第十三章---热力学基础--习题集--学生版

《大学物理学》热力学基础一、选择题13-1．如图所示，bca 为理想气体的绝热过程，b 1a 和b 2a 是任意过程，则上述两过程中气体做功与吸收热量的情况是 ( )（A ）b 1a 过程放热、作负功，b 2a 过程放热、作负功； （B ）b 1a 过程吸热、作负功，b 2a 过程放热、作负功； （C ）b 1a 过程吸热、作正功，b 2a 过程吸热、作负功； （D ）b 1a 过程放热、作正功，b 2a 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，既不吸热也不放热，b 1a 过程作的负功比b 2a 过程作的负功多，由Q W E =+∆知b 2a 过程放热，b 1a 过程吸热】13-2．如图，一定量的理想气体，由平衡态A 变到平衡态B ，且他们的压强相等，即A B P P =。

问在状态A 和状态B 之间，气体无论经过的是什么过程，气体必然 ( ) （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A B T T <，必有A B E E <；而功、热量是 过程量，与过程有关】13-3．两个相同的刚性容器，一个盛有氢气，一个盛氦气(均视为刚性理想气体)，开始时它们的压强和温度都相同，现将3 J 的热量传给氦气，使之升高到一定的温度，若氢气也升高到同样的温度，则应向氢气传递热量为 ( ) （A ）6J ； （B ）3J ； （C ）5J ； （D ）10J 。

【提示：等体过程不做功，有Q E =∆，而2mol M iE R T M ∆=∆，所以需传5J 】13-4．有人想象了如图所示的四个理想气体的循环过程，则在理论上可以实现的是（ ）A （）C （）B （）D （）【提示：(A) 绝热线应该比等温线陡，（B ）和（C ）两条绝热线不能相交】13-5．一台工作于温度分别为327℃和27℃的高温热源与低温热源之间的卡诺热机，每经历一个循环吸热2000J ，则对外做功（ ）（A ）2000J ； （B ）1000J ； （C ）4000J ； （D ）500J 。

第13章热力学基础一、简答题：1、什么是准静态过程?答案：一热力学系统开始时处于某一平衡态,经过一系列状态变化后到达另一平衡态,若中间过程进行是无限缓慢的,每一个中间态都可近似看作是平衡态,那么系统的这个状态变化的过程称为准静态过程.2、从增加内能来说,做功和热传递是等效的.但又如何理解它们在本质上的差别呢?答：做功是机械能转换为热能,热传递是热能的传递而不是不同能量的转换.3、一系统能否吸收热量,仅使其内能变化? 一系统能否吸收热量,而不使其内能变化?答：可以吸热仅使其内能变化,只要不对外做功.比如加热固体,吸收的热量全部转换为内能升高温度；不能吸热使内能不变,否则违反了热力学第二定律.4、有人认为："在任意的绝热过程中,只要系统与外界之间没有热量传递,系统的温度就不会改变.〞此说法对吗? 为什么?答：不对.对外做功,则内能减少,温度降低.5、分别在Vp-图、Tp-图上,画出等体、等压、等温和绝热过程的V-图和T曲线.6、比较摩尔定体热容和摩尔定压热容的异同.答案：相同点：都表示1摩尔气体温度升高1摄氏度时气体所吸收的热量.不同点：摩尔定体热容是1摩尔气体,在体积不变的过程中,温度升高1摄氏度时气体所吸收的热量.摩尔定压热容是1摩尔气体,在压强不变的过程中,温度升高1摄氏度时气体所吸收的热量.两者之间的关系为R C C v p +=7、什么是可逆过程与不可逆过程答案：可逆过程：在系统状态变化过程中,如果逆过程能重复正过程的每一状态,而且不引起其它变化；不可逆过程：在系统状态变化过程中,如果逆过程能不重复正过程的每一状态,或者重复正过程时必然引起其它变化.8、简述热力学第二定律的两种表述.答案：开尔文表述：不可能制成一种循环工作的热机,它只从单一热源吸收热量,并使其全部变为有用功而不引起其他变化.克劳修斯表述：热量不可能自动地由低温物体传向高温物体而不引起其他变化.9、什么是第一类永动机与第二类永动机?答案：违背热力学第一定律〔即能量转化与守恒定律〕的叫第一类永动机,不违背热力学第一定律但违背热力学第二定律的叫第二类永动机.10、什么是卡诺循环? 简述卡诺定理?答案：卡诺循环有4个准静态过程组成,其中两个是等温线,两个是绝热线.卡诺提出在稳度为T 1的热源和稳度为T 2的热源之间工作的机器,遵守两条一下结论：〔1〕在相同的高温热源和低温热源之间工作的任意工作物质的可逆机,都具有相同的效率.〔2〕工作在相同的高温热源和低温热源之间的一切不可逆机的效率都不可能大于可逆机的效率.11、什么是熵增加原理?答：一切不可逆绝热过程中的熵总是增加的,可逆绝热过程中的熵是不变的.把这两种情况合并在一起就得到一个利用熵来判别过程是可逆还是不可逆的判据——熵增加原理.12、可逆过程必须同时满足哪些条件?答：系统的状态变化是无限缓慢进行的准静态过程,而且在过程进行中没有能量耗散效应.13、判断系统的循环是否为热机循环?如何计算热机效率?答：系统经过一个循环,如果对外做功大于对系统内部做功,即总体上系统对外做功,则循环为热机循环.热级效率等于对外做的静功除以各过程吸热量的总和,或者所有过程的吸热量减去放热量的差除以总吸热量.