的么循环abcda与abCda所作的净功和热机效率变化情况是:
(A)净功增大,效率提高
(B)净功增大,效率降低
(C)净功和效率都不变
(D)净功增大,效率不变[]
21.4123:
在温度分别为327c和27c的高温热源和低温热源之间工作的热机,理论上的最大效率为
(A)25%(B)50%(C)75%(D)91.74%[[
22.
4124:
设高温热源的热力学温度是低温热源的热力学
温度的n倍,则理想气体在一次卡诺循环中,传给低温热源的热量是从高温热源吸取热量的
23.4125:
有人设计一台卡诺热机(可逆的)。
每循环一次可从400K的高温热源吸热
1800J,向300K的低温热源放热800J。
同时对外作功1000J,这样的设计是
(A)可以的,符合热力学第一定律(B)可以的,符合热力学第二定律
(C)不行的,卡诺循环所作的功不能大于向低温热源放出的热量
(D)不行的,这个热机的效[1
24.
4126图
4126:
如图表示的两个卡诺循环,第一个沿ABCDA进行,第二个沿ABCDA进行,这两个循环的效率?
和“2的关系及这两个循环所作的净功Wi和W2的关系是
(A)*-W=W2
(B)…2,W1=W2
(C))=%,W>
W
(D)、=%,W<
25.4135:
根据热力学第二定律可知:
(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]
26.4136:
根据热力学第二定律判断下列哪种说法是正确的
(A)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
(B)功可以全部变为热,但热不能全部变为功
(C)气体能够自由膨胀,但不能自动收缩
(D)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
27.4142:
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)温度不变,嫡增加(B)温度升高,嫡增加
(C)温度降低,嫡增加(D)温度不变,嫡不变
28.4143:
“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作功。
”
对此说法,有如下几种评论,哪种是正确的?
(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
力学第二定律
AB直线所不A一B
(D)违反热力学第一定律,也违反热[1
29.4101:
某理想气体状态变化时,内能随体积的变化关系如图中表示的过程是
(A)等压过程(B)等体过程
(C)等温过程(D)绝热过程[]
30.4056:
若理想气体的体积为V,压强为p,温度为T,一
个分子的质量为m,k为玻尔兹曼常量,R为普适气体常量,则该理想气体的分子数为:
(A)pV/m(B)pV/(kT)
(C)pV/(RT)(D)pV/(mT)[]
氢气分子的平土^碰撞频率Z和平均自由程儿的变化情况是:
(A)Z和九都增大一倍(B)Z和工都减为原来的一半
(C)Z增大一倍而赘减为原来的一半(D)Z减为原来的一半而£
增大一倍
32.4465:
在一封闭容器中盛有1mol氨气(视作理想气体),这时分子无规则运动的平均
自由程仅决定于:
33.4955:
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
%,平均碰撞频率为Z0,若气体的热力学温度降低为原来的1/4倍,则此时分子平均自由
程,和平均碰撞频率Z分别为:
___1_
(A)%%,Z=Z0(B)九=九。
,Z=2Z0
1
(C)九=2*0,Z=2Zo(D)儿=V2儿0,Z=2Zo
二、填空题
21/2
1.4008:
若某种理想气体分子的方均根速率v)=450m/s,气体压强为p=7X104
Pa,则该气体的密度为P=。
2.4253:
根据
一~
理想气体分子模型和统计假设,分子速度在x方向的分量的下列平均值vx=,vx
3.4017:
1mol氧气(视为刚性双原子分子的理想气体)贮于一氧气瓶中,温度为27C,
这瓶氧气的内能为J;
分子的平均平动动能为J;
分子的平均总动能为J°
(摩尔气体常量R=8.31J-mol-1-K-1玻尔兹曼常量k=1.38x10-23J-K-1)
4.4018:
有一瓶质量为M的氢气(视作刚性双原子分子的理想气体),温度为T,则氢
