第5章热力学基础

1、第五章第五章 热力学基础热力学基础概念检测题概念检测题1. 理想气体进行的下列各种过程，哪些过程可理想气体进行的下列各种过程，哪些过程可能发生（能发生（ ）。）。等容加热时，内能减少，同时等容加热时，内能减少，同时压强升高压强升高等温压缩时，压强升高，同时等温压缩时，压强升高，同时吸热吸热等压压缩时，内能增加，同时等压压缩时，内能增加，同时吸热吸热绝热压缩时，压强升高，同时绝热压缩时，压强升高，同时内能增加内能增加00:30投票人数投票人数:02. 一定量的理想气体，分别进行如图一定量的理想气体，分别进行如图5-1所示的两个卡所示的两个卡诺循环诺循环 和和 ，若在，若在p-V图上这两个循环过图

2、上这两个循环过程曲线所围的面积相等，则这两个循环的（程曲线所围的面积相等，则这两个循环的（ ）。）。效率相等效率相等从高温热源吸收的热量相等从高温热源吸收的热量相等向低温热源放出的热量相等向低温热源放出的热量相等在每次循环中对外做的净功相等在每次循环中对外做的净功相等00:30投票人数投票人数:0abbccddapVabcdaa b c d a O图图5-13. 根据热力学第二定律可知（根据热力学第二定律可知（ ）。）。功可以全部转化为热量，但热功可以全部转化为热量，但热量不能全部转化为功量不能全部转化为功热量可以从高温物体传到低温热量可以从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到物体，但不

3、能从低温物体传到高温物体高温物体不可逆过程就是不能向相反方不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程向进行的过程一切自发过程都是不可逆的一切自发过程都是不可逆的00:30投票人数投票人数:0课后检测题课后检测题1. 一定量的理想气体，沿着图一定量的理想气体，沿着图5-2中直线从状态中直线从状态 （压强（压强 ，体积，体积 ）变化到状态）变化到状态 （压强（压强 ，体积，体积 ），则在此过程），则在此过程中（中（ ）。）。气体对外做正功，气体对外做正功，向外界放出热量向外界放出热量气体对外做正功，气体对外做正功，从外界吸热从外界吸热气体对外做负功，气体对外做负功，向外界放出热量向外界放出热量气体对外

4、做正功，气体对外做正功，内能减少内能减少00:30投票人数投票人数:0aatm41pL21Vbatm22pL42V图图5-22. 氦、氮、水蒸气（均视为理想气体）的物质的量相氦、氮、水蒸气（均视为理想气体）的物质的量相同，初始状态相同，若使它们在体积不变的情况下吸同，初始状态相同，若使它们在体积不变的情况下吸收相等的热量，则（收相等的热量，则（ ）。）。它们的温度升高相同，压强增它们的温度升高相同，压强增加相同加相同它们的温度升高相同，压强增它们的温度升高相同，压强增加不相同加不相同它们的温度升高不相同，压强它们的温度升高不相同，压强增加不相同增加不相同它们的温度升高不相同，压强它们的温度升高

5、不相同，压强增加相同增加相同00:30投票人数投票人数:03.一定量的理想气体，经历某过程后温度升高了。一定量的理想气体，经历某过程后温度升高了。根据热力学第一定律可断定：根据热力学第一定律可断定： (1)该理想气体在此过程中吸收了热量；该理想气体在此过程中吸收了热量； (2)在此过程中外界对该理想气体做了正功；在此过程中外界对该理想气体做了正功； (3)该理想气体的内能增加了；该理想气体的内能增加了； (4)在此过程中理想气体既从外界吸了热，又对外做在此过程中理想气体既从外界吸了热，又对外做了正功。了正功。以上说法中正确的是（以上说法中正确的是（ ）。）。(1)(3)(2)(3)(3)(3)

6、(4)00:30投票人数投票人数:04. 在如图在如图5-3所示的所示的 图上有两条曲线图上有两条曲线 和和 ，由此可得出以下结论：（由此可得出以下结论：（ ）。）。其中一条是绝热线，其中一条是绝热线，另一条是等温线另一条是等温线两个过程中吸收的热两个过程中吸收的热量相同量相同两个过程中系统对外两个过程中系统对外做的功相等做的功相等两个过程系统内能的两个过程系统内能的变化相同变化相同00:30投票人数投票人数:0pVabcadcabcdpVo图图5-35. 不等质量的氢气和氦气从相同的初态作等压膨胀，不等质量的氢气和氦气从相同的初态作等压膨胀，体积均变为原来的体积均变为原来的2倍，在这一过程中

7、，氢气和氦气对倍，在这一过程中，氢气和氦气对外做功的比外做功的比 为（为（ ）。）。1:2 1:1 2:1 1:4 00:30投票人数投票人数:0HeH:2AA6. 分子总数相同的三种理想气体分子总数相同的三种理想气体He、O2和和CH4，它，它们各自独立地进行等压膨胀，那么，这三种气体中们各自独立地进行等压膨胀，那么，这三种气体中对外做的功对外做的功 与系统内能的增量与系统内能的增量 的比值最小的气的比值最小的气体是（体是（ ）。）。He O2 CH4 无法确定无法确定00:30投票人数投票人数:0AE7. 理想气体内能增量公式理想气体内能增量公式 （式中（式中 为为摩尔定体热容，（摩尔定体

