大學(xué)物理熱力學(xué)試卷

1、1.功功A 21VVPdVdAPdVA &公式適用條件公式適用條件: (1)準(zhǔn)靜態(tài)過程準(zhǔn)靜態(tài)過程如：氣體的自由膨脹過程中，系統(tǒng)對(duì)外作的如：氣體的自由膨脹過程中，系統(tǒng)對(duì)外作的功功A0(2)外界壓力保持恒定情況下的非準(zhǔn)靜態(tài)過外界壓力保持恒定情況下的非準(zhǔn)靜態(tài)過程程,此時(shí)此時(shí)P應(yīng)理解為外界壓強(qiáng)。應(yīng)理解為外界壓強(qiáng)。&功的大小等于功的大小等于PV圖圖上過程曲線下的面積。上過程曲線下的面積。 (3)無論是準(zhǔn)靜態(tài)過程，還是非準(zhǔn)靜態(tài)過程，無論是準(zhǔn)靜態(tài)過程，還是非準(zhǔn)靜態(tài)過程，體積不變時(shí)，都有體積不變時(shí)，都有A0熱力學(xué)總結(jié)熱力學(xué)總結(jié) Q:A EQ 系統(tǒng)從外界吸收的熱量系統(tǒng)從外界吸收的熱量12EEE:

2、系統(tǒng)內(nèi)能的增量系統(tǒng)內(nèi)能的增量A:系統(tǒng)對(duì)外界作的功系統(tǒng)對(duì)外界作的功2.熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律Q、 A、 均為代數(shù)量均為代數(shù)量 E但但作功作功是通過物體作有規(guī)則的宏觀運(yùn)動(dòng)來是通過物體作有規(guī)則的宏觀運(yùn)動(dòng)來完成的完成的;而而傳遞熱量傳遞熱量是通過分子之間的相是通過分子之間的相互作用來完成的互作用來完成的作功作功 , ,傳遞熱量都可以傳遞熱量都可以改變系統(tǒng)內(nèi)能改變系統(tǒng)內(nèi)能3、定體（或定容）摩爾熱容、定體（或定容）摩爾熱容RiCv2 2vmolmolMiMERTCTMM (該式適用于始末狀態(tài)為平衡態(tài)的任何過程該式適用于始末狀態(tài)為平衡態(tài)的任何過程)4.定壓摩爾熱容定壓摩爾熱容RCCVP &A.

3、摩爾數(shù)為摩爾數(shù)為 的理想氣體在的理想氣體在等壓過程等壓過程中吸收的熱量為中吸收的熱量為22PmolMiQCTAM &邁耶公式物理意義邁耶公式物理意義molMM5、等溫過程所作的功、等溫過程所作的功21lnTmolVMARTMV &B.摩爾熱容比摩爾熱容比(或或比熱比比熱比) 21PVCiCi PV 常常量量6、理想氣體的準(zhǔn)靜態(tài)絕熱過程、理想氣體的準(zhǔn)靜態(tài)絕熱過程1122PVPV 111122PTPT 111122VTVT &絕熱過程方程：絕熱過程方程：(2)(1)(3)&在在P-V圖上圖上,絕熱線比等溫線更陡絕熱線比等溫線更陡&在在P-V圖上圖上,絕熱線上

4、方的膨脹線代表的絕熱線上方的膨脹線代表的過程吸熱，下方的膨脹線代表的過程放熱。過程吸熱，下方的膨脹線代表的過程放熱。&絕熱過程的功絕熱過程的功 VmolMAECTM （無論是準(zhǔn)靜態(tài)絕熱過程，還是非準(zhǔn)靜態(tài)（無論是準(zhǔn)靜態(tài)絕熱過程，還是非準(zhǔn)靜態(tài)絕熱過程，該式均成立。）絕熱過程，該式均成立。）7、循環(huán)過程、循環(huán)過程(E= 0) ：正循環(huán)做正功，逆循：正循環(huán)做正功，逆循環(huán)做負(fù)功；循環(huán)過程中所做的凈功的數(shù)值等環(huán)做負(fù)功；循環(huán)過程中所做的凈功的數(shù)值等于于P-V圖上閉合曲線所包圍的面積的大小。圖上閉合曲線所包圍的面積的大小。2111QAQQ 8、熱機(jī)效率、熱機(jī)效率# Q1 是指所有那些吸熱分過程所吸取的

