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1、 第八章 热力学基础一、选择题 A 1.(基础训练4)一定量理想气体从体积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,其中吸热量最多的过程 (A)是AB. (B)是AC. (C)是AD. (D)既是AB也是AC, 两过程吸热一样多。【提示】功即过程曲线下的面积,由图可知;根据热力学第一定律:AD绝热过程:;AC等温过程:;AB等压过程:,且 B 2.(基础训练6)如图所示,一绝热密闭的容器,用隔板分成相等的两部分,左边盛有一定量的理想气体,压强为p0,右边为真空今将隔板抽去,气体自由膨胀,当气体达到平衡时,气体的压强是 (A) p0 (B) p0 / 2 (
2、C) 2p0 (D) p0 / 2【提示】该过程是绝热自由膨胀:Q=0,A=0;根据热力学第一定律得 ,;根据状态方程得;已知,. D 3.(基础训练10)一定量的气体作绝热自由膨胀,设其热力学能增量为,熵增量为,则应有(A) (B) (C) (D) 【提示】由上题分析知:;而绝热自由膨胀过程是孤立系统中的不可逆过程,故熵增加。 D 4.(自测提高1)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1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
3、) 等压过程中最大,等温过程中最小 【提示】如图。等温AC过程:温度不变,;等压过程:,根据状态方程,得:,绝热过程:,得:,所以,选择(D)【或者】等压过程:,;绝热过程:,; ,由图可知, 所以 A 5.(自测提高3)一定量的理想气体,分别经历如图(1) 所示的abc过程,(图中虚线ac为等温线),和图(2)所示的def过程(图中虚线df为绝热线)判断这两种过程是吸热还是放热 (A) abc过程吸热,def过程放热 (B) abc过程放热,def过程吸热 (C) abc过程和def过程都吸热 (D) abc过程和def过程都放热 【提示】(a),吸热。(b)df是绝热过程,“功”即为曲线下
4、的面积,由图中可见,故,放热。 B 6.(自测提高6)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) S1 > S2 (B) S1 = S2 (C) S1 < S2 (D) 无法确定 【提示】两条绝热线下的面积大小即为“功的大小”。绝热过程的功的大小为,仅与高温和低温热源的温差有关,而两个绝热过程对应的温差相同,所以作功的数值相同,即过程曲线下的面积相同。二、填空题1.(基础训练13)一定量的某种理想气体在等压过程中对外作功为 200 J若此种气体为单原子分子气体,则该过程中需吸热 500 J;若为双原子分子气体,则需吸热
5、 700 J. 【提示】据题意,对于单原子分子:,所以;对于双原子分子:,所以2.(基础训练14)给定的理想气体(比热容比g为已知),从标准状态(p0、V0、T0)开始,作绝热膨胀,体积增大到三倍,膨胀后的温度T,压强p【提示】求温度的变化,可用绝热过程方程:,求压强的变化,可用绝热过程方程:,得:3.(自测提高11)有摩尔理想气体,作如图所示的循环过程acba,其中acb为半圆弧,b-a为等压线,pc=2pa令气体进行a-b的等压过程时吸热Qab,则在此循环过程中气体净吸热量Q Qab (填入:,或)【提示】a-b过程:而acba循环过程的净吸热量,pc=2pa ,由图可知:,且,所以 4.
6、(自测提高12)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70 J,EAB所包围的面积为30 J,DEA过程中系统放热100 J,则:(1) 整个循环过程(ABCDEA)系统对外作功为 40J (2) BEC过程中系统从外界吸热为 140J .【提示】(1) 整个循环过程(ABCDEA)系统对外作功为;(2),同时, 5.(自测提高13)如图示,温度为T0,2 T0,3 T0三条等温线与两条绝热线围成三个卡诺循环:(1) abcda,(2) dcefd,(3) abefa,其效率分别为1:33.3% ,2: 50% ,3: 66.
7、7% 【提示】由 (对应高温热源的温度,对应低温热源的温度),得:,6.(自测提高15)1 mol的单原子理想气体,从状态I (p1,V1)变化至状态II (p2,V2),如图所示,则此过程气体对外作的功为,吸收的热量为【提示】气体对外作的功 = 过程曲线下的梯形面积;由热力学第一定律,得 ,其中,三计算题1.(基础训练18)温度为25、压强为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所作的功 (2) 假若气体经绝热过程体积膨胀为原来的3倍,那么气体对外作的功又是多少? 解:(1)等温膨胀:,(2)绝热过程:,其中,可由绝热过程方
8、程求得:,2、(基础训练19)一定量的单原子分子理想气体,从初态A出发,沿如图所示直线过程变到另一状态B,又经过等容、等压两过程回到状态A(1) 求AB,BC,CA各过程中系统对外所作的功W,内能的增量DE以及所吸收的热量Q(2) 整个循环过程中系统对外所作的总功以及从外界吸收的总热量(过程吸热的代数和)解:,(1) : : : (2) 3.(基础训练22)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:TC300 K,TB400 K试求:此循环的效率 解: , 根据绝热过程方程得到:, 而 , 所以有 ,故 (此题不能直接由 式得出,因为不是卡诺循环。
9、在该系统的循环过程中,是经过推导后得出结论,但这个推导过程是必须的)4.(自测提高19)如果一定量的理想气体,其体积和压强依照的规律变化,其中a为已知常量试求:(1) 气体从体积V1膨胀到V2所作的功;(2) 气体体积为V1时的温度T1与体积为V2时的温度T2之比解:由 得 (1)(2)根据理想气体状态方程 ,得 5.(自测提高22) 单原子分子的理想气体作卡诺循环,已知循环效率=20%,试求气体在绝热膨胀时,气体体积增大到原来的几倍?解:应用绝热方程 ,得 由卡诺循环效率 得 单原子理想气体 ,已知 , 代入得 四附加题(自测提高21)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V0,其中盛有温度相同、压强均为p0的同种理想气体现保持气体温度不变,用外力缓慢
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