大学物理气体动理论热力学基础复习题及答案详解

第12章气体动理论一、填空题：51、一打足气的自行车内胎，若在7C时轮胎中空气压强为4.0X10pa.则在温度变为37C,轮胎内空气的压强是。（设内胎容积不变）32、在湖面下50.0m深处（温度为4.0C）,有一个体积为1.010m的空气泡升到水面上来，若湖面的温度为17.0C,则气泡到达湖面的体积是。（取大气压强为p01.013105pa）53、一容器内储有氧气，其压强为P01.0110pa，温度为27.0C,3、一容器内储有氧气，其压强为为;氧气的密度为;分子的平均平动动能为分子间的平均距离为。（设分子均匀等距排列）TOC\o"1-5"\h\z4、星际空间温度可达2.7k，则氢分子的平均速率为，方均根速率为,最概然速率为。5、在压强为1.01105pa下，氮气分子的平均自由程为6.0106cm，当温度不变时，压强为，则其平均自由程为1.0mm。6、若氖气分子的有效直径为2.59108cm，则在温度为600k,压强为1.33102pa时,氖分子1s内的平均碰撞次数为。7、如图12-1所示两条曲线⑴和（2）,分别定性的表示一定量的某种理想气体不同温度下的速率分布曲线，对应温度高的曲线是.若图中两条曲线定性的表示相同温度下的氢气和氧气的速率分布曲线，则表示氧气速率分布曲线的8、试说明下列各量的物理物理意义:(1)1-kT2?(2)3-kT2(3)-kT5(4)-RT223…Mi“(5)RT?(6)RT2Mmol2参考答案：3232、6.11105m31、4.4310pa

3、2.441025m31.30kgm36.211021J3.45109m214、1.6910ms211.8310ms11.50102ms5、6.06pa6、3.81106s17、（2），（2）8、略二、选择题：教材习题12-1,12-2,12-3,12-4.（见课本p207〜208）参考答案:12-1〜12-4C,C,B,B.第十二章热力学基础一、选择题1、有两个相同的容器，容积不变，一个盛有氦气，另一个盛有氢气（均可看成刚性分子）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，如果使氦气也升高同样的温度，则应向氦气传递的热量是（）（A）6J（B）5J（C）3J（D）2J2、一定量理想气体，经历某过程后，它的温度升高了，则根据热力学定理可以断定：（1）该理想气体系统在此过程中作了功；（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。以上正确的是：（）（A）（1），（3）（B）（2），（3）（C）（3）（D）（3）,（4）3、摩尔数相等的三种理想气体He、N2和CO2,若从同一初态，经等压加热，且在加热过程中三种气体吸收的热量相等，则体积增量最大的气体是：（）（A）He（B）N2（C）CO2（D）三种气体的体积增量相同0V1V24、如图所示，一定量理想气体从体积为V1膨胀到V2,AB为等压过程，AC0V1V2（A）AB过程（A）AB过程（B）AC过程（C）AD过程（D）不能确定5、卡诺热机的循环曲线所包围的面积从图中abcda增大为ab'c'，那么循环abcda与ab'c'所作的净功和热机效率的变化情况是：（）

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。6、根据热力学第二定律判断下列哪种说法是正确的是：()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；功可以全部变为热，但热不能全部变为功；气体能够自由膨胀，但不能自由压缩；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够变为有规则运动的能量。7、理想气体向真空作绝热膨胀()膨胀后，温度不变，压强减小.膨胀后，温度降低，压强减小.膨胀后，温度升高，压强减小.膨胀后，温度不变，压强不变.8、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，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：()(A)气体所作的功.(B)气体内能的变化.(C)气体传给外界的热量.