5、是指所有那些吸熱分過程所吸取的熱量的總和。熱量的總和。# Q2 是指所有那些放熱分過程所放出的是指所有那些放熱分過程所放出的熱量的總和的大小。熱量的總和的大小。（在這一節(jié)里（在這一節(jié)里Q1、Q2、A均取絕對(duì)值）均取絕對(duì)值）# A是指整個(gè)循環(huán)過程中系統(tǒng)對(duì)外所作的凈是指整個(gè)循環(huán)過程中系統(tǒng)對(duì)外所作的凈功。功。9、致冷系數(shù)、致冷系數(shù)2212QQeAQQ # Q2是指從需要被致冷的物體中吸收的熱量是指從需要被致冷的物體中吸收的熱量# A是指整個(gè)循環(huán)過程中系統(tǒng)對(duì)外所作的凈是指整個(gè)循環(huán)過程中系統(tǒng)對(duì)外所作的凈功的絕對(duì)值功的絕對(duì)值10.卡諾循環(huán)：卡諾循環(huán)： 由由4個(gè)準(zhǔn)靜態(tài)過程（兩個(gè)等溫，個(gè)準(zhǔn)靜態(tài)過程（兩個(gè)等溫，

6、兩個(gè)絕熱）組成兩個(gè)絕熱）組成2211111QTAQQT 卡諾循環(huán)效率卡諾循環(huán)效率逆向卡諾循環(huán)的致冷系數(shù)逆向卡諾循環(huán)的致冷系數(shù)2212QTeATT 11. 熱力學(xué)第二定律的兩種表述熱力學(xué)第二定律的兩種表述A. 開爾文表述：不可能制成一種開爾文表述：不可能制成一種循環(huán)動(dòng)作循環(huán)動(dòng)作的熱機(jī)的熱機(jī),只從只從單一熱源單一熱源 吸取熱量，使之完全吸取熱量，使之完全變成有用的功而變成有用的功而不產(chǎn)生其他影響不產(chǎn)生其他影響。如如:理想氣體等溫膨脹過程不違背熱力學(xué)第理想氣體等溫膨脹過程不違背熱力學(xué)第二定律的開爾文表述。二定律的開爾文表述。B. 克勞修斯表述：熱量不可能克勞修斯表述：熱量不可能自動(dòng)自動(dòng)地從低地從低溫

7、物體傳到高溫物體。溫物體傳到高溫物體。12、 可逆過程和不可逆過程可逆過程和不可逆過程可逆過程可逆過程 ：系統(tǒng)復(fù)原且外界也復(fù)原：系統(tǒng)復(fù)原且外界也復(fù)原13.熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)在于指出熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)在于指出:一切與一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的實(shí)際宏觀過程都是不可逆的熱現(xiàn)象有關(guān)的實(shí)際宏觀過程都是不可逆的.14.熱力學(xué)第二定律統(tǒng)計(jì)意義：熱力學(xué)第二定律統(tǒng)計(jì)意義：開氏表述指出熱功轉(zhuǎn)換過程的不可逆開氏表述指出熱功轉(zhuǎn)換過程的不可逆, ,克氏表述指出熱傳導(dǎo)過程的不可逆克氏表述指出熱傳導(dǎo)過程的不可逆. .212112lnlnVVmolmolVPMMQAPdVRTRTMVMP 21()VVmolMQECTTM 0 ;

8、A 總結(jié)總結(jié)等體過程等體過程: :VmolMECTM2121()() ;molMAP VVR TTM21 ()pppmolMQAEQCTTM 或或0 ;E 0 ;Q 21()VmolMAECTTM 或或11221PVPVA 1、 0.1mol的單原子理想氣體，經(jīng)歷一準(zhǔn)的單原子理想氣體，經(jīng)歷一準(zhǔn)靜態(tài)過程靜態(tài)過程abc，ab、bc均為直線。均為直線。 (1) 求求Ta、Tb、Tc。P(105Pa)1.510.50V(10-3m3)123abc(2) 求氣體在求氣體在ab和和bc過程中吸收的過程中吸收的熱量和氣體內(nèi)能熱量和氣體內(nèi)能的變化。的變化。 PVvRT 解解 (1) PVTvR120.3, 1

