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《热力学基础》选择题解答与分析

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1 11热力学基础 11.1准静态过程

1. 在PV图上用一条曲线表示的过程 (A) 一定是准静态过程。

(B) 不一定是准静态过程。

答案：(A)

参考解答： 准静态过程是由一系列平衡态组成的过程。准静态过程中的每一步都是平衡态，只有在平衡态，系统的体积、压强等宏观参量才有确定的数值，才能在Vp

图上表示出来。因而，在Vp图上用一条曲线表示的过程一定是准静态过程。

选择错误的进入下面的思考题： 1.1怎样理解准静态过程？ 参考解答： 准静态过程是系统所经过的中间状态都无限接近于平衡态的那种状态变化过程。准静态过程是实际过程的近似和抽象，是一种理想化过程。

进入下一题： 11.2热力学第一定律 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 (A) 是A→B. (B)是A→C. (C)是A→D. (D)既是A→B也是A→C, 两过程吸热一样多。

答案：(A) 参考解答： 根据热力学第一定律：AEEQ12.系统从外界吸收的热量等于系统内能的

增量和系统对外做功之和。 A→D绝热过程,0ADQ A→B等压过程：在等压过程中，理想气体吸热的一部分用于增加内能，另一部分用于对外作功。A→C等温过程：在等温过程中，理想气体吸热全部用于对外作功。而功的大小为P－V图上过程曲线下的面积。 本题显然在三个过程中，A→B等压过程气体不仅吸热量的一部分转换为内能 2

的增量，而且对外作功最大，即吸热量最多。 对于所有错误的选择，给出下面的基本概念： 1.1热力学第一定律 一般情况下，当系统的状态发生变化时，系统的内能的改变是做功和传热的共同结果。实验证明，若系统从外界吸收热量为Q，系统对外界做功为A，系统内能由初始平衡态的1E增至结束时平衡态的2E，则总有下列关系式成立： AEEQ12

该式表示：系统从外界吸收的热量等于系统内能的增量和系统对外做功之和。

这一涉及物体内能增量的能量守恒表示式叫热力学第一定律。 式中的符号通常约定为；Q为正时表示系统吸热；Q为负时表示系统放热。A

为正时表示系统对外界做功；A为负时表示外界对系统做功。

进入下一题： 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． (A) abc过程吸热，def过程放热． (B) abc过程放热，def过程吸热． (C) abc过程和def过程都吸热． (D) abc过程和def过程都放热． 答案：(A) 参考解答： abc过程：气体膨胀对外作功，,0A且始末二态在同一等温线上，.0E根据热力学第一定律：AEQ，,0Q即abc过程吸热。 对于df绝热过程：,dfdfEA 0.,0dfdfEA def过程：气体膨胀对外作功，,0A但.dfAA且始末二态与df绝热过程相同，所以内能的增量相同，即,0dfdefEE 根据热力学第一定律：,0AEQdef即def过程放热。 对于所有错误选择，进入下一题： 2.1 一定量的理想气体，从p－V图上初态a经历(1)或(2)过程到达末态b，已知a、b两态处于同一条绝热线上(图中虚线是绝热线)，则气体在 (A) (1)过程中吸热，(2) 过程中放热． (B) (1)过程中放热，(2) 过程中吸热．

答案：(B) 参考解答：

p O V

a b c p O V d e f 图(1) 图(2) 3

对于ab绝热过程：,ababEA 0.,0ababEA (1)过程：气体膨胀对外作功，,01A但.1abAA且始末二态与ab绝热过程相同，所以内能的增量相同，即,01abEE根据热力学第一定律：,011AEQ即(1)过程放热。 (2) 过程：气体膨胀对外作功，,02A但.2abAA且始末二态与ab绝热过程相同，所以内能的增量相同，即,02abEE根据热力学第一定律：,022AEQ即(2)过程吸热。

对于所有错误选择，进入下一题： 2.1.1 一定量的理想气体，经历某过程后，温度升高了．则根据热力学定律可以断定：该理想气体系统的内能增加了．以上断言是 (A) 正确的。 (B)不正确的。