二、选择题1、对于理想气体的内能,下列说法中正确的是< B >:< A > 理想气体的内能可以直接测量的.<B> 理想气体处于一定的状态,就有一定的内能.<C> 当理想气体的状态改变时,内能一定跟着变化.<D> 理想气体的内能变化与具体过程有关.2、如图：一绝热容器被隔板K隔开成ab两部分,已知a有一稀薄气体,b内为真空.抽开隔板K后,a内气体进入b,最终达到平衡状态,在此过程中< B >:<A> 气体对外做功,内能减少. <B> 气体不做功,内能不变.<C> 气体压强变小,温度降低. <D> 气体压强变小,温度降低.3、对于定量的理想气体,可能发生的过程是< A >:<A> 等压压缩,温度降低<B> 等温吸热,体积不变<C> 等容升温,放出热量<D> 绝热压缩,内能不变4、如下图所示,某同学将空的导热良好的薄金属筒开口向下压入水中,水温均匀且恒定,筒内无空气泄漏,在被淹没的金属筒缓慢下降过程中,则< C >:<A> 从外界吸热<B> 内能增加<C> 向外界放热<D> 内能减小5、"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,正确的是< A >:<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.6、一定量的理想气体,由平衡态A变化到平衡态B<如图>,则无论经过什么过程,系统必然< B >:<A> 对外做功<B> 内能增加<C> 从外界吸热<D> 向外界放热7、对于一定质量的理想气体,下列说法正确的是< D >:<A> 先等压膨胀,再等容降温,其温度必低于起始温度<B> 先等温膨胀,再等压压缩,其体积必小于起始体积<C> 先等容升温,再等压压缩,其温度一定大于起始温度<D> 先等容加热,再绝热压缩,其内能必大于起始内能8、两个相同的刚性容器,一个盛有氢气,一个盛氦气<均视为刚性分子理想气体>.开始时它们的压强和温度都相同,现将J3热量传给氦气,使之升高到一定的温度,若使氢气也升高同样的温度,则应向氢气传递热量为< C >：<A> J 6 <B> J 3 <C> J 5 <D> 0J 19、如图所示,bca 为理想气体绝热过程,b 1a 和b 2a 是任意过程,则上述两过程中气体作功与吸收热量的情况是< B >：<A> b 1a 过程放热,作负功；b 2a 过程放热,作负功；<B> b 1a 过程吸热,作负功；b 2a 过程放热,作负功；<C> b 1a 过程吸热,作正功；b 2a 过程吸热,作负功；<D> b 1a 过程放热,作正功；b 2a 过程吸热,作正功；11、一定量的理想气体经历acb 过程时吸热J 500,且b a T T ,则经历acbda 过程时,吸热为< B >：<A> 1200J - <B> 700J - <C> 400J -<D> 800J12、有人想象了如图所示的四个理想气体的循环过程,则在理论上可以实现的为<D >：13、一台工作于温度分别为C 327 和C 27 的高温热源与低温热源之间的卡诺热机,每经历一个循环吸热J 2000,则对外作功< B >：<A> J 2000 <B> J 1000 <C> J 4000 <D> J 50014、根据热力学第二定律< A >：<A> 自然界中的一切自发过程都是不可逆的<B> 不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程<C> 热量可以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 <D> 任何过程总是沿着熵增加的方向进行16、根据热力学第二定律,下列说法正确的是< D >：<A> 热量可以从高温物体传给低温物体,但不可以从低温物体传给高温物体<B> 可以从单一温热源接触作等温膨胀,吸收热量全部对外做功<C> 热力学过程只能沿着熵增加的方向进行<D> 功可以全部变热,但热不以全部变成功17、于物体内能变化,以下说法中正确的是< C >：<A> 物体对外做功,温度一定降低,内能一定减少<B> 物体吸收热量,温度一定增加,内能一定增大<C> 物体吸收热量,同时对外做功,内能可能不变<D> 物体放出热量,同时对外做功,内能可能不变18、恒温水池中,一个气泡缓缓向上升起,在上升过程中< C >：<A> 气泡的体积不变,内能减少,放出热量<B> 气泡的体积缩小,内能不变,放出热量<C> 气泡的体积增大,内能不变,吸收热量<D> 气泡的体积不变,内能增加,吸收热量19、物体之间发生了热传递,则一定是< D >：<A> 内能大的物体向内能小的物体传递热量<B> 比热大的物体向比热小的物体传递热量<C> 含热量多的物体向含热量少的物体传递热量<D> 一个物体的分子平均动能大于另一物体的分子平均动能20、一定质量的理想气体的状态变化过程表示在如图所示的V-p图上,气体先由a状态沿双曲线经等温过程变化到b状态,再沿与横轴平行的直线变化到c状态,a、c两点位于与纵轴平行的直线上,以下说法中正确的是< A >：<A> 由a状态至b状态过程中,气体放出热量,内能不变<B> 由b 状态至c 状态过程中,气体对外做功,内能减少<C> c 状态与a 状态相比,c 状态分子平均距离较大,分子平均动能较大<D> b 状态与a 状态相比,b 状态分子平均距离较小,分子平均动能较小21、中活塞将气缸分成甲、乙两气室,已知活塞连同拉杆是绝热的,且不漏气.