大学热学作业

10、一台冰箱工作时，其冷冻室温度为263K，室温288K，按一、填空题：1、一卡诺致冷机从温度为的功，则从冷冻室吸热为10J的冷藏室吸取热量，而向温度C。为20C的物体放出热量。设致冷机所消耗功率为15KW，则致冷系数为，每分钟从冷藏室吸取的热量为2、某航天器发回的某日火星表面的天气情况是：气压为6.71mbar（1bar=10Pa-13.3C，则其热力学温度为、1mol氧气，温度为300K，做绝热膨胀，体积变为原来的10倍，则温度为；气体做功为12、氮分子的有效直径为38×10m，它在标准状态（温度。。°5273K，压强）下的平均自由程为；连续1.015259.85k；火星表面1m内的平均分子数为1.87*10323两次碰撞间的平均时间间隔为13、在孤立系中所进行的自然过程总是沿着进行，它是。3。的方向13、的物理意义是kT2i。14、容器中有1mol氮气，压强为133Pa,温度为7，则1m3物理意义是。2气体中氮气的分子数为，氮气分子的平均动4、通过摩擦而使功变热的过程是的；热量由高温物体能。传向低温物体的过程是15、温度为300k的1摩尔氦气的内能为1摩尔氢气的内能为。同样温度的5、温度为300k的氧分子（摩尔质量32g/mol）的最概然速率；方均根速率为。为。16、当外面气温为32C时，用空调器维持室内温度为1C,。。6、最概然速率的物理意义已知漏入室内热量的速率是，则根据。公式，3.8/h4P、、三者的比例关系为。可得空调器的最小机械功率是Prms7、温度为29度的1摩尔氦气的内能为的1摩尔氢气的内能为8、气体分子的平均自由程与分子的有效直径的平方成温度一定时与压强成比。9、热量自动地从低温物体传向高温物体；一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性；同样温度17、第二类永动机违反了热力学第定律。热量从低温物体传向高温物体。二、判断题自动地。，1）2）3、P—V）14、卡诺机的制冷系数与高温热源的热力学温度成正比（）5）6、如果空气的温度不随高度改变，则分子数密度随高度的增加而减小。（）23、热力学概率是分子运动有序性的一种量度。24、孤立系统中平衡态是熵最小的状态。三、选择题1气体的分子数密度不同，则它们的（）．温度相同，压强相同；B．温度不同，压强不同；C．温度相同，压强不同；．温度不同，压强相同。2、在密闭容器中有0.5mol的氧气，温度为，其内能可表示为（）7）8、自然过程总是沿分子热运动无序性增大方向进行（）9、在—V图上，相交于任一点的理想气体的绝热线比等温）10、一个不受外界影响的封闭系统总是由包含微观状态数目多的宏观状态向包含微观状态数目少的宏观状态进行（）、内能是过程量，热量是状态量。（）355．；B．；C．；．。RT2RTRT2423、某种刚性双原子分子的理想气体处于温度为T的平衡状态12、理想气体等体膨胀过程吸收热量全部用于内能增加（13、孤立系统中所进行的自然过程总是沿着熵减小方向进行。14）下，该分子的平均总动能为（）3535．；B．；C．；．。kTkTRTRT22224、有两瓶不同的气体，一瓶是氦，一瓶是氢，它们的压强相同，温度相同，但体积不同，下列结论正确的是（）．两种气体的分子的平均平动动能不相同；B．单位体积气体的质量相同；15、麦克斯韦速率分布函数表示速率在所在的区间内的f)）16）17、理想气体的压强与气体密度成正比，与分子的平均平动动能成反比。C．单位体积气体的内能相同；．单位体积的分子数相同。18、不可能制造一种循环动作的热机，只从一个热源吸收热量，使之全部变成有用的功而其他物体不发生变化。19、功一定与过程相联系，而热量不一定与过程相联系。20、热力学零度是不可能达到的；5、一卡诺致冷机，从低温热源吸热610J，向高温热源散热4710J，则致冷系数和所消耗的外功为（）4．1/6，10000J；B．6，150000J；C．1/6150000J；．6，10000J。