大学物理热力学试卷

1、1.功功A 21VVPdVdAPdVA &公式适用条件公式适用条件: (1)准静态过程准静态过程如：气体的自由膨胀过程中，系统对外作的如：气体的自由膨胀过程中，系统对外作的功功A0(2)外界压力保持恒定情况下的非准静态过外界压力保持恒定情况下的非准静态过程程,此时此时P应理解为外界压强。应理解为外界压强。&功的大小等于功的大小等于PV图图上过程曲线下的面积。上过程曲线下的面积。 (3)无论是准静态过程，还是非准静态过程，无论是准静态过程，还是非准静态过程，体积不变时，都有体积不变时，都有A0热力学总结热力学总结 Q:A EQ 系统从外界吸收的热量系统从外界吸收的热量12EEE:

2、系统内能的增量系统内能的增量A:系统对外界作的功系统对外界作的功2.热力学第一定律热力学第一定律Q、 A、 均为代数量均为代数量 E但但作功作功是通过物体作有规则的宏观运动来是通过物体作有规则的宏观运动来完成的完成的;而而传递热量传递热量是通过分子之间的相是通过分子之间的相互作用来完成的互作用来完成的作功作功 , ,传递热量都可以传递热量都可以改变系统内能改变系统内能3、定体（或定容）摩尔热容、定体（或定容）摩尔热容RiCv2 2vmolmolMiMERTCTMM (该式适用于始末状态为平衡态的任何过程该式适用于始末状态为平衡态的任何过程)4.定压摩尔热容定压摩尔热容RCCVP &A.

3、摩尔数为摩尔数为 的理想气体在的理想气体在等压过程等压过程中吸收的热量为中吸收的热量为22PmolMiQCTAM &迈耶公式物理意义迈耶公式物理意义molMM5、等温过程所作的功、等温过程所作的功21lnTmolVMARTMV &B.摩尔热容比摩尔热容比(或或比热比比热比) 21PVCiCi PV 常常量量6、理想气体的准静态绝热过程、理想气体的准静态绝热过程1122PVPV 111122PTPT 111122VTVT &绝热过程方程：绝热过程方程：(2)(1)(3)&在在P-V图上图上,绝热线比等温线更陡绝热线比等温线更陡&在在P-V图上图上,绝热线上

4、方的膨胀线代表的绝热线上方的膨胀线代表的过程吸热，下方的膨胀线代表的过程放热。过程吸热，下方的膨胀线代表的过程放热。&绝热过程的功绝热过程的功 VmolMAECTM （无论是准静态绝热过程，还是非准静态（无论是准静态绝热过程，还是非准静态绝热过程，该式均成立。）绝热过程，该式均成立。）7、循环过程、循环过程(E= 0) ：正循环做正功，逆循：正循环做正功，逆循环做负功；循环过程中所做的净功的数值等环做负功；循环过程中所做的净功的数值等于于P-V图上闭合曲线所包围的面积的大小。图上闭合曲线所包围的面积的大小。2111QAQQ 8、热机效率、热机效率# Q1 是指所有那些吸热分过程所吸取的

5、是指所有那些吸热分过程所吸取的热量的总和。热量的总和。# Q2 是指所有那些放热分过程所放出的是指所有那些放热分过程所放出的热量的总和的大小。热量的总和的大小。（在这一节里（在这一节里Q1、Q2、A均取绝对值）均取绝对值）# A是指整个循环过程中系统对外所作的净是指整个循环过程中系统对外所作的净功。功。9、致冷系数、致冷系数2212QQeAQQ # Q2是指从需要被致冷的物体中吸收的热量是指从需要被致冷的物体中吸收的热量# A是指整个循环过程中系统对外所作的净是指整个循环过程中系统对外所作的净功的绝对值功的绝对值10.卡诺循环：卡诺循环： 由由4个准静态过程（两个等温，个准静态过程（两个等温，

6、两个绝热）组成两个绝热）组成2211111QTAQQT 卡诺循环效率卡诺循环效率逆向卡诺循环的致冷系数逆向卡诺循环的致冷系数2212QTeATT 11. 热力学第二定律的两种表述热力学第二定律的两种表述A. 开尔文表述：不可能制成一种开尔文表述：不可能制成一种循环动作循环动作的热机的热机,只从只从单一热源单一热源 吸取热量，使之完全吸取热量，使之完全变成有用的功而变成有用的功而不产生其他影响不产生其他影响。如如:理想气体等温膨胀过程不违背热力学第理想气体等温膨胀过程不违背热力学第二定律的开尔文表述。二定律的开尔文表述。B. 克劳修斯表述：热量不可能克劳修斯表述：热量不可能自动自动地从低地从低温