8、热容，（为气体的物质的量）（为气体的物质的量）（ ）。）。只适用于准静态的等体过程只适用于准静态的等体过程只适用于准静态的等压过程只适用于准静态的等压过程只适用于一切准静态过程只适用于一切准静态过程适用于一切始、末态为平衡态的过程适用于一切始、末态为平衡态的过程00:30投票人数投票人数:0TCE,mVmV,C0 空空 空空 空空8. 1mol理想气体的初始温度和体积分别为理想气体的初始温度和体积分别为 和和 ，经过，经过可逆等温膨胀过程体积变化到可逆等温膨胀过程体积变化到 ，若比热容比，若比热容比 ， 为为R摩尔气体常数，则气体所做的功为（摩尔气体常数，则气体所做的功为（ ）。）。00:30

9、投票人数投票人数:00T0V1V100 1()VRTV100ln()VRTV1001VRTVVpcc9. 一定量的理想气体经过压缩过程后，体积减少为原一定量的理想气体经过压缩过程后，体积减少为原来的一半，这个过程可以是绝热、等温或等压过程，来的一半，这个过程可以是绝热、等温或等压过程，如图如图5-4所示。如果要使外界所做的机械功为最大，那所示。如果要使外界所做的机械功为最大，那么这个过程应是（么这个过程应是（ ）。）。绝热过程绝热过程等温过程等温过程等压过程等压过程绝热过程或等绝热过程或等温过程均可温过程均可00:30投票人数投票人数:0图图5-410. 设一定量的理想气体从初态设一定量的理想

10、气体从初态 等温膨胀至等温膨胀至末态末态 ，做功为，做功为 。如果该理想气体从初态。如果该理想气体从初态 绝热膨胀至末态绝热膨胀至末态 ，做功为，做功为 ，则在，则在两个过程中气体所做的功的关系是（两个过程中气体所做的功的关系是（ ）。）。 ； ； ；条件不足无法确定条件不足无法确定00:30投票人数投票人数:000(,)p V10(,2)pV1A00(,)p V)2,(02Vp2A21AA 21AA 12AA 11. 一定量的理想气体经历如图一定量的理想气体经历如图5-5所示的两个过程所示的两个过程从状态从状态a变化到状态变化到状态c，其中气体在过程，其中气体在过程abc中吸热中吸热300J

11、，在过程，在过程adc中对外做功中对外做功50J。气体在。气体在adc过程中过程中吸热为（吸热为（ ）。）。225J250J275J300J 00:30投票人数投票人数:0OapVbdc02p0p0V02V图图5-512. 一循环过程一循环过程abca如图如图5-6所示，曲线所围面积表所示，曲线所围面积表示（示（ ）。）。a态到态到b态过程中所做的功态过程中所做的功b态到态到c态过程中所做的功态过程中所做的功abca循环过程中系统对外界所循环过程中系统对外界所做的净功做的净功外界对系统所做的功外界对系统所做的功00:30投票人数投票人数:0abcpV图图5-613. 初始温度为初始温度为T、体

12、积为、体积为V的双原子分子理想气体，的双原子分子理想气体，先绝热膨胀到体积加倍，再等体升温到温度为先绝热膨胀到体积加倍，再等体升温到温度为T，最后，最后等温压缩到初始体积等温压缩到初始体积V，该循环过程的，该循环过程的p-V图如图图如图5-7所所示。在该循环过程中，下列叙述正确的是（示。在该循环过程中，下列叙述正确的是（ ）。）。气体向外界放热气体向外界放热气体向外界做正功气体向外界做正功气体不对外界做功气体不对外界做功气体的内能增加气体的内能增加00:30投票人数投票人数:0pVV2V图图5-714. 若经历一过程后，系统回到初态，这样的过程叫做循环过若经历一过程后，系统回到初态，这样的过程

13、叫做循环过程。在程。在 图上循环过程为一闭合曲线。对于如图图上循环过程为一闭合曲线。对于如图5-8所示所示的循环过程，关于气体对外做的功，有以下几种说法：的循环过程，关于气体对外做的功，有以下几种说法： (1) 过程过程 中，系统对外做正功；中，系统对外做正功； (2) 过程过程 中，系统对外做负功；中，系统对外做负功； (3) 过程过程 中，系统不对外做功；中，系统不对外做功； (4) 过程过程 中，气体对外做的净功在数值上等于闭合曲线中，气体对外做的净功在数值上等于闭合曲线所围的面积。所围的面积。上述说法中正确的是（上述说法中正确的是（ ）。）。(1)(2)(3) (2)(3)(4) (1