以甲E 、乙E 分别表示甲、乙两气室中气体的内能,则在将拉杆缓慢向外拉的过程中<C >：<A> 甲E 不变, 乙E 减小<B> 甲E 增大, 乙E 不变<C> 甲E 增大, 乙E 减小. <D> 甲E 不变, 乙E 不变三、填空题1、由卡诺定理,在相同的高温热源和低温热源之间工作的任意工作物质的可逆机,都具有相同的___效率______ ,工作在高温热源和低温热源之间的一切不可逆热机的效率都不可能__大于____可逆机的效率.2、1摩尔理想气体在等压膨胀过程中,气体吸收热量一部分_用于对外做功__,另一部分__增加气体内能_,当温度升高C 10 时比等容过程多吸收__8.31__J 的热量.3、压强为1P ,1V 的氮气,从1T 加热到2T ,体积不变,吸收的热量__686J__；压强不变,吸收的热量__960J.4、2mol 氮气,在温度为300K ,压强为Pa 5101.0⨯时,等温地压缩到Pa 5102.0⨯,气体放出的热量J 3103.15-⨯.5、质量为64g 的氧气,温度从C 10 升到C 60 ,<1> 体积不变,气体内能改变__2077.5J ____、吸收的热量___2077.5J____；<2> 压强不变气体内能的改变___2908.5J_______、吸收的热量、___2908.5J _____.6、如图所示,一定量的的空气,从状态a 沿直线变化到状态b,压强和体积如图所示,其内能的变化为___0_____,该过程所做的功____3000J_______,吸收的热量____3000J _________.7、1摩尔的单原子理想气体,从300K 到350K ,压强保持不变,气体吸收热___1038J_____,内能增加____623J______,做功____415J______.8. 如图所示,单原子某理想气体,压强随体积按线性变化,已知a 、b 两点的压强和体积Pa 5a 101.0p ⨯=,Pa 5b 101.0p ⨯=,305.0m V a =,31.0m V b =,求：从b →a ,气体作功____J 3107.5⨯_______,内能增加____J 4101.5⨯________,传递的热量_____J 4102.25⨯_________.9、有25mol 的单原子分子某种气体,作如图所示的循环过程,a →c 为等温过程Pa P 511015.4⨯=,321100.2m V -⨯=,321100.3m V -⨯=,求：b →a 过程所吸收的热量___J 4101.038⨯__________,a c →过程所做的功___J 3370-_______,循环过程内能的改变___0______,循环效率_______%5.7_________.10、一热机每秒从高温热源<K 600T 1=>,吸收热量J Q 411034.3⨯=,做功后向低温热源<K 300T 2=>放出热量J Q 421009.2⨯=,该热机的效率为___%37________,若改热机是卡诺热机,其效率为___%50______.11、如图所示,某一定量的气体吸收热量J 800,对外做功J 500,由状态A 沿路径1 变化到状态B,气体内能改变ΔE= ____300 J____________.如气体沿路径2 回到状态A 时,外界对气体做功J 300,气体放出热量Q=______600J_________.12、如图所示,一个热力学系统由状态A 沿ACB 变到状态B,有J 334的热量传入系统,而系统做功J 126.若沿ADB 过程系统做功J 42,传入系统的热量Q=___250J_____.当系统由状态B 沿曲线BA 返回状态A 时,外界对系统做功84J,系统是_____放热_______<吸热、放热>,传递的热量Q= ___−292J_____.13、一个卡诺循环低温热源温度为K 280,效率为40%,若将其效率提高到50%,问高温热源的温度应提高到______560_________K ？14、已知mol 1的某种理想气体〔其分子可视为刚性分子〕.在等压过程中温度上升K 1,内能增加了J 78.20,则气体对外作功为8.31J ,气体吸收热量为29.09J <普适气体常量1131.8R --⋅⋅=K mol J >.15、一定量的理想气体从同一状态()00,a V p 出来,先后分别经两个平衡过程ab 和ac,b 点的压强为1p ,c 点的体积为1V ,如图所示,若两个过程中系统吸收的热量相同,则该气体的==m V mp C C ,,γ)()(210210V V p p p V --. 16、在V -p 图中<如图所示>,1mol 理想气体从状态()11,2V p A 沿直线到达()112,V p B ,则此过程系统对外做的功A=1123V p ,内能的增量E ∆=0. 17、气缸内贮有1 mol 单原子分子理想气体,其温度K 100T 1=.现将气缸缓慢加热,使气体压强和体积按2cV p =的规律变化<c 为常数>.