分子的平均平动动能为,氢分子的平均动能为,该瓶氢气的内能为
5.4025:
一气体分子的质量可以根据该气体的定体比热来计算。
僦气的定体比热1
Cv=0.314kJkgK,则僦原子的质量m=。
6.4068:
储有某种刚性双原子分子理想气体的容器以速度v=100m/s运动,假设该容
器突然停止,气体的全部定向运动动能都变为气体分子热运动的动能,此时容器中气体的温
度上升6.74K,由此可知容器中气体的摩尔质量Mm。
e。
7.4069:
容积为10L(升)的盒子以速率v=200m/s匀速运动,容器中充有质量为50g,温度为18c的氢气,设盒子突然停止,气体的全部定向运动的动能都变为气体分子热运动
的动能,容器与外界没有热量交换,则达到热平衡后;
氢气的温度将增加―K;
氢气的压
强将增加Pa。
8.4075:
已知一容器内的理想气体在温度为273K、压强为1.0X10-2atm时,其密度
为1.24X10-2kg/m3,则该气体的摩尔质量Mmo产;
容器单位体积内分子的总平动动能
9.4273:
一定量H2气(视为刚性分子的理想气体),若温度每升高1K,其内能增加41.6J,则该H2气的质量为。
(普适气体常量R=8.31J,mol1—。
K1"
)
10.4655:
有两瓶气体,一瓶是氨气,另一瓶是氢气(均视为刚性分子理想气体),若它
们的压强、体积、温度均相同,则氢气的内能是氨气的倍。
11.4656:
用绝热材料制成的一个容器,体积为2V0,被绝热板隔成A、B两部分,A
内储有1mol单原子分子理想气体,B内储有2mol刚性双原子分子理想气体,A、B两部分压强相等均为p0,两部分体积均为V0,则:
(1)两种气体各自的内能分别为Ea=;
Eb=;
(2)抽去绝热板,两种气体混合后处于平衡时的温度为T=。
12.4016:
三个容器内分别贮有1mol氨(He)、1mol氢(H2)和1mol氨(NH3)(均视为
刚性分子的理想气体)。
若它们的温度都升高1K,则三种气体的内能的增加值分别为:
氨:
△E=;
氢:
△e=;
氨:
△e=0
13.0192:
处于重力场中的某种气体,在高度z处单位体积内的分子数即分子数密度为
n。
若f(v)是分子的速率分布函数,则坐标介于x~x+dx、y~y+dy、z~z+dz区间内,速率介于
[Mmolgh
RRT人
v~v+dv区间内的分子数dN=。
n=n°
exp
14.4029:
已知大气中分子数密度n随高度h的变化规律:
式中n0为h=0处的分子数密度。
若大气中空气的摩尔质量为Mmol,温度为T,且处处相同,
并设重力场是均匀的,则空气分子数密度减少到地面的一半时的高度为。
(符号
exp(a),即ea)
15.4282:
现有两条气体分子速率分布曲线
(1)和
(2),如图所示。
若两条曲线分别表示
同一种气体处于不同的温度下的速率分布,则曲线表示气体的温度较高。
若两条曲线分别表示同一温度下的氢气和氧气的速率分布,则曲线表示的是氧气的速率分布。
1
16.4459:
已知f(v)为麦克斯韦速率分布函数,N为总分子数,则:
(1)速率v>
100ms
的分子数占总分子数的百分比的表达式为
;
(2)速率v>
100m•s-1的分子数的表达式
为。
17.
4040:
图示的曲线分别表示了氢气和氨气在同一温度下的分子速率的分布情况。
2.
18.,4042:
某气体在温度为T=273K时,压强为P*.010atm,密度P=1.24M10'
kg/m3,则该气体分子的方均根速率为。
(1atm=1.013X105Pa)
19.4092:
某理想气体等温压缩到给定体积时外界对气体作功|Wi|,又经绝热膨胀返回
原来体积时气体对外作功|W2|,则整个过程中气体
(1)从外界吸收的热量Q=;
(2)内能增加了EE=。
20.4108:
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,请在以下空格内填上>
0或<
0或=0:
Q,AE
21.,4316:
右图为一理想气体几种状态变化过程的p-V图,其中MT为等温线,MQ
为绝热线,在AM、BM、CM三种准静态过程中:
(1)温度降低的是过程;
(2)气体放热的是过程。
22.4584:
一定量理想气体,从同一状态开始使其体积由Vi膨胀到2V1,分别经历以
下三种过程:
(1)等压过程;
(2)等温过程;
(3)绝热过程。
其中:
过程气体对外
作功最多;
过程气体内能增加最多;
过程气体吸收的热量最多。
23.