答案：(A) 参考解答： 内能公式： E = CvT，对任意过程均成立。 一定量的理想气体，若经历某过程后，温度升高，即,0T 则E = CvT>0, 所以其内能一定增加。

进入下一题： 3. 1mol理想气体从p－V图上初态a分别经历如图所示的(1)或(2)过程到达末态b．已知Ta收的热量Q1和Q2的关系是 (A) Q1> Q2>0． (B) Q2> Q1>0． (C) Q2< Q1<0． (D) Q1< Q2<0． (E) Q1= Q2>0．

答案：(A) 参考解答： (1)、 (2)过程始末态相同，所以内能的增量相同，即,21EE又Ta= CvT，有021EE。 (1)、 (2)过程气体均膨胀对外作功，且,021AA 根据热力学第一定律：AEQ，显然有.021QQ

对于所有错误的选择，给出下面的背景知识： 3.1功的大小为P－V图上过程曲线下的面积. 计算气体从体积1V膨胀至2V时气体对外所做的功：

21dVVAPV

由积分的意义可知，求出功的大小等于VP图上过程曲线下的面积。 4

进入下一题： 4. 理想气体的内能从E1增大到E2时，对应于等体、等压、绝热三种过程 (A) 温度变化相同，吸热相同。 (B) 温度变化相同，吸热不相同。 (C) 温度变化不相同，吸热不相同。

答案：(B) 参考解答： 因为理想气体的内能是温度的单值函数，所以等体、等压、绝热三个过程的温度变化相同。由于各个过程的摩尔热容C不相同，

等体过程摩尔热容为RiCCV2，

等压过程RiCCp22； 绝热过程0C， 由TCMMQmol可知，不同过程吸热不相同。

对于所有错误的选择，给出下面的背景知识： 解释下列名词： 摩尔热容量C： 1摩尔的物质，当温度升高1K时所吸取的热量，称为该物质的摩尔热容量． 气体的定体摩尔热容CV： 1摩尔气体，在体积不变的情况下，当温度升高1K时所吸取的热量，称为该气体的定体摩尔热容． 气体的定压摩尔热容CP： 1摩尔气体，在压强不变的情况下，当温度升高1K时所吸取的热量，称为该气体的定压摩尔热容．

进入下一题： 5. 一定量的理想气体，经历某过程后，温度升高了．则根据热力学定律可以断定： (1) 该理想气体系统在此过程中吸了热． (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． 以上正确的断言是： (A) (1)． (B) (2)． (C) (3)． (D) (4)．

答案：(C) 5

参考解答： 内能公式： E = CvT对任意过程均成立。 若经历某过程后，温度升高，即,0T 则E = CvT>0, 所以该理想气体系统的内能增加了。

选择(A)，请思考下面的问题： 有可能不作任何热交换，而使系统的温度发生变化吗？ 参考解答： 由热力学第一定律AEEQ12，如果没有热交换，则012AEE。可以通过对系统做功，改变系统的内能，从而使系统的温度发生变化。例如，绝热膨胀或绝热压缩过程中，没有作任何热交换，但使系统的温度发生了变化。

选择(B)，请思考下面的问题： 系统经历任一过程后温度升高，一定是外界对该系统作了正功吗？ 参考解答： 根据热力学第一定律：,AEQ 系统从外界吸收的热量等于系统内能的增

量和系统对外做功之和。系统温度升高)0(　T，则一定有： 0AQ 或 0AQ A表示系统对外做功，A表示外界对系统作功。 即系统温度升高，是系统从外界吸收的热量和外界对该系统作功的共同结果。单纯说系统温度升高，一定是外界对该系统作了正功是不全面的，仅对绝热压缩过程)0,0(AQ成立。

选择(D)，请看下面的分析： 系统等体吸热过程，温度升高，但是不对外作功。

进入下一题： 6. 用公式TCEV(式中VC为定体摩尔热容量，视为常量，为气体摩尔数)计算理想气体内能增量时，此式 (A) 只适用于准静态的等体过程． (B) 只适用于一切等体过程． (C) 只适用于一切准静态过程． (D) 适用于一切始末态为平衡态的过程． 答案：(D) 参考解答： 内能是态函数，其变化（增量）只与状态（平衡态）的变化有关，而与过程