若气体膨胀到122V V =,问气体内能=∆E J 310726.8⨯；气体对外做功=W J 310939.1⨯；吸收的热量=Q J 4100665.1⨯；此过程中气体的摩尔热容=m C 112.15--⋅⋅K mol J .18、一压强为0p ,体积为0V 的氧气自1T 加热到2T ,当压强不变时,需要热量=Q 129.8J;当体积不变时,需要热量=Q 93.1J.四、计算题1、气缸内贮有2.0 mol 的空气,温度为C 72 ,若维持压强不变,而使空气的体积膨胀到原体积的3倍,求空气膨胀时所作的功.解：根据物态方程11vRT pV =,气缸内气体的压强11V vRT p =,则作功为2、一定量的空气,吸收了J 31071.1⨯的热量,并保持在Pa 5100.1⨯下膨胀,体积从32100.1m -⨯增加到32105.1m -⨯,问空气对外作了多少功?它的内能改变了多少? 解：该空气等压膨胀,对外作功为其内能改变为3、kg 1.0的水蒸气自C 120 加热升温到C 140 ,问：<1> 在等体过程中,<2> 在等压过程中,各吸收了多少热量? 根据实验测定,已知水蒸气的摩尔定压热容11,21.36C --⋅⋅=K mol J m p ,摩尔定体热容11,82.27C --⋅⋅=K mol J m V .解：〔1〕在等体过程中吸收的热量为〔2〕在等压过程中吸收的热量为4、如图所示,在绝热壁的气缸内盛有1 mol 的氮气,活塞外为大气,氮气的压强为Pa 51051.1⨯,活塞面积为202.0m .从气缸底部加热,使活塞缓慢上升了0.5 m.问：<1> 气体经历了什么过程? <2> 气缸中的气体吸收了多少热量? <根据实验测定,已知氮气的摩尔定压热容11,12.29C --⋅⋅=K mol J m p ,摩尔定体热容11,80.20C --⋅⋅=K mol J m V >解：〔1〕因活塞可以自由移动,活塞对气体的作用力始终为大气压力和活塞重力之和,容器内气体压强将保持不变.对等压过程,吸热T Q m p p ∆=,vC .T ∆可由理想气体物态方程求出.由以上分析可知气体经过了等压膨胀过程.〔2〕吸热T Q m p p ∆=,vC .其中mol v 1=,11,12.29C --⋅⋅=K mol J m p .由理想气体物态方程vRT pV =,得 则J R l pS Q m p p 3,1029.5vC ⨯=∆= 5、空气由压强为Pa 51052.1⨯、体积为33100.5m -⨯等温膨胀到压强为Pa 51001.1⨯,然后再经等压压缩到原来体积.试计算空气所作的功.解：空气在等温膨胀过程中所作的功为空气在等压压缩过程中所作的功为利用等温过程关系2211V p V p =,则空气在整个过程中所作的功为6、除非温度很低,许多物质的摩尔定压热容都可以用下式表示：2,2C --+=cT bT a m p 式中a 、b 和c 是常量,T 是热力学温度.求：<1> 在恒定压强下,1 mol 物质的温度从T 1升高到T 2时需要的热量；<2> 在温度T 1和T 2之间的平均摩尔热容；<3>对镁这种物质来说,若m p ,C 的单位为11--⋅⋅K mol J ,则117.25--⋅⋅=K mol J a ,1113.3--⋅⋅=K mol J b ,1151027.3--⋅⋅⨯=K mol J c .计算镁在K 300时的热容m p ,C ,以与在K 200和K 400之间m ,p C 的平均值.解：〔1〕1 mol 物质从温度T 1等压升温至T 2时吸热为)()()()2(dT 11122122122,21----+-+-=-+==⎰⎰T T c T T b T T a dT cT bT a C Q T T m p p 〔2〕在T 2和T 1间的平均摩尔热容为<3>镁在T = 300 K 时的摩尔定压热容为镁在200 K 和400 K 之间的m p ,C 平均值为7、定量的刚性双原子理想气体在标准状态下体积为32100.1m -⨯,求下列过程中气体吸收的热量：<1> 等温膨胀到体积为32100.2m -⨯；<2> 先等体冷却,再等压膨胀到<1>中所到达的终态．<Pa atm 510013.10.1⨯=>解：<1> 如图,在B A →的等温过程中0=∆T E ,<2> C A →等体和B C →等压过程中A 、B 两态温度相同,0=∆ABC E8、如图所示,使1 mol 氧气<1> 由A 等温地变到B ；<2> 由A 等体地变到C,再由C 等压地变到B,试分别计算氧气所作的功和吸收的热量.解：〔1〕沿AB 作等温膨胀的过程中,系统作功氧气在AB 和ACB 两个过程中,内能是状态的函数,其变化值与过程无关,所以这两个不同过程的内能变化是相同的,可知在等温过程中,氧气吸收的热量为 〔2〕沿A 到C 再到B 的过程中系统作功和吸热分别为9、1 mol 氢气在温度为K 300,体积为3025.0m 的状态下,经过<1> 等压膨胀；<2> 等温膨胀；<3> 绝热膨胀.气体的体积都变为原来的两倍.试分别计算这三种过程中氢气对外作的功以与吸收的热量.解：由图可知过程〔1〕作功最多,过程〔3〕作功最少,温度D C B T T T >>,而过程〔3〕是绝热过程,因此过程〔1〕和〔2〕均吸热,且过程〔1〕吸热多,<1> 等压膨胀<2> 等温膨胀对等温过程0=∆E ,所以J W Q T T 31073.1⨯==<3> 绝热膨胀对绝热过程0=a Q ,则有10、0.32kg 的氧气作图中所示循环ABCDA,设12V 2V =,K 300T 1=,K 200T 2=,求循环效率.