21、热量自动地从低温物体传向高温物体是不可能的。22、平衡态相应域熵最大的状态。6212而压强增大一倍时，氢气分子的平均碰撞次数和平均自由程．，；B．，；z1TTTT121212121的变化情况是（）C．T，；．，。T1TT221221212．和都增大一倍；、对于室温下定体摩尔热容为的理想气体，在等压膨胀zRB．和都减为原来的一半；的情况下，系统对外所做的功与从外界吸收的热量之比为．1/3；B．；C．2/5；．2/7。zC．增大一倍而减为原来的一半；z．减为原来的一半而增大一倍。12、如图，一定量的理想气体，由平衡态A变到平衡态B，且z7、一绝热的封闭容器，用隔板分成相等的两部分，左边充有ppA和状态BAB一定量的某种理想气体，压强为；右边为真空。若把隔板抽论经过的是什么过程，气体必然Pp）．对外做正功；B．内能增加；C．从外界吸热；．向外界放热。13E随体积AB．；B．；C．；．。pp22pp2VO8、处于平衡状态的一瓶氦气和一瓶氮气的分子数密度相同，分子的平均平动动能也相同，则它们V则此过程为E．温度，压强均不相同；B．温度相同，但氦气压强大于氮气的压强；C．温度，压强都相同；．等温过程；B．等体过程；C．等压过程；．绝热过程。VO．温度相同，但氦气压强小于氮气的压强。9、下列说法中正确的是14、由气体的麦克斯韦速率分布函数可知，气体分子的最概然速率、算术平均速率和方均根速率的关系为v1vv32．功可全部变为热量，但热不能全部变为功；B．热量可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．>>；C．<<；D．<<。vvvvvvvvvvvv12313212321315、两个相同的刚性容器，一个盛有氢气，一个盛氦气（均为3J热量传给氦气，使之升高到一定的温度，若使氢气升高同样的温度，则应向氢气传递热量为C．热量能自动地从低温物体传到高温物体；．热量不能从低温物体传到高温物体而不引起其它变化10、理想气体绝热地向真空自由膨胀，设初状态气体的温度为．6J；B．3J；C．5J；．10J。TT，16、在一个体积不变的容器中，储有一定量的某种理想气体，1212若气体体积膨胀为原来的两倍，则温度为时，气体分子的平均速率为，分子平均碰撞次数为T003答：不可能。不违反热力学第一定律，满足能量守恒定律，违反热力学第二定律。4TZ000均速率、平均碰撞次数为和平均自由度为Z，z，z4z2z，，；B．；．，，z2z，，；（1）处于平衡态的水，内部各处（表面）温度均匀，表面下面的水不会有净热量自动地传递给表面使之温度升高。（2）即使有特殊原因是表面水温稍微升高一点，也不是靠余下的水提供热量维持，因热量不能自动地从低温物体传到高温物体。．C．40000000z2z40000017、三个容器C中装有同种理想气体，其分子数密度n相同，方均根速率之比为，则其压强之比::1:2:4222ABC为PP:PABC．124；．：48；．：16；．：：。18、一台工作于温度分别为的高温热源与低温热和3为原来的一半，气体分子的平均速率变为原来平均速率的多少倍？CC源之间的卡诺热机，每经历一个循环吸热J，对外做功．J；B．J；C．J．J。8答：气体分子的平均速率公式M四、简答题：11）热量能够从高温物体2）功可以全部转化为热，但热不能全部转化为功。T1T2则（1）12又绝热过程方程2）TV1TV11122答：都不正确。1联立（12）得2（1）热可以全部转化为功，但要引起其他影响。如等温膨外界产生了影响。5214、指出下列哪条线是绝热线哪条是等温线，为什么？（2传到高温物体，但不能自动地从低温物体传到高温物体2、瓶子里装一些水，然后密闭起来，忽然表面的一些水温度升高而蒸发成汽，余下的水温度变低，这件事违反热力学第一定律吗？它违反热力学第二定律吗？说明原因。1”条线是绝热线，而“2”条线是等温线。压缩同样体2积增大，增VPnn3tt增大，同样地增大，Pn2t4P气体压强增大必然大于，则“1”是绝热线“2”条线是PP12等温线。