14、)(2)(4) (1)(3)(4) 00:30投票人数投票人数:0pVabccdaabcdaabcdapdabcVO图图5-815. 在在600 K的高温热源和的高温热源和300 K的低温热源间的低温热源间工作的卡诺热机，其效率为（工作的卡诺热机，其效率为（ ）。）。10 %25 %50 %75 %00:30投票人数投票人数:016. 如图如图5-9所示为两个卡诺热机的循环曲线，一个工作在温所示为两个卡诺热机的循环曲线，一个工作在温度为度为 和和 的两个热源之间，另一个工作在温度为的两个热源之间，另一个工作在温度为 和和 的两个热源之间，已知的两个热源之间，已知 ，且这两个循环曲线所包围的，且

15、这两个循环曲线所包围的面积相等。由此可知，（面积相等。由此可知，（ ）。）。两个热机的效率一定相等两个热机的效率一定相等在两个循环中，两个热机从高在两个循环中，两个热机从高温热源吸收的热量一定相等温热源吸收的热量一定相等在两个循环中，两个热机向低在两个循环中，两个热机向低温热源放出的热量一定相等温热源放出的热量一定相等在两个循环中，两个热机净吸在两个循环中，两个热机净吸收的热量一定相等收的热量一定相等00:30投票人数投票人数:01T3T2T3T12TT图图5-917. 一卡诺热机，工作物质在温度为一卡诺热机，工作物质在温度为127 和和27 的的两个热源间工作。在一个循环过程中，工作物质从高

16、两个热源间工作。在一个循环过程中，工作物质从高温热源吸热温热源吸热600J，那么它对外做的净功为（，那么它对外做的净功为（ ）。128J150J472J600J00:30投票人数投票人数:0CC18. 设热源的热力学温度是冷源的热力学温度的设热源的热力学温度是冷源的热力学温度的n倍，倍，则在一个卡诺循环过程中，气体将把从热源得到的热则在一个卡诺循环过程中，气体将把从热源得到的热量量 中的（中的（ ）热量传递给冷源。）热量传递给冷源。 ； ； ； 。00:30投票人数投票人数:01Q1nQ11 Qn nQ /1nQn/1119. 如图如图5-10所示，理想气体卡诺循环过程中两所示，理想气体卡诺循

17、环过程中两条绝热线下面的面积分别为条绝热线下面的面积分别为 和和 ，则（，则（ ）。）。 ； = ； ；无法确定无法确定00:30投票人数投票人数:01S2S1S2S1S2S1S2S图图5-1020. 如图如图5-11所示，当气缸中的活所示，当气缸中的活塞迅速向外移动从而使气体膨胀塞迅速向外移动从而使气体膨胀时，气体所经历的过程（时，气体所经历的过程（ ）。）。是平衡过程，该过程能用是平衡过程，该过程能用p-V图上的一条曲线表示图上的一条曲线表示不是平衡过程，但该过程能不是平衡过程，但该过程能用用p-V图上的一条曲线表示图上的一条曲线表示不是平衡过程，该过程不能不是平衡过程，该过程不能用用p-

18、V 图上的一条曲线表示图上的一条曲线表示是平衡过程，但该过程不能是平衡过程，但该过程不能用用p-V图上的一条曲线表示图上的一条曲线表示00:30投票人数投票人数:0图图5-11p21. 不可逆过程是（不可逆过程是（ ）。）。不能反向进行的过程不能反向进行的过程系统不能恢复到初始状态的系统不能恢复到初始状态的过程过程有摩擦存在的过程或者非准有摩擦存在的过程或者非准静态的过程静态的过程外界有变化的过程外界有变化的过程00:30投票人数投票人数:022. 关于可逆过程和不可逆过程有以下几种说法：关于可逆过程和不可逆过程有以下几种说法： (1)可逆过程一定是平衡过程；可逆过程一定是平衡过程； (2)平

19、衡过程一定是可逆过程；平衡过程一定是可逆过程； (3)不可逆过程一定找不到另一过程使系统和外界同不可逆过程一定找不到另一过程使系统和外界同时复原；时复原； (4)非平衡过程一定是不可逆过程。非平衡过程一定是不可逆过程。 以上说法中正确的是（以上说法中正确的是（ ）。）。(1)(2)(3)(2)(3)(4)(1)(3)(4)(1)(2)(3) (4)00:30投票人数投票人数:023. 用隔板用隔板 M 把用绝热材料包裹的容器分成左、右两个气室，把用绝热材料包裹的容器分成左、右两个气室，左室充以理想气体，右室为真空，如图左室充以理想气体，右室为真空，如图5-12所示。现把隔板所示。现把隔板 M 抽掉，让左室内的气体扩散到右室，此过程称为绝热自由膨胀抽掉，让左室内的气体扩散到右室，此过程称为绝热自由膨胀过程。对于理想气体绝热自由膨胀过程，有以下几种说法：过程。对于理想气体绝热自由膨胀过程，有以下几种说法： (1) 对外不做功；对外不做功； (2) 对外做正功；对