解：该循环是正循环,循环效率可以根据W =η求出,其中W 表示一个循环过程系统作的净功,Q 为循环过程中系统吸收的总能量因AB 、CD 为等温过程,循环过程中系统作的净功为J V V T T R Mm V V RT M m V V RT M m W W W CD AB 312212*********.5)ln()()ln()ln(⨯=-=+=+=由于吸热过程仅在等温膨胀和等体升压中发生,而等温过程中0=∆E ,则AB AB W Q =,等体升压过程中0=W ,则DA DA E Q ∆=,所以,循环过程中系统吸热的总量为 由此得到该循环的效率为%15W ==η11、本题题图是某单原子理想气体循环过程的T V -图,图中A C V V 2=,试问：<1> 图中所示循环是代表致冷机还是热机? <2> 如是正循环<热机循环>,求出循环效率.解：〔1〕将T V -图转换为相应的V P -图,如图〔b 〕所示,图中曲线行进方向是正循环,即为热机循环.〔2〕根据得到的V P -图可知,AB 为等压膨胀过程,为吸热过程,BC 为等体降压过程,CA 为等温压缩过程,均为放热过程,故系统在循环过程中吸收和放出的热量分别为Q 1 = m <T B -T A > C p,m /MQ 2 = m <T B -T C > C V ,m /M +[mRT 4ln<V C / V A >]/MCA 为等温线,有A C T T =；AB 为等压线,因A C V V 2=,则有2B A T T =.对单原子理想气体,其摩尔定压热容25,R C m p =,摩尔定容热容23,R C m V =.故循环效率为12、如图所示为1摩尔氧气的循环过程,求：<1> a 点的压强；<2> 该循环过程所做的功；<3> 循环效率.答案：解：先将VT 图变为PV 图<2> J V V vRT W Q ba ca 8.34552ln 60031.8ln =⨯⨯=== 13、如图,1 mol 双原子分子理想气体,作如图所示循环,则经历ABCDA 循环过程,<1> 求循环过程对外做功为；<2> 循环效率.答案〔1〕J V V P P W 41212100.1)()(⨯=-⨯-= 〔2〕J V P V P T T vC Q d d a a d a V DA 4105.2)(25)(⨯=-=-=。

第十三章习题热力学第一定律及其应用1、如图所示，一定量理想气体从体积V1，膨胀到体积V2分别经历的过程是：A→B等压过程，A→C等温过程；A→D绝热过程，其中吸热量最多的过程。

2、一定量的理想气体，分别经历如图(1) 所示的abc过程，(图中虚线ac为等温线)，和图(2) 所示的def过程(图中虚线df为绝热线)．判断这两种过程是吸热还是放热．abc过程热，def过程热．3、如图所示，一绝热密闭的容器，用隔板分成相等的两部分，左边盛有一定量的理想气体，压强为p0，右边为真空．今将隔板抽去，气体自由膨胀，当气体达到平衡时，气体的压强是。

(=γC p/C V)4、一定量理想气体，从同一状态开始使其体积由V1膨胀到2V1，分别经历以下三种过程：(1) 等压过程；(2) 等温过程；(3)绝热过程．其中：__________过程气体对外作功最多；____________过程气体内能增加最多；__________过程气体吸收的热量最多．答案1、是A-B吸热最多。

2、abc过程吸热，def过程放热。

3、P0/2。

4、等压，等压，等压VV理想气体的功、内能、热量1、有两个相同的容器，容积固定不变，一个盛有氦气，另一个盛有氢气（看成刚性分子的理想气体），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，则应向氨气传递热量是 。

2、 一定量的理想气体经历acb 过程时吸热500 J ．则经历acbda 过程时，吸热为 。

3、一气缸内贮有10 mol 的单原子分子理想气体，在压缩过程中外界作功209J ，气体升温1 K ，此过程中气体内能增量为 _____ ，外界传给气体的热量为___________________． (普适气体常量 R = 8.31 J/mol· K)4、一定量的某种理想气体在等压过程中对外作功为 200 J ．若此种气体为单 原子分子气体，则该过程中需吸热_____________ J ；若为双原子分子气体，则 需吸热______________ J.5、 1 mol 双原子分子理想气体从状态A (p 1,V 1)沿p -V 图所示直线变化到状态B (p 2,V 2)，试求： (1) 气体的内能增量． (2) 气体对外界所作的功． (3) 气体吸收的热量．(4) 此过程的摩尔热容．(摩尔热容C =T Q ∆∆/，其中Q ∆表示1 mol 物质在过程中升高温度T ∆时所吸收的热量．)p (×105 Pa)-3 m 3)p p p 126、如果一定量的理想气体，其体积和压强依照p a V /=的规律变化，其中a 为已知常量．试求： (1) 气体从体积V 1膨胀到V 2所作的功；(2) 气体体积为V 1时的温度T 1与体积为V 2时的温度T 2之比．7、 如图，器壁与活塞均绝热的容器中间被一隔板等分为两部分，其中左边贮有1摩尔处于标准状态的氦气(可视为理想气体)，另一边为真空．