【预赛 三一 自招】XXX高中物理比赛习题专题十：热力学基础练习试题(Word版含答案)

千里之行，始于足下。第2页/共2页精品文档推荐【预赛三一自招】XXX高中物理比赛习题专题十：热力学基础练习试题(Word版含答案)高中物理比赛习题专题九：热力学基础

一、挑选题

1．如图所示，bca为理想气体的绝热过程，b1a和b2a

功与汲取热量的事情是()

（

A）b1a过程放热、作负功，b2a过程放热、作负功；（

B）b1a

过程吸热、作负功，b2a过程放热、作负功；（C）b1a过程吸热、作正功，b

2a过程吸热、作负功；（D）b1a过程放热、作正功，b2a过程吸热、作正功。

【提示：体积压缩，气体作负功；三个过程中a和b

两点之间的内能变化相同，bca线是绝热过程，既别吸热也别放热，b1a过程作的负功比b2a过程作的负功多，由QWE=+?知b

2a过程放热，b1a过程吸热】

2．如图，一定量的理想气体，由平衡态A变到平衡态BABP=。咨询在状态A和状态B（A）对外作正功；（B）内能增加；（C）从外界吸热；（D）向外界放热。

【提示：由于ABTT；（C）BATT；（B）12SS、<或=）。

【填：<。acb过程为吸收热量1Q并对外做功，内能增加，ba→的等压过程为放出2()pbaQvCTT=-的热量，内能降低。而12QQQW=-=，为半圆面积，由图可见，12abVV围成的矩形面积大于半圆面积】

11．一可逆卡诺机的高温热源温度为127℃，低温热源温度为27℃，其每次循环对外做的净功为8000J。则此热机的效率为，从高温热源汲取的热量。今维持低温热源温度别变，提高高温热源的温度，使其每次循环对外做的净功为10000J，若两个卡诺循环都工作在相同的两条绝XXX之间。则第二个热循环机从高温热源汲取的热量，其效率为，高温热源的温度为。【提示：可逆卡诺机的效率为211TTη=-

，可求第一具空；并且，热机的效率为21

1Q

Qη=-，可求第二个空。在同样的绝XXX之间，它们的总热量相等，因此第三个空与第二个空相同；再利用A

Q

η=

可求第四个空，别讲你也懂怎么样求第五个空。25%，32000J，32000J，31.25%，436(163)KC】

13--9．某人每天大约向身边环境散发6

810J?热量，若该人体温为310K

，身边环境温度为

b

a

pp

300K，忽略该人每天进食带到体内的熵，则他每天的熵变为1JK-?；身边环境每天的熵变为1JK-?；该人与环境每天的总熵变为1JK-?。【提示：从熵变的单位可推断熵变的公式为Q

ST

?=

。因此QST-?=人人（因为人放出热量，

取负值），QST?=

环境环境（因为环境汲取热量，取正值），QQSTT-?=+总人环境

。42.5810-?，

42.6710?，2910?】

三、计算题

13-14．如图所示，系统从状态A沿ABC变化到状态C的过程中，外界

有326J的热量传递给系统，并且系统对外作功126J。当系统从状态C沿另一曲线CA返回到状态A时，外界对系统作功52J，则此过程中系

吸热依然放热？

13-17．空气由压强为5

1.5210Pa?，体积为3

3

5.010m-?的状态等温膨胀到压强为51.0110Pa?，然后再经等压压缩到原来的体积。计算空气所作的功。

13-23．0.32kg的氧气作如图所示的ABCDA循环，设212VV=，

1300TK=，2200TK=，求循环的效率。

13-24．如图所示是某单原子理想气体循环过程的V―T图，图中

2C

AVV=，咨询（1）图中所示循环是代表制冷机依然热机？（2）假如是正循环（热机循环），求出循环效率。13-25．一热机低温热源温度为7℃，效率为40%，若将其效率提高到50%，则高温热源提高了多少？