9、80.5, 180.5abcTK TK TK (2) ab為等體過程：為等體過程：0A ()75abVbaQEvCTTJ (3)bcTT 0E200JQAS梯形注意注意：bc不是等溫過程，不能用等溫過程的不是等溫過程，不能用等溫過程的做功公式求！做功公式求！2、設(shè)以氮?dú)庠O(shè)以氮?dú)?視為剛性分子理想氣體視為剛性分子理想氣體)為工為工作物質(zhì)進(jìn)行卡諾循環(huán)作物質(zhì)進(jìn)行卡諾循環(huán), ,在絕熱膨脹過程中氣在絕熱膨脹過程中氣體的體積增大到原來的兩倍體的體積增大到原來的兩倍, ,求循環(huán)的效率求循環(huán)的效率. .111112(2)VTVT 121/2TT 121112TT 1.4 =24% 解解: :3. 所列四圖分別

10、表示理想氣體的四個(gè)設(shè)想的所列四圖分別表示理想氣體的四個(gè)設(shè)想的循環(huán)過程請(qǐng)選出其中一個(gè)在物理上可能實(shí)循環(huán)過程請(qǐng)選出其中一個(gè)在物理上可能實(shí)現(xiàn)的循環(huán)過程的圖的標(biāo)號(hào)現(xiàn)的循環(huán)過程的圖的標(biāo)號(hào) B絕熱等溫等體絕熱等溫等體絕熱絕熱等壓絕熱等溫絕熱 pVO (A) pVO (B) pVO (C) pVO (D)4兩個(gè)相同的容器，一個(gè)盛氫氣，一個(gè)盛兩個(gè)相同的容器，一個(gè)盛氫氣，一個(gè)盛氦氣氦氣(均視為剛性分子理想氣體均視為剛性分子理想氣體)，開始時(shí)它，開始時(shí)它們的壓強(qiáng)和溫度都相等，現(xiàn)將們的壓強(qiáng)和溫度都相等，現(xiàn)將6 J熱量傳給氦熱量傳給氦氣，使之升高到一定溫度若使氫氣也升高氣，使之升高到一定溫度若使氫氣也升高同樣溫度，則

11、應(yīng)向氫氣傳遞熱量同樣溫度，則應(yīng)向氫氣傳遞熱量(A) 12 J (B) 10 J (C) 6J (D) 5JB5 對(duì)于室溫下的雙原子分子理想氣體，在對(duì)于室溫下的雙原子分子理想氣體，在等壓膨脹的情況下，系統(tǒng)對(duì)外所作的功與從等壓膨脹的情況下，系統(tǒng)對(duì)外所作的功與從外界吸收的熱量之比外界吸收的熱量之比A/ Q等于等于 (A) 2/3 (B) 1/2 (C) 2/5 (D) 2/7D6. 水蒸氣分解成同溫度的氫氣和氧氣水蒸氣分解成同溫度的氫氣和氧氣,內(nèi)能增內(nèi)能增加了百分之幾加了百分之幾?(不計(jì)振動(dòng)自由度和化學(xué)能不計(jì)振動(dòng)自由度和化學(xué)能)C7. 已知已知1 mol的某種理想氣體的某種理想氣體(其分子可視為其分

12、子可視為剛性分子剛性分子)，在等壓過程中溫度上升，在等壓過程中溫度上升1 K，內(nèi)，內(nèi)能增加了能增加了20.78 J，則氣體對(duì)外作功為，則氣體對(duì)外作功為_，氣體吸收熱量氣體吸收熱量_ (普適氣體常量普適氣體常量) 29.09 J 8.31 J(A) 66.7 (B) 50 (C) 25 (D) 08. 有有v 摩爾理想氣體摩爾理想氣體, 作如圖所示的循環(huán)作如圖所示的循環(huán)過程過程acba, 其中其中acb為半圓弧為半圓弧, b a為等壓線為等壓線, pc=2pa. 令氣體進(jìn)行令氣體進(jìn)行a b的等壓過程時(shí)吸熱的等壓過程時(shí)吸熱Qab, 則在此循環(huán)過程中氣體凈吸熱量則在此循環(huán)過程中氣體凈吸熱量 pVOV

13、aVb pa pcabc Q_Qab (填入：，或填入：，或) : acbaQAS 半圓2: Q2ababiabA 22iSS 矩形半圓解：解：9. 一定量理想氣體一定量理想氣體, 從同一狀態(tài)開始使其從同一狀態(tài)開始使其體積由體積由V1膨脹到膨脹到2V1,分別經(jīng)歷以下三種過分別經(jīng)歷以下三種過程：程：(1)等壓過程等壓過程; (2)等溫過程等溫過程; (3)絕熱過程絕熱過程. 其中：其中：_過程氣體對(duì)外作功最多；過程氣體對(duì)外作功最多；_過程氣體內(nèi)能增加最多；過程氣體內(nèi)能增加最多；_過程氣體吸收的熱量最多過程氣體吸收的熱量最多 等壓等壓等壓等壓等壓等壓10. 一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能一定質(zhì)量的理想氣