现先把隔板拉开，待气体平衡后，再缓慢向左推动活塞，把气体压缩到原来的体积．求氦气的温度改变多少？答案1、3J2、-700J3、124.7 J ，-84.3 J4、500J ；700J5、解：(1) )(25)(112212V p V p T T C E V -=-=∆ (2) ))((211221V V p p W -+=， W 为梯形面积，根据相似三角形有p 1V 2= p 2V 1，则)(211122V p V p W -=． (3) Q =ΔE +W =3( p 2V 2－p 1V 1 )．(4) 以上计算对于A →B 过程中任一微小状态变化均成立，故过程中ΔQ =3Δ(pV )． 由状态方程得 Δ(pV ) =R ΔT ， 故 ΔQ =3R ΔT ，摩尔热容 C =ΔQ /ΔT =3R ．6、解：(1) d W = p d V = (a 2 /V 2 )d V)11()/(2122221V V a dV V a dW W V V -===⎰⎰(2) ∵ p 1V 1 /T 1 = p 2V 2 /T 2 ∴ T 1/ T 2 = p 1V 1 / (p 2V 2 ) 由 11/p a V =，22/p a V =得 p 1 / p 2= (V 2 /V 1 )2∴ T 1/ T 2 = (V 2 /V 1 )2 (V 1 /V 2) = V 2 /V 17、解：已知He 气开始时的状态为p 0、V 0、T 0、先向真空绝热膨胀：W = 0，Q = 0 → ∆E = 0 → ∆T = 0 ∴ T 1 = T 0，V 1 = 2V 0由 pV = RT 0121p p =5分 再作绝热压缩，气体状态由p 1、V 1、T 1，变为p 2、V 0、T 2 , γγγ)2(21001102V p V p V p == ∴ 0122p p -=γ 再由 000202//T V p T V p = 可得 0122T T -=γ 氦气 3/5=γ， 03/124T T =∴温度升高 03/102)14(T T T T -=-=∆T 0 = 273 K ， ∆T = 160 K循环过程1、 如图表示的两个卡诺循环，第一个沿ABCDA 进行，第二个沿A D C AB ''进行，这两个循环的效率1η和2η的关系及这两个循环所作的净功W 1和W 2的关系是 η1 η2 ,W 1 W 22、 理想气体卡诺循环过程的两条绝热线下的面积大小(图中阴影部分)分别为S 1和S 2，则二者的大小关系是：3、如图，温度为T 0，2 T 0，3 T 0三条等温线与两条绝热线围成三个卡诺循环：(1) abcda ，(2) dcefd ，(3) abefa ，其效率分别为 η1_________，η2__________，η 3 __________．BAC DC 'D 'VppOV3T 02T 0T 0 fad b c e4、一卡诺热机(可逆的)，低温热源的温度为27℃，热机效率为40％，其高温热源温度为_______ K ．今欲将该热机效率提高到50％，若低温热源保持不变，则高温热源的温度应增加________ K ．5、一卡诺热机(可逆的)，当高温热源的温度为 127℃、低温热源温度为27℃时，其每次循环对外作净功8000 J ．今维持低温热源的温度不变，提高高温热源温度，使其每次循环对外作净功 10000 J ．若两个卡诺循环都工作在相同的两条绝热线之间，试求： (1) 第二个循环的热机效率；(2) 第二个循环的高温热源的温度．6、 1 mol 单原子分子理想气体的循环过程如T －V 图所示，其中c 点的温度为T c =600 K ．试求：(1) ab 、bc 、c a 各个过程系统吸收的热量； (2) 经一循环系统所作的净功； (3) 循环的效率． (注：循环效率η=W /Q 1，W 为循环过程系统对外作的净功，Q 1为循环过程系统从外界吸收的热量ln2=0.693)答案 1、=；<2、S 1 = S 2．3、33.3％ ； 50％； 66.7％4、500 ； 1005、解：(1) 1211211T T T Q Q Q Q W -=-==η 2111T T T W Q -= 且 1212T TQ Q =∴ Q 2 = T 2 Q 1 /T 1即 212122112T T T W T T T T T Q -=⋅-=＝24000 J 由于第二循环吸热 221Q W Q W Q +'='+'=' ( ∵ 22Q Q =') =''='1/Q W η29.4％ (2) ='-='η121T T 425 K-3m 3)6、解：单原子分子的自由度i =3．从图可知，ab 是等压过程， V a /T a = V b /T b ，T a =T c =600 KT b = (V b /V a )T a =300 K (1) )()12()(c b c b p ab T T R i T T C Q -+=-= =－6.23×103 J (放热) )(2)(b c b c V bc T T R iT T C Q -=-= =3.74×103 J (吸热)Q ca =RT c ln(V a /V c ) =3.46×103 J (吸热) (2) W =( Q bc +Q ca )－|Q ab |=0.97×103 J (3) Q 1=Q bc +Q ca ， η=W / Q 1=13.4%热力学第二定律0、关于可逆过程和不可逆过程的判断： (1) 可逆热力学过程一定是准静态过程． (2) 准静态过程一定是可逆过程． (3) 不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程． (4) 凡有摩擦的过程,一定是不可逆过程． 以上四种判断，其中正确的是 。