13-27．一小型热电厂内，一台利用地热发电的热机工作于温度为227℃的地下热源和温度

为27℃的地表之间，假定该热机每小时能从地下热源猎取11

1.810J?的热量，则理论上热机的最大功率为多少？

13-33．有molν定体热容3

2

VCR=

的理想气体，从状态A（AP、AV、AT）分不经如图所

12

VC

V

示的ADB过程和ACB过程，到达状态B（BP、BV、BT）

。咨询在这两个过程中气体的熵变各为多少？图中AD是等温线。

《大学物理学》热力学基础解答

一、挑选题

BB

C

DBACDCDCCACDCDCCA三、计算题

13-14．解：热力学第一定律：QWE=+?。

状态A沿ABC变化到状态C的过程中，326ABCQJ=，

126ABCWJ=，∴326126200EJ?=-=；

当系统从状态C沿另一曲线CA返回到状态A时，

200EJ?=-，52CAWJ=-，∴52200252CAQJ=--=-，放热。

13-17．解：（1）等温膨胀气体的内能别变，有热力学第一定律：2

111

ln

VQWRTVν==。由1122PVPV=可知533311

25

21.52105.0107.5101.0110

PVVmP--???===??∴532111117.53ln

1.52105.010ln760ln52

VQWPVV-===???=，（也能够用531

111121.523ln

1.52105.010ln760ln1.012

PQWPVP-===???=）∵ln31.0991.1=≈，ln20.69310.7=≈，∴1760(ln3ln2)7600.4304WJ=-=?=；（2）等压压缩是外界对气体作功，

∴5332212()1.0110(5.0107.510)253WPVVJ--=-=??-?=-，则空气所作的功为1230425351WWWJ=+=-=。13-23．解：0.32kg的氧气mol数为：10molν=。

（1）AB为等温膨胀过程：0ABE?=，2

11

ln

ABABVQWRTVν==

有108.31300ln224930ln217279ABABQWJ==??==；(2)BC为等体落压过程：0BCW=，

ACB

D

APP=DP=12

215

()108.31(100)207752

BCBCVQECTTJν=?=-=???-=-；

(3)CD为等温压缩过程：0CDE?=，

1221

ln

108.31200ln16620ln2115192

CDCDVQWRTJVν===??=-=-；(4)DA为等体升温过程：0DAW=，

125

()108.31100207752

DADAVQECTTJν=?=-=???=；

∴整个循环吸热（别包括放热）为：38054ABDAQQQJ=+=所做的总功为：5760ABCDWWWJ=+=，循环效率为：576015%38.54

WQη=

==。13-24．解：将V―T图转换为P―V图求解。

A→

B为等压膨胀，B→

C为等容落压，C→A为等温压缩，如图所示。

（1）可见循环是顺时针，为热机循环；（2）A→B为等压膨胀：吸热：5()2

ABBAQRTTν=?

-，对外作功：()ABBAWRTTν=-；B→C为等容落温：0BCW=，0BCQ<（放热），C→A为等温压缩：

ln

ln2A

CACAAAC

VQWRTRTVνν===-（放热，作负功）

，思考到

ABABVVTT=

，有：2BBAAA

V

TTTV==，则：()ln222ln2

12.3%55()2

BAABARTTRTWQRTTννην=

===?-。

13-25．解：利用2

1

1TTη=-

。则当1280140%T-

=时，1467TK=，当1280

150%T-='

时，1560TK=。

VCV

A

C

∴1293TTTK?=-=，则高温热源提高了93℃。13-27．解：由题意知1500TK=，2300TK=，∴2

1

140%TTη=-=，则1137max2

40%/1.810/3.6102105

PQhourW=?=

???=?∴理论上热机的最大功率为20000千瓦。13-33．解：熵变的表达式是2

211

dQ

SSST

?=-=?

。（1）从状态A经ADB过程到达状态B时，熵变为：D

BADDB

ADBA

DdQdQSTT

?=

+?

?。AD是等温压缩过程，温度别变，内能别变，

lnDADAD

AA

V

QWRTVν==，

DB是等压膨胀过程，5

2

DB

dQRdTν=?，

∴552

ln

ln

ln2B

D

DBADBD

AAD

RdTVVTSRRRVT

VTνννν??=+=+?。（2）从状态A经ACB过程到达状态B时，熵变为：C

BAC

CBACBACdQdQSTT?=+??。

AC是等压膨胀过程，52AC

dQRdTν=?，CB是等容升温过程，3

2

CBCBdQERdTν=?=?，

5

353

2

2

lnln22C

B

CBACBA

C

AC

RdTRdTTTSRRT

T

TTνννν???=+=+?

?

。【注：533lnlnlnln222CCBBACBACAA

TTTTSRRRRTTTTνννν?=+=+，

而AC等压过程满脚：CAACVVTT=，有CAACVVTT=，DB等压过程满脚：DBDBVVTT=，有DDBB

VTVT=，