P215、指出下面麦克斯韦速率分布图中条形面OV积的物理意义及最概然速率的物理意义并M：QAE1，E0T0在图中画出和，比较三条同种气麦克“12”到3”过程，，，，QAEE0T0V斯韦速率图线温度的高低，说明原因。，。AA0Q01答：条形面积为，表示f)7、试指出下列各式所表示的物理意义。N1i平衡状态下气体分子速率在32iT3；（2））4）（1）kTkT222区间内的分子数占d321（）理想气体平衡态下，分子热运动的平均平动动能。总分子数的百分数。最概然速率物理意义：把整个速率范围分成许多相等的小区i（2）ｒmol理想气体的内能。P2间，则在所在的区间内的分子数占总分子数的百分比最大。1P（）理想气体平衡态下，分子热运动每个自由度的平均22因，则对于同种气体，，则。TTTPM123P1P2P3能量相等，等于1/2kT。i（4）表示一个分子的总平均能量。6、指出下列过程中、、、的正负并说明原因。2ETAQ81）物体温度越高，）物体温度越高，则内能越大。5（1）说法不正确。物体的温度越高，说明系统内分子热运动越激烈，反映的是系统的状态，不是一个过程。温度越高的物体也不一定能向其他系统传递越多的热量。2、如图所示，有一气缸由绝热壁和绝热活塞构成。最初气缸内体积为30L，有一隔板将其分为两部分：体积为20L的部分充以35g氮气，压强为；另一部分为真空。今将隔板上的孔打开，使氮气充满整个气缸。然后缓慢地移动活塞使氮气膨胀，体积变为。求：(1)最后氮气的压强和温度；(2)氮气体积从20L变到50L的整个过程中氮气对外做的功及氮气内能3）在PV图中画出整个过程的过程曲线。（2）对一定质量的理想气体是对的。理想气体的内能只是温度的函数，温度越高，内能越大。9、有人说，因为在循环过程中系统对外作的净功在数值上等于P－V图上封闭曲线所包围的面积，则封闭曲线包围的面积越大，循环效率越高，是否正确？为什么？A答：不对。由热机效率定义知，效率不仅与做工多少有1关，还与吸收热量有关，封闭面积大只表明系统做的净功多。五、计算题1、两台卡诺热机串联运行，即以第一台卡诺热机的低温热库及和3、假定1摩尔的理想气体在400k与300k之间完成一卡诺循环，在400k的等温线上，起始体积为0.0010m，最后体积为123这台联合机的总效率有如下的关系：。再用0.0050m，试计算气体在此循环中从高温热源吸收的热量和传1123卡诺热机效率的温度表示式证明这联合机的总效率和一台归罪于最高温度与最低温度的热库之间的一台卡诺热机的效率相同。给低温热源的热量以及卡诺循环效率。64、下图为循环过程的—V图线。该循环的工质为mol的理63mol氧气在压强为2atm时体积为40L，先将它绝热压缩到1）求这一过程的）求这一过程中氧气吸收的热量、对3）在—V图上画出整个过程曲线。想气体，其和均已知且为常量。已知点的温度为，体CaT1V,m积为，点的体积为，）点的温度；V1bVcac2（2）循环的效率。TabcoV7如图是某单原子理想气体循环过程的—T1）25、下图为循环过程的P—V图线，该循环的工质为1mol的氦1）b、、d2）循环的效率。P/atmc4.00b3.18求出循环效率。1.261.00dao16.432.8V/L7864克氧气的温度由0C升至5012）10、使一定质量的理想气体的状态按图中的曲线沿箭头所示的方向发生变化，图线的BC1）已知气体在状态ºº保持压强不变。在这两个过程中氧气各吸收了多少热量？各增加了多少内能？对外各做了多少功？A时的温度T=300KBC和D）A从A到D气体对外做的功总共是多少？（）将上述过程在V—T图上画出，并标明过程进行的方向。P/AB21CD10203040V/L9、有可能利用表层海水和深层海水的温差制成热机。已知热带水域表层水温约25，300m深处水温约5C(1)在这oºº两个温度之间工作的卡诺热机的效率多大?(2)如果一电站在此最大理论效率下工作时获得的机械功率是