4683:
已知一定量的理想气体经历p—T图上所示的循环过程,
放热情况为:
(1)过程1—2中,气体;
(2)过程2—3中,气体;
(3)过程3-1中,气体。
24.4109:
一定量的某种理想气体在等压过程中对外作功为200J。
若此种气体为单原子分子气体,则该过程中需吸热J;
若为双原子分子气体,则需吸热Jo
25.4319:
有1mol刚性双原子分子理想气体,在等压膨胀过程中对外彳^功W,则其温度变化AT=―;
从外界吸取的热量Qp=。
26.4472:
一定量理想气体,从A状态(2p1,V1)经历如图所示的直线过程变到B状态(2p1,V2),则AB过程中系统作功W=;
内能改变EE=。
27.4689:
压强、体积和温度都相同的氢气和氮气(均视为刚性分子的理想气体),它们
的质量之比为m1:
m2=,它们的内能之比为E1:
E2=,如果它们分别在等压过程中吸收了相同的热量,则它们对外作功之比为W1:
W2=。
(各量下角标1表示氢气,2
表示氨气)
28.5345:
3mol的理想气体开始时处在压强p1=6atm、温度T1=500K的平衡态。
经
过一个等温过程,压强变为p2=3atm。
该气体在此等温过程中吸收的热量为Q=
JO
29.4127:
诺热机(可逆的),低温热源的温度为27C,热机效率为40%,其高温
热源温度为—Ko今欲将该热机效率提高到50%,若低温热源保持不变,则高温热源的温
度应增加—Ko
30.4128:
可逆卡诺热机可以逆向运转。
逆向循环时,从低温热源吸热,向高温热源
放热,而且吸的热量和放出的热量等于它正循环时向低温热源放出的热量和从高温热源吸的热量.设高温热源的温度为T1=450K,低温热源的温度为T2=300K,卡诺热机逆向循环
时从低温热源吸热Q2=400J,则该卡诺热机逆向循环一次外界必须作功w=
31.
4698:
一个作可逆卡诺循环的热机,其效率为"
,它逆向运转时便成为一台致冷机,
32.4701:
如图所示,绝热过程AB、CD,等温过程DEA,和任意过程BEC,组成一循环过程。
若图中ECD所包围的面积为70J,EAB所包围的面积为30J,DEA过程中系统放热100J,则:
(1)整个循环过程(ABCDEA)系统对外作功为
(2)BEC过程中系统从外界吸热为
33.4336:
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
(升高、降低或
把隔板撤去,气体将进行自由膨胀过程,达到平衡后气体的温度
是热力学第二定律的统计意义。
从宏观上说,一切与热现象有关的实际的过程都是
35.4154:
1mol理想气体(设“'
=Cp/Cv为已知)的循环过程如T—V图所示,其中CA为绝热过程,A点状态参量(Ti,V1)和B点的状态参量(T2,V2)为已知。
试求C点的状态参量.
Vc=,Tc=,pc=
36.4006:
在容积为10立m3的容器中,装有质量100g的气体,若气体分子的方均根速率为200m?
s1-则气体白压强为。
37.4956:
一定量的某种理想气体,先经过等体过程使其热力学温度升高为原来的2
倍;
再经过等压过程使其体积膨胀为原来的2倍,则分子的平均自由程变为原来的
倍.
三、计算题
1.4302:
储有1mol氧气,容积为1m3的容器以v=10m•s-1的速度运动。
设容器突然停止,其中氧气的80%的机械运动动能转化为气体分子热运动动能,问气体的温度及压
强各升高了多少?
(氧气分子视为刚性分子,普适气体常量R=8.31J•mol1-K1-)
2.4070:
容积为20.0L(升)的瓶子以速率v=200m-s1川速运动,瓶子中充有质量为100g的氮气。
设瓶子突然停止,且气体的全部定向运动动能都变为气体分子热运动的动能,瓶子与外界没有热量交换,求热平衡后氨气的温度、压强、内能及氨气分子的平均动能各增
加多少?