7、物体传到高温物体。温物体传到高温物体。12、 可逆过程和不可逆过程可逆过程和不可逆过程可逆过程可逆过程 ：系统复原且外界也复原：系统复原且外界也复原13.热力学第二定律的实质在于指出热力学第二定律的实质在于指出:一切与一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的.14.热力学第二定律统计意义：热力学第二定律统计意义：开氏表述指出热功转换过程的不可逆开氏表述指出热功转换过程的不可逆, ,克氏表述指出热传导过程的不可逆克氏表述指出热传导过程的不可逆. .212112lnlnVVmolmolVPMMQAPdVRTRTMVMP 21()VVmolMQECTTM 0 ;

8、A 总结总结等体过程等体过程: :VmolMECTM2121()() ;molMAP VVR TTM21 ()pppmolMQAEQCTTM 或或0 ;E 0 ;Q 21()VmolMAECTTM 或或11221PVPVA 1、 0.1mol的单原子理想气体，经历一准的单原子理想气体，经历一准静态过程静态过程abc，ab、bc均为直线。均为直线。 (1) 求求Ta、Tb、Tc。P(105Pa)1.510.50V(10-3m3)123abc(2) 求气体在求气体在ab和和bc过程中吸收的过程中吸收的热量和气体内能热量和气体内能的变化。的变化。 PVvRT 解解 (1) PVTvR120.3, 1

9、80.5, 180.5abcTK TK TK (2) ab为等体过程：为等体过程：0A ()75abVbaQEvCTTJ (3)bcTT 0E200JQAS梯形注意注意：bc不是等温过程，不能用等温过程的不是等温过程，不能用等温过程的做功公式求！做功公式求！2、设以氮气设以氮气(视为刚性分子理想气体视为刚性分子理想气体)为工为工作物质进行卡诺循环作物质进行卡诺循环, ,在绝热膨胀过程中气在绝热膨胀过程中气体的体积增大到原来的两倍体的体积增大到原来的两倍, ,求循环的效率求循环的效率. .111112(2)VTVT 121/2TT 121112TT 1.4 =24% 解解: :3. 所列四图分别

10、表示理想气体的四个设想的所列四图分别表示理想气体的四个设想的循环过程请选出其中一个在物理上可能实循环过程请选出其中一个在物理上可能实现的循环过程的图的标号现的循环过程的图的标号 B绝热等温等体绝热等温等体绝热绝热等压绝热等温绝热 pVO (A) pVO (B) pVO (C) pVO (D)4两个相同的容器，一个盛氢气，一个盛两个相同的容器，一个盛氢气，一个盛氦气氦气(均视为刚性分子理想气体均视为刚性分子理想气体)，开始时它，开始时它们的压强和温度都相等，现将们的压强和温度都相等，现将6 J热量传给氦热量传给氦气，使之升高到一定温度若使氢气也升高气，使之升高到一定温度若使氢气也升高同样温度，则

11、应向氢气传递热量同样温度，则应向氢气传递热量(A) 12 J (B) 10 J (C) 6J (D) 5JB5 对于室温下的双原子分子理想气体，在对于室温下的双原子分子理想气体，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外界吸收的热量之比A/ Q等于等于 (A) 2/3 (B) 1/2 (C) 2/5 (D) 2/7D6. 水蒸气分解成同温度的氢气和氧气水蒸气分解成同温度的氢气和氧气,内能增内能增加了百分之几加了百分之几?(不计振动自由度和化学能不计振动自由度和化学能)C7. 已知已知1 mol的某种理想气体的某种理想气体(其分子可视为其分

12、子可视为刚性分子刚性分子)，在等压过程中温度上升，在等压过程中温度上升1 K，内，内能增加了能增加了20.78 J，则气体对外作功为，则气体对外作功为_，气体吸收热量气体吸收热量_ (普适气体常量普适气体常量) 29.09 J 8.31 J(A) 66.7 (B) 50 (C) 25 (D) 08. 有有v 摩尔理想气体摩尔理想气体, 作如图所示的循环作如图所示的循环过程过程acba, 其中其中acb为半圆弧为半圆弧, b a为等压线为等压线, pc=2pa. 令气体进行令气体进行a b的等压过程时吸热的等压过程时吸热Qab, 则在此循环过程中气体净吸热量则在此循环过程中气体净吸热量 pVOV