(D)气体的质量.9、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()可以的，符合热力学第一定律.可以的，符合热力学第二定律.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.不行的，这个热机的效率超过理论值.10、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，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.填充题填充题1、要使一热力学系统的内能变化，可以通过或两种方式，或者两种方式兼用来完成。热力学系统的状态发生变化时，其内能的改变量只决定于而与无关。2、将热量Q传给一定质量的理想气体。(1)若体积不变，热量转化为若温度不变，热量转化为。3、卡诺循环是由两个过程和两个过程组成的循环过程。卡诺循环的效率只与有关，卡诺循环的效率总是(大于、小于、等于)1。4、一定量理想气体沿btc变化时作功Wabc_615J，气体在b、Pkc两状态的内能差EbEc500J。那么气体循环一周，所作净功0-*v

J，向外界放热为QJ，等温过程中气体作功Wab5、常温常压下，一定量的某种理想气体（可视为刚性双原子分子）J，向外界放热为QJ，等温过程中气体作功Wab5、常温常压下，一定量的某种理想气体（可视为刚性双原子分子）为Q对外作功为W内能增加为E，则W=Q，在等压过程中吸热。6、pV图上封闭曲线所包围的面积表示物理量，若循环过程为逆时针方向，则该物理量为。（填正或负）7、一卡诺热机低温热源的温度为27C,效率为40%,高温热源的温度Ti8、设一台电冰箱的工作循环为卡诺循环，在夏天工作8、设一台电冰箱的工作循环为卡诺循环，在夏天工作，环境温度在35C,冰箱内的温度为0C,这台电冰箱的理想制冷系数为e=.9、一循环过程如图所示，该气体在循环过程中吸热和放热的情况是atb过程,btc过程,c-a过程o10、将1kg温度为100C的水置于200C的恒温热源内，最后水的温度与热源的温度相同，则水的熵变为,热源的熵变为T（水的比热容为4.181034.18103J.kgK,In1.03530.035)参考答案：一、1、C2、C3、A4、A5、D6、C7、A8、B9、D10、A二、1、作功，传热，始末状态，过程2、理想气体的内能，对外作功3、绝热，等温，4、115J,500J,615J5、Z,56、功，负7、500K7718、7.89、吸热，放热，吸热10、146.3JK,142.7JK自测题5一、选择题21、一定量某理想气体按pV恒量的规律膨胀，则膨胀后理想气体的温度（）（A）将升高（（A）将升高（B）将降低（C）不变（D）不能确定。TOC\o"1-5"\h\z2、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为摩尔气体常量，则该理想气体的分子数为（）（A）pV；m（B）pV.（kT）（C）pV（RT）（D）pV.（mT）3、如题5.1.1图所示，两个大小不同的容器用均匀的细管相连，管中有一水银作活塞，大容器装有氧气，小容器装有氢气，当温度相同时，水银滴静止于细管中央，试问此时这两种气体的密度哪个大？（）（A）氧气的密度大。（B）氢气的密度大。（C）密度一样大。（D）无法判断。4、若室内生起炉子后温度从150C升高到270C，而室内气压不变，则此时室内的分子数减少了（）（A）0.5%（B）4%（C）9%（D）21%5、一定量的理想气体，在容积不变的条件下，当温度升高时，分子的平均碰撞次数Z和平均自由程—的变化情况是（A（A）Z增大，不变。（C）Z和—都增大。（B）Z不变，增大。（D）Z和—都不变。6、一定量的理想气体，从a态出发经过①或②过程到达b态，acb为等温线（如题5.1.2图所示），则①，②两过程中外界对系统传递的热量Q1,Q2是（）（A（A）Q10,Q20（B）Q10,Q20（C）（C）Q10,c207、如题5.1.3图，一定量的理想气体经历热为（A）1200J（B）1000JAa1O②4题5.1.2图V（D）Q10,Q20acb过程时吸热200J。则经历acbda过程时，吸（）（C）700J（D）1000Jbp/105pa4d旨b;e1O14v/103m3o题5.1.3图精品文档精品文档（（1）速率大于V。