(摩尔气体常量R=8.31J•mol-1-K1-玻尔兹曼常量k=1.38X10-23J-K1-)
3.4077:
有2X10工m3刚性双原子分子理想气体,其内能为6.75X102J。
(1)试求气
体的压强;
(2)设分子总数为5.4X1022个,求分子的平均平动动能及气体的温度。
4.4301:
一超声波源发射超声波的功率为10Wo假设它工作10s,并且全部波动能量
都被1mol氧气吸收而用于增加其内能,则氧气的温度升高了多少?
(氧气分子视为刚性分子,普适气体常量R=8.31J-mol1'
K1-)
5.4111:
0.02kg的氨气(视为理想气体),温度由17c升为27Co若在升温过程中,
(1)体积保持不变;
(2)压强保持不变;
(3)不营外界交换热量;
试分别求出气体内能的改变、
吸收的热量、外界对气体所作的功。
(普适气体常量R=8.31J,mol'
K」)
6.4324:
3mol温度为T0=273K的理想气体,先经等温过程体积膨胀到原来的5倍,
然后等体加热,使其末态的压强刚好等于初始压强,整个过程传给气体的热量为Q=8x104
J。
试画出此过程的p—V图,并求这种气体的比热容比值。
(普适气体常量R=8.31Jmol-1K-1)
7.4587:
一定量的理想气体,由状态a经b到达c。
(如图,abc为一直线)求此过程中
(1)气体对外作的功;
(2)气体内能的增量;
(3)气体吸收的热量。
(1atm=1.013x105Pa)
8.5347:
一气缸内盛有1mol温度为27C,压强为1atm的氮气(视作刚性双原子分子的理想气体)。
先使它等压膨胀到原来体积的两
倍,再等体升压使其压强变为2atm,最后使它等温膨胀到压强为1atm。
求:
氮气在全部过程中对外作的功,吸的热及其内能的变化。
(普适气体
常量R=8.31Jmol1K1)
9.0203:
1mol单原子分子的理想气体,经历如图所示的可逆循环,联结22
线出的方程为p=p0VIV。
a点的温度为T0
(1)试以T0,普适气体常量R表示I、n、出过程中气体吸收的热量;
(2)求此循环的效率。
10.4097:
1mol理想气体在T1=400K的高温热源与T2=300K的低温热源间作卡诺循环(可逆的),在400K的等温线上起始体积为
V1=0.001m3,终止体积为V2=0.005m3,试求此气体在每一循环中
(1)从高温热源吸收的热量Q"
(2)气体所作的净功W;
(3)气体传给低温热源的热量
Q2
11.4104:
一定量的某种理想气体进行如图所示的循环过程。
已知气体在状态A的温
度为Ta=300K,求:
⑴
(2)
⑶
300
200
100
12.4114:
一定量的某单原子分子理想气体装在封闭的汽缸里。
此汽缸有可活动的活塞
(活塞与气缸壁之间无摩擦且无漏气)。
已知气体的初压强p1=1atm,体积V1=1L,现将该气
体在等压下加热直到体积为原来的两倍,然后在等体积下加热直到压强为原来的2倍,最后
作绝热膨胀,直到温度下降到初温为止,
(1)在p—V图上将整个过程表示出来;
(2)试求在整个过程中气体内能的改变;
(3)试求在整个过程中气体所吸收的热量;
(4)试求在整个过
程中气体所作的功。
13.4155:
有1mol刚性多原子分子的理想气体,原来的压强为1.0atm,温度为27C,若经过一绝热过程,使其压强增加到16atm。
试求:
(1)气体内能的增量;
(2)在该过程中
气体所作的功;
(3)终态时,气体的分子数密度。
14.4110:
如图所示,abcda为1mol单原子分子理想气体的循环过程,求:
(1)气体
一、选择题4130图
1.4251:
D;
2,4252:
3.4014:
C;
4,4022:
5,4023:
6.4058:
8,4012:
B;
9.4039:
10,4041:
11,4084:
12,4133:
14,4089:
15,4094:
16,4100:
17,4095:
A;
18,4116:
A;
19.4121:
20,4122:
21,4123:
22,4124:
23,4
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