物理化学《化学热力学基础》习题及答案1-2 选择题1、273K ，θp 时，冰融化为水的过程中，下列关系是正确的有（B ）A.0<WB.p Q H =∆C.0<∆HD.0<∆U2、体系接受环境做功为160J ，热力学能增加了200J ，则体系（A ）A.吸收热量40JB.吸收热量360JC.放出热量40JD.放出热量360J3、在一绝热箱内，一电阻丝浸入水中，通以电流。

若以水和电阻丝为体系，其余为环境，则（C ）A.0,0,0>∆=>U W QB.0,0,0>∆==U W QC.0,0,0>∆>=U W QD.0,0,0<∆=<U W Q4、任一体系经一循环过程回到始态，则不一定为零的是（D ）A.G ∆B.S ∆C.U ∆D.Q5、对一理想气体，下列关系式不正确的是（A ）A.0=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂p T UB.0=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂T V H C.0=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂T p H D.0=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂T p U 6、当热力学第一定律写成pdV Q dU -=δ时，它适用于（C ）A.理想气体的可逆过程B.封闭体系的任一过程C.封闭体系只做体积功过程D.封闭体系的定压过程7、在一绝热刚壁体系内，发生一化学反应，温度从21T T →，压力由21p p →，则（D ）A.0,0,0>∆>>U W QB.0,0,0<∆<=U W QC.0,0,0>∆>=U W QD.0,0,0=∆==U W Q 8、理想气体定温定压混合过程中，下列体系的性质不正确的是（C ）A.0>∆SB.0=∆HC.0=∆GD.0=∆U9、任意的可逆循环过程，体系的熵变（A ）A.一定为零B.一定大于零C.一定为负D.是温度的函数10、一封闭体系从B A →变化时，经历可逆R 和不可逆IR 途径，则（B ）A.IR R Q Q =B.T Q dS IRδ> C.IR R W W = D.TQ T Q IR R =11、理想气体自由膨胀过程中（D ）A.0,0,0,0=∆>∆>=H U Q WB.0,0,0,0>∆>∆=>H U Q WC.0,0,0,0=∆=∆><H U Q WD.0,0,0,0=∆=∆==H U Q W12、2H 和2O 在绝热定容的体系中生成水，则（D ）A.0,0,0=∆>∆=孤S H QB.0,0,0>∆=>U W QC.0,0,0>∆>∆>孤S U QD.0,0,0>∆==孤S W Q13、理想气体可逆定温压缩过程中，错误的有（A ）A.0=∆体SB.0=∆UC.0<QD.0=∆H14、当理想气体反抗一定外压做绝热膨胀时，则（D ）A.焓总是不变的B.热力学能总是不变的C.焓总是增加的D.热力学能总是减小的15、环境的熵变等于（B 、C ） A.环体T Q δ B.环体T Q δ- C.环环T Q δ D.环环T Q δ-16、在孤立体系中进行的变化，其U ∆和H ∆的值一定是（D ）A.0,0<∆>∆H UB.0,0=∆=∆H UC.0,0<∆<∆H UD.不能确定H U ∆=∆,017、某体系经过不可逆循环后，错误的答案是（A ）A.0=QB.0=∆SC.0=∆UD.0=∆H18、C 6H 6(l)在刚性绝热容器中燃烧，则（D ）A.0,0,0=<∆=∆Q H UB.0,0,0=>∆=∆W H UC.0,0,0==∆≠∆Q H UD.0,0,0=≠∆=∆W H U19 、下列化学势是偏摩尔量的是（ B ） A.Zn V T B n F ,,⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ B.Z n p T B n G ,,⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ C.Z n V S B n U ,,⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ D.Z n p S B n H ,,⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ 20、在℃10-，θp ，1mol 过冷的水结成冰时，下述表示正确的是（ C ）A.00,0,0>∆>∆>∆<∆孤环体，S S S GB.00,0,0<∆<∆<∆>∆孤环体，S S S GC.00,0,0>∆>∆<∆<∆孤环体，S S S GD.00,0,0<∆<∆>∆>∆孤环体，S