的分子数=8、一定量的理想气体，分别进行如题5.1.4图所示的两个卡诺循环abcda和abeda。若在PV图上这两个循环曲线所围面积相等，则可以由此得知这两个循环（）（A）效率相等。（B）由高温热源处吸收的热量相等。（C）在低温热源处放出的热量相等。（D）在每次循环中对外做的净功相等。9、“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做功。”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。（D）违反热力学第一定律，也违反热力学第二定律。TOC\o"1-5"\h\z10、一定量的理想气体向真空作绝热自由膨胀，体积由乂增至V2，在此过程中气体的（）（A）内能不变，熵增加。（C（A）内能不变，熵增加。（C）内能不变，熵不变。:■、填空题：1、在推导理想气体压强公式中,（D）内能增加，熵增加。体现统计意义的两条假设是（1）（2）。2、在定压下加热一定量的理想气体。若使其温度升高1K时，它的体积增加了0.005倍，则气体原来的温度是。3、在相同的温度和压强下，各为单位体积的氢气（视为刚性双原子分子气体）与氦气的内能之比为。4、分子物理学是研究的学科，它应用的基本方法是方法。5、解释名词：自由度。准静态过程。6、用总分子数N，气体分子速率v和速率分布函数f（v）表示下列各量:精品文档精品文档精品文档精品文档77、（2）速率大于v0的那些分子的平均速率=（3）多次观察某一分子的速率，发现其速率大于v0的概率=7、常温常压下，一定量的某种理想气体（可视为刚性分子、自由度为i），在等压过程中吸热为Q，对外做功为A，内能增加为E，则AQ=。8、有一卡诺热机，用29kg空气为工作物质，工作在270C的高温热源与73°C的低温热源之间，此热机的效率。若在等温膨胀过程中气缸体积增大2.718倍，则此热机每一循环所做的功为此热机每一循环所做的功为自测题5参考答案一、选择题1、（B）2、（B）3、（A）6、（A）7、（B）8、（D）二、填空题1、（1）沿空间各方向运动的分子数目相等；2、200K3、53;103。（空气的摩尔质量为29103kgmol1）4、（B）5、（A）9、（C）10、（A）2~2~2（2）vxVyVz。4、物质热现象和热运动规律；统计。5、确定一个物体在空间的位置所需要的独立坐标的数目；系统所经历的所有中间状态都无限接近于平衡状态的过程。V0f(v)dv6、理(艸V0vf(v)dv/VV0f(v)dv8、33.3%;8.31105J。另外添加的题目：一、选择题：1、双原子理想气体，做等压膨胀，若气体膨胀过程从热源吸收热量700J，则该气体对外做功为（D）A350JB300JC250JD200J2、在PV图（图1）中，1mol理想气体从状态A沿直线到达B,2VaV，则此过程系统的功能和内能变化的情况为（C）AA0,E0BA0,E0CA0,E0DA0,E03、某理想气体分别经历如图2所示的两个卡诺循环：（abcd）和（abcd），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收的热量为Q，循环的效率为，每次循环在高温Q，则（B）A,QQ;B,QQ;C,QQ;D,QQ4、一热机在两热源(T1400K,T2300K)之间工作，一循环过程吸收1800J，放热TOC\o"1-5"\h\z800J，作功1000J，此循环可能实现吗？(B)A可能；B不可能；C无法判断。5、有两个相同的容器，容积不变，一个盛有氦气，另一个盛有氢气(均可看成刚性分子)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，如果使氦气也升高相同的温度，则应向氦气传递的热量是(C)A6JB5JC3JD2J6、一定量理想气体，经历某过程后，它的温度升高了，则根据热力学定理可以断定：(1)该理想气体系统在此过程中作了功；(2)在此过程中外界对该理想气体系统作了功；该理想气体系统的内能增加了；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。