14、體的內(nèi)能E 隨體積隨體積V的變化關(guān)系為一直線的變化關(guān)系為一直線(其延長線過其延長線過EV圖的圖的原點(diǎn)原點(diǎn))，則此直線表示的過程為：，則此直線表示的過程為：EOVB(A) 等溫過程等溫過程 (B) 等壓過程等壓過程 (C) 等體過程等體過程 (D) 絕熱過程絕熱過程11. 所謂第二類永動(dòng)機(jī)是指所謂第二類永動(dòng)機(jī)是指_，它不可能制成是因?yàn)檫`背了它不可能制成是因?yàn)檫`背了_從單一熱源吸熱，在循環(huán)中不斷對(duì)外作功的熱機(jī)從單一熱源吸熱，在循環(huán)中不斷對(duì)外作功的熱機(jī)熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律12. 在一個(gè)孤立系統(tǒng)內(nèi)，一切實(shí)際過程都向在一個(gè)孤立系統(tǒng)內(nèi)，一切實(shí)際過程都向著著_的方向進(jìn)行這就是的方向進(jìn)行這就是熱力學(xué)第

15、二定律的統(tǒng)計(jì)意義從宏觀上說，熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義從宏觀上說，一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的實(shí)際的過程都一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的實(shí)際的過程都是是_ 不可逆的不可逆的 狀態(tài)幾率增大狀態(tài)幾率增大13. 設(shè)有下列過程，其中是可逆過程的為：設(shè)有下列過程，其中是可逆過程的為： (1)用活塞緩慢地壓縮絕熱容器中的理想氣體用活塞緩慢地壓縮絕熱容器中的理想氣體(設(shè)設(shè)活塞與器壁無摩擦活塞與器壁無摩擦) (2)用緩慢地旋轉(zhuǎn)的葉片使絕熱容器中的水溫上升用緩慢地旋轉(zhuǎn)的葉片使絕熱容器中的水溫上升 (3) 一滴墨水在水杯中緩慢彌散開一滴墨水在水杯中緩慢彌散開. (4) 一個(gè)不受空氣阻力及其它摩擦力作用的單擺的一個(gè)不受空氣阻力及其它摩擦力

16、作用的單擺的擺動(dòng)擺動(dòng)D(A) (1)、(2)、(4) (B) (1)、(2)、(3). (C) (1)、(3)、(4) (D) (1)、(4) 14. 不規(guī)則地?cái)嚢枋⒂诮^熱容器中的液體，不規(guī)則地?cái)嚢枋⒂诮^熱容器中的液體，液體溫度在升高，若將液體看作系統(tǒng)，則：液體溫度在升高，若將液體看作系統(tǒng)，則： (1) 外界傳給系統(tǒng)的熱量外界傳給系統(tǒng)的熱量_零；零； (2) 外界對(duì)系統(tǒng)作的功外界對(duì)系統(tǒng)作的功_零；零； (3) 系統(tǒng)的內(nèi)能的增量系統(tǒng)的內(nèi)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. 一定量的理想氣體，從一定量的理想氣體，從a態(tài)出發(fā)經(jīng)過態(tài)出發(fā)經(jīng)過或或

17、過程到達(dá)過程到達(dá)b態(tài)，態(tài)，acb為等溫線為等溫線(如圖如圖)，則，則 、兩過程中外界對(duì)系統(tǒng)傳遞的熱量兩過程中外界對(duì)系統(tǒng)傳遞的熱量Q1、Q2是是 (A) Q10，Q20 (B) Q10， Q20，Q20 (D) Q10 p V O a b c A 16. 一能量為一能量為1012 eV的宇宙射線粒子，射的宇宙射線粒子，射入一氖管中，氖管內(nèi)充有入一氖管中，氖管內(nèi)充有 0.1 mol的氖氣，的氖氣，若宇宙射線粒子的能量全部被氖氣分子所若宇宙射線粒子的能量全部被氖氣分子所吸收，則氖氣溫度升高了吸收，則氖氣溫度升高了_K解：解：VQEvCT 0, A 19(1eV=1.6 10)J 71.28 10TK 17下面給出理想氣體的幾種狀態(tài)變化的關(guān)系，下面給出理想氣體的幾種狀態(tài)變化的關(guān)系，指出它們各表示什么過程指出它們各表示什么過程 (1) p dV= (M / Mmol)R dT表示表示_過程過程