13、aVb pa pcabc Q_Qab (填入：，或填入：，或) : acbaQAS 半圆2: Q2ababiabA 22iSS 矩形半圆解：解：9. 一定量理想气体一定量理想气体, 从同一状态开始使其从同一状态开始使其体积由体积由V1膨胀到膨胀到2V1,分别经历以下三种过分别经历以下三种过程：程：(1)等压过程等压过程; (2)等温过程等温过程; (3)绝热过程绝热过程. 其中：其中：_过程气体对外作功最多；过程气体对外作功最多；_过程气体内能增加最多；过程气体内能增加最多；_过程气体吸收的热量最多过程气体吸收的热量最多 等压等压等压等压等压等压10. 一定质量的理想气体的内能一定质量的理想气

14、体的内能E 随体积随体积V的变化关系为一直线的变化关系为一直线(其延长线过其延长线过EV图的图的原点原点)，则此直线表示的过程为：，则此直线表示的过程为：EOVB(A) 等温过程等温过程 (B) 等压过程等压过程 (C) 等体过程等体过程 (D) 绝热过程绝热过程11. 所谓第二类永动机是指所谓第二类永动机是指_，它不可能制成是因为违背了它不可能制成是因为违背了_从单一热源吸热，在循环中不断对外作功的热机从单一热源吸热，在循环中不断对外作功的热机热力学第二定律热力学第二定律12. 在一个孤立系统内，一切实际过程都向在一个孤立系统内，一切实际过程都向着着_的方向进行这就是的方向进行这就是热力学第

15、二定律的统计意义从宏观上说，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一切与热现象有关的实际的过程都是是_ 不可逆的不可逆的 状态几率增大状态几率增大13. 设有下列过程，其中是可逆过程的为：设有下列过程，其中是可逆过程的为： (1)用活塞缓慢地压缩绝热容器中的理想气体用活塞缓慢地压缩绝热容器中的理想气体(设设活塞与器壁无摩擦活塞与器壁无摩擦) (2)用缓慢地旋转的叶片使绝热容器中的水温上升用缓慢地旋转的叶片使绝热容器中的水温上升 (3) 一滴墨水在水杯中缓慢弥散开一滴墨水在水杯中缓慢弥散开. (4) 一个不受空气阻力及其它摩擦力作用的单摆的一个不受空气阻力及其它摩擦力

16、作用的单摆的摆动摆动D(A) (1)、(2)、(4) (B) (1)、(2)、(3). (C) (1)、(3)、(4) (D) (1)、(4) 14. 不规则地搅拌盛于绝热容器中的液体，不规则地搅拌盛于绝热容器中的液体，液体温度在升高，若将液体看作系统，则：液体温度在升高，若将液体看作系统，则： (1) 外界传给系统的热量外界传给系统的热量_零；零； (2) 外界对系统作的功外界对系统作的功_零；零； (3) 系统的内能的增量系统的内能的增量_零；零；（填大于、等于、小于）（填大于、等于、小于）等于等于大于大于大于大于 15. 一定量的理想气体，从一定量的理想气体，从a态出发经过态出发经过或或

17、过程到达过程到达b态，态，acb为等温线为等温线(如图如图)，则，则 、两过程中外界对系统传递的热量两过程中外界对系统传递的热量Q1、Q2是是 (A) Q10，Q20 (B) Q10， Q20，Q20 (D) Q10 p V O a b c A 16. 一能量为一能量为1012 eV的宇宙射线粒子，射的宇宙射线粒子，射入一氖管中，氖管内充有入一氖管中，氖管内充有 0.1 mol的氖气，的氖气，若宇宙射线粒子的能量全部被氖气分子所若宇宙射线粒子的能量全部被氖气分子所吸收，则氖气温度升高了吸收，则氖气温度升高了_K解：解：VQEvCT 0, A 19(1eV=1.6 10)J 71.28 10TK 17下面给出理想气体的几种状态变化的关系，下面给出理想气体的几种状态变化的关系，指出它们各表示什么过程指出它们各表示什么过程 (1) p dV= (M / Mmol)R dT表示表示_过程过程