以上正确的是(C)A(1),(3)B(2),(3)C(3)D(3),(4)E(4)7、对于理想气体系统来说，在下列过程中，哪个过程系统所吸收的热量、内能的增量和对外作的功三者均为负值：（D）A等容降压过程B等温膨胀过程C绝热膨胀过程D等压压缩过程8、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外界吸收的热量之比A/Q等于：（D）A1/3B1/4C2/5D2/79、摩尔数相等的三种理想气体He、N2和C02，若从同一初态，经等压加热，且在加热过TOC\o"1-5"\h\z程中三种气体吸收的热量相等，则体积增量最大的气体是：（A）AHeBN2cCO2D三种气体的体积增量相同10、如图所示，一定量理想气体从体积为y膨胀到V2，AB为等压过程，AC为等温过程,AD为绝热过程，则吸热最多的是：（A）AAB过程BAC过程CAD过程D不能确定0叫讥11、根据热力学第二定律判断下列哪种说法是正确的是：（c）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，但不能自由压缩；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够变为有规则运动的能量。12、汽缸内盛有一定的理想气体，当温度不变，压强增大一倍时，该分子的平均碰撞频率和平均自由程的变化情况是：（C）AZ和都增大一倍；BZ和—都减为原来的一半;CZ增大一倍而一减为原来的一半;DZ减为原来的一半而增大一倍。13、在恒定不变的压强下，气体分子的平均碰撞频率Z与气体的热力学温度T的关系为（C）精品文档精品文档2020、设某种气体的分子速率分布函数为f（v）,则速率在V1V2区间内的分子平均速率为:AZ与T无关；BZ与、、T成正比;czcz与、、T成反比;DZ与T成正比。M为气体的质量，m为气体分子的质量，M为气体的质量，m为气体分子的质量，N为气体分子总数目，n为气体分子密度,No为阿伏加德罗常数,Mmol为14、一瓶氦气和一瓶氮气密度相同，分子平均平动动能相同，而且都处于平衡状态，则它们:（C）A温度相同、压强相同；B温度、压强相同；C温度相同，但氦气的压强大于氮气的压强；D温度相同，但氦气的压强小于氮气的压强。15、已知氢气与氧气的温度相同，请判断下列说法哪个正确？A氧分子的质量比氢分子大，所以氧气的压强一定大于氢气的压强；B氧分子的质量比氢分子大，所以氧气密度一定大于氢气的密度；C氧分子的质量比氢分子大，所以氢分子的速率一定比氧分子的速率大；D氧分子的质量比氢分子大，所以氢分子的方均根速率一定比氧分子的方均根速率大。216、按PV恒量规律膨胀的理想气体，膨胀后的温度为：（C）A升高；B不变；C降低；D无法确定17、下列各式中哪一种式表示气体分子的平均平动动能？（式中摩尔质量。）3mAPV;2M3MBPV;2M3mAPV;2M3MBPV;2Mmol3C—nPV;23Mmol2MN°PV18、一定量的理想气体可以：（D）A保持压强和温度不变同时减小体积；B保持体积和温度不变同时增大压强；C保持体积不变同时增大压强降低温度;D保持温度不变同时增大体积降低压强。19、设某理想气体体积为V19、设某理想气体体积为V，压强为P，温度为T，每个分子的质量为，玻尔兹曼常数TOC\o"1-5"\h\z为k，则该气体的分子总数可以表示为：（C）PVPTPVPTABCD-kVkTkV19、关于温度的意义，有下列几种说法：（1）气体的温度是分子平均平动动能的量度；（2）气体的温度是大量气体分子热运动的集体表现，具有统计意义；（3）温度的高低反映物质内部分子运动剧烈程度的不同；（4）从微观上看，气体的温度表示每个气体分子的冷热程度；上述说法中正确的是：（B）A（1），（2），（4）B（1），（2），（3）C（2），（3），（4）D（1）,（3），（4）精品文档精品文档(C)v2V2V2V2v1Vf（V）dVV1Vf（V）dVAvf（v）dvBVvf（v）dvCDV1V12f（v）dvof（v）dv21、两容积不等的容器内分别盛有可视为理想气体的氦气和氮气，如果它们温度和压强相同，则两气体：（C）A单位体积内的分子数必相同；B单位体积内的质量必相同；C单位体积内分子的平均动能必相同：D单位体积内气体的内能必相同。22、在标准状态下，体积比为1：2的氧气和氦气（均视为理想气体）相混合，混合气体中氧气和氦气的内能之比为：（C）A1:2B