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热力学基础复习题及答案

热力学基础复习题及答案

热力学基础复习题及答案1. 热力学第一定律描述了什么？答案：热力学第一定律，也称为能量守恒定律，表明能量不能被创造或消灭，只能从一种形式转换为另一种形式。

在封闭系统中，内能的变化等于系统吸收的热量与系统对外做的功之和。

2. 什么是熵，熵增原理如何表述？答案：熵是衡量系统无序程度的物理量。

熵增原理表述为，在孤立系统中，自发过程总是导致熵的增加，即系统趋向于更加无序的状态。

3. 热力学第二定律有哪些表述方式？答案：热力学第二定律有两种常见的表述方式：开尔文表述和克劳修斯表述。

开尔文表述指出，不可能从单一热源吸热使之完全转化为功而不产生其他效果；克劳修斯表述则指出，热量不能自发地从低温物体传递到高温物体。

4. 什么是理想气体状态方程，其表达式是什么？答案：理想气体状态方程描述了理想气体的状态关系，表达式为PV=nRT，其中P表示压强，V表示体积，n表示摩尔数，R是理想气体常数，T表示绝对温度。

5. 什么是卡诺循环，其效率如何计算？答案：卡诺循环是一种理想化的热力学循环，由两个等温过程和两个绝热过程组成。

卡诺循环的效率计算公式为1-(Tc/Th)，其中Tc是冷源的绝对温度，Th是热源的绝对温度。

6. 什么是相变潜热，它在热力学中的意义是什么？答案：相变潜热是指物质在相变过程中吸收或释放的热量，而温度保持不变。

它在热力学中的意义在于，相变潜热是物质状态变化过程中能量交换的重要参数，对于理解物质的相变过程和设计热交换系统具有重要意义。

7. 什么是临界点，它对物质状态有何影响？答案：临界点是指物质在特定压力和温度下，气液两相可以共存的边界点。

超过临界点后，物质不再有明确的气液分界，而是以超临界流体的形式存在，这对其物理性质和应用有重要影响。

8. 什么是热力学第三定律，它的内容是什么？答案：热力学第三定律指出，当系统的温度趋近于绝对零度时，系统的熵趋近于一个常数。

这意味着在绝对零度下，完美晶体的熵为零。

9. 什么是吉布斯自由能，它在化学反应中的意义是什么？答案：吉布斯自由能是一个热力学势，用于描述在恒温恒压条件下系统进行自发过程的能力。

大学物理热力学基础习题与解答

大学物理热力学基础习题与解答


1T2 T1
[D]
p a
b b
T1
d c c T2 V
填空题
1. 要使一热力学系统的内能增加，可以通过 做功 或 传热 两种方式，或者两种
方式兼用来完成。理想气体的状态发生变 化时，其内能的增量只决定于
温度的变化 ，而与 过程 无关。
2 ．一气缸内储有 10 mol 单原子分子理想气体，
在压缩过程中，外力做功 209 J，气体温度升高 1
大学物理
热力学基础
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） 6 J （C） 3 J
（B） 5 J （D） 2 J
[C]
ΔQ M mCvΔT
3. 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W / Q 等于：
（A）1 / 3
（B）1 / 4
（C）2 / 5
（D）2 / 7
（D ）
WpΔVmRΔT M
QΔEWm5ΔTmRΔT7mRΔT
M2 M
2M
4．热力学第一定律表明： （A）系统对外所作的功小于吸收的热量； （B）系统内能的增量小于吸收的热量； （C）热机的效率小于1； （D）第一类永动机是不可能实现的。
（P1,V1）开始，经过一个等容过程达到压强为 P1/4 的 b 态，再经过一个等压过程达到状态 c ， 最后经过等温过程而完成一个循环。求该循环
过程中系统对外做的功 A 和吸收的热量 Q .
解：设状态 c 的体积为V2 , 由于a , c 两状态的温度相同
大学热力学基础习题答案