S S G21、下述化学势的公式中，不正确的是（ D ） A.B B Z n p T n Gμ=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂,, B.m B pS T ,-=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂μ C.m B TV p ,=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂μ D.Z n p T B n U ,,⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ 22、在373.15K ，101.325Pa ，)(2l O H μ与)(2g O H μ的关系是（ B ）A.)()(22g O H l O H μμ>B.)()(22g O H l O H μμ=C.)()(22g O H l O H μμ<D.无法确定23、制作膨胀功的封闭体系，pT G ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂的值（ B ） A.大于零 B.小于零 C.等于零 D.无法确定24、某一过程0=∆G ，应满足的条件是（ D ）A.任意的可逆过程B.定温定压且只做体积中的过程C.定温定容且只做体积功的可逆过程D.定温定压且只做体积功的可逆过程25、1mol 理想气体经一定温可逆膨胀过程，则（ A ）A.F G ∆=∆B.F G ∆>∆C.F G ∆<∆D.无法确定26、纯液体在正常相变点凝固，则下列量减少的是（ A ）A.SB.GC.蒸汽压D.凝固热27、右图中哪一点是稀溶液溶质的标准态的点（ B ）A.a 点B.b 点C.c 点D.d 点28、在θp 下，当过冷水蒸气凝结为同温度的水，在该过程中正、负号无法确定的是（ D ）A.G ∆B.S ∆C.H ∆D.U ∆29、实际气体的化学势表达式为θθμμp f RT T ln)(+=，其中标准态 化学势为（ A ）A.逸度θp f =的实际气体的化学势B.压力θp p =的实际气体的化学势C.压力θp p =的理想气体的化学势D.逸度θp f =的理想气体的化学势30、理想气体的不可逆循环，G ∆( B )A.0<B.0=C.0>D.无法确定31、在βα,两相中含A 、B 两种物质，当达平衡时，正确的是（ B ）A.ααμμB A =B.ααμμA A =C.βαμμB A =D.ββμμB A =32、多组分体系中，物质B 的化学势随压力的变化率，即)(,B Z B Z n T p ≠⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂μ的值（ A ） A.0> B.0< C.0= D.无法确定33、℃10-、标准压力下，1mol 过冷水蒸汽凝集成冰，则体系、环境及总的熵变为（ B ）A.0,0,0<∆<∆<∆univ sur sys S S SB.0,0,0>∆>∆<∆univ sur sys S S SC.0,0,0>∆>∆>∆univ sur sys S S SD.0,0,0<∆>∆<∆univ sur sys S S S34、p-V 图上，1mol 单原子理想气体，由状态A 变到状态B ，错误的是（ B ）A.Q U =∆B.Q H =∆C.0<∆SD.0<∆U35、体系经不可逆过程，下列物理量一定大于零的是（ C ）A.U ∆B.H ∆C.总S ∆D.G ∆36、一个很大的恒温箱放着一段电阻丝，短时通电后，电阻丝的熵变（ D ）A.0>B.0<C.0=D.无法确定37、热力学的基本方程Vdp SdT dG +-=可使用与下列哪一过程（ B ）A.298K ，标准压力的水蒸发的过程B.理想气体向真空膨胀C.电解水制备氢气D.合成氨反应未达平衡38、温度为T 时，纯液体A 的饱和蒸汽压为*A p ，化学势为*A μ，在1θp 时，凝固点为0f T ，向A 溶液中加入少量溶质形成稀溶液，该溶质是不挥发的，则A p 、A μ、f T 的关系是（ D ）A.f f A A A A T T p p <<<0,**,μμB.f f A A A A T T p p <<>0,**,μμC.f f A A A A T T p p ><>0,**,μμD.f f A A A A T T p p >>>0,**,μμ39下列性质不符合理想溶液通性的是： ( D )A. ∆mix V ＝0B. ∆mix S >0C. ∆mix G <0D. ∆mix G >040、从A 态到B 态经不可逆过程ΔS 体是： ( D )A.大于零B.小于零C.等于零D.无法确定41、常压下-10℃过冷水变成-10℃的冰，在此过程中，体系的ΔG 与ΔH 如何变化： ( D )A. ΔG<0，ΔH>0B. ΔG>0，ΔH>0C. ΔG=0，ΔH=0D. ΔG<0，ΔH<042、某绝热封闭体系在接受了环境所做的功之后，其温度:( A )A.一定升高B.一定降低C.一定不变D.不一定改变43、对于纯物质的标准态的规定，下列说法中不正确的是： (C)A. 气体的标准态就是温度为T ，压力为100kPa 下具有理想气体性质的纯气体状态。