大学热力学基础习题答案

大学热力学基础习题答案大学热力学基础习题答案热力学是物理学中的重要分支，研究物质能量转化和能量守恒的规律。

在大学物理学课程中，热力学是一个重要的内容，学生通过习题练习可以更好地理解和掌握热力学的基本原理和计算方法。

下面将为大家提供一些大学热力学基础习题的答案，希望能够对大家的学习有所帮助。

1. 一摩尔理想气体在等温过程中，从体积V1膨胀到体积V2。

求气体对外界做功W。

答案：根据理想气体的状态方程PV=nRT，可以得到P1V1=P2V2，其中P1和P2分别为气体的初始和末态压强，R为气体常数，T为气体的温度。

由于等温过程中温度不变，所以P1V1=P2V2。

根据气体对外界做功的定义，W=PdV，其中P为气体的压强，dV为气体的体积变化。

将P1V1=P2V2代入上式，可以得到W=P1(V2-V1)。

2. 一个物体的内能U与温度T的关系为U=aT^3，其中a为常数。

求物体的热容C。

答案：热容C定义为物体单位温度变化时吸收或释放的热量与温度变化之比。

根据题目中给出的内能与温度的关系式，可以得到U=aT^3。

对该式两边求导，得到dU=3aT^2dT。

根据热容的定义，C=dU/dT，即C=3aT^2。

所以物体的热容C为3aT^2。

3. 一个物体从初始温度T1加热到温度T2，吸收的热量为Q。

如果将该物体再从温度T2降到温度T1，释放的热量是多少？答案：根据热力学第一定律，物体吸收的热量等于内能的增加，即Q=ΔU。

由于物体在加热过程中内能增加，所以ΔU>0。

而在降温过程中，物体内能减少，即ΔU<0。

根据热力学第一定律的表达式Q=ΔU+W，可以得到释放的热量为Q+W。

由于该物体在加热过程中对外界做正功，所以W>0。

因此，在降温过程中释放的热量为Q+W<0。

4. 一个物体的熵S与温度T的关系为S=bT^2，其中b为常数。

求物体的热容C。

答案：热容C定义为物体单位温度变化时吸收或释放的热量与温度变化之比。

06 热力学基础习题答案

06 热力学基础习题答案

热力学基础习题参考答案1. 根据pV nRT =可以判断，D 正确。

2. 对于理想气体，其内能与温度成正比。

则由题意可知，温度随体积的变化关系为一直线。

根据pV nRT =可知，C 正确。

3. 根据热力学第一定律Q E A =∆+，两个过程中，0E ∆>且相同，而12A A >，因此B 正确。

4. 根据题意：气体自由膨胀，0A =；容器密闭绝热，0Q =；根据热力学第一定律Q E A =∆+，可知0E ∆=。

即始末两个状态温度相同。

由pV nRT =可知，B 正确。

5. 根据图示有b c d T T T >>，所以D 正确。

6. 根据两种摩尔热容的定义，温度升高相同时，内能改变量相同，等容过程对外不作功，而等压过程作功，因此吸收热量就多。

所以C 正确。

7. 对于双原子分子，自由度5i =，吸收热量2722P i Q C dT RdT RdT +===；内能改变量522V i E C dT RdT RdT ∆===；因此对外作功A Q E RdT =-=。

所以D 正确。

8. 根据热力学第二定律，B 正确。

二、填空题1、等温2、2112)(V V V V a -，降低3、2))((1221V V P P -+，)(251122V P V P - 4、>，<，>5、从概率较小的客观状态向概率较大的客观状态（在P216页倒数第15行）； 状态的概率增大（在P216页倒数第11行）；6、放热，吸热7、268J ，732J8、不能，不可能超过理论效率1. 根据热力学第一定律Q E A =∆+，当0E ∆=（即等温过程）时，Q A =。

2. 气体膨胀对外作功221121212()V V V V a V V aA pdV dV V VV -===⎰⎰。

根据a pV nRT V ==可知膨胀时温度降低。

3. 对外作功就是P-V 图上曲线的面积，所以1221()()2P P V V A +-=；内能增量22115()2V E C T PV PV ∆=∆=-。