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1、单元习题热学模块一、 判断题:1、 只有处于平衡状态的系统才可用状态参数来表述。( )2、 温度是标志分子热运动激烈程度的物理量,所以某个分子运动越快,说明该分子温度越高。( )3、 某理想气体系统内分子的自由度为i,当该系统处于平衡态时,每个分子的能量都等于。( )4、 单原子分子的自由度为3,刚性双原子分子的自由度为5,刚性多原子分子的自由度为6。( )5、 理想气体物态方程中,n代表物质的量。( )6、 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,则它们的温度、压强都相同。( )7、 两种理想气体温度相等,则分子的平均平动动能不一定相等。( )8、 对给定
2、理想气体,其内能只是温度的函数。( )9、 热力学第一定律是能量转换和守恒定律,所以凡是满足热力学第一定律的热力学过程都能够实现。( )10、 可逆过程一定是准静态过程,反之亦然。( )11、 热力循环过程中只要给出高温热源的温度和低温热源的温度,都可以用公式来计算热机效率。( )12、 循环输出净功越大,则热效率越高。( )13、 可逆循环的热效率都相等。( )14、 不可逆循环的热效率一定小于可逆循环的热效率。( )15、 从增加内能的角度来说,作功和热传递是等效的,在本质上无差别。( )16、 不可逆过程是不能回到初态的热力过程。( )17、 热机的循环效率不可能大于1。( )18、 气
3、体膨胀一定对外做功。( )二、 计算题1、 一容器内储有氧气,其压强为,温度为27。求:(1)分子数密度;(2)氧分子质量;(3)氧气密度;(4)分子的平均平动动能;(5)分子间的平均距离。解:(1)(2)(3)(4)(5) 2、一定质量的热力学系统,经历了由所列的4个过程组成的循环,请填充下表中空缺的数据。过程Q/kJW/kJE/kJ1-2013902-303953-40-10004-10解题思路:完成本题目主要根据热力学第一定律:系统从外界吸收的热量,一部分使系统的内能增加,另一部分使系统对外界作功。其数学表达式为: 。另外还要明确内能是状态量,只要始末状态确定,无论经历什么热力学过程,内
4、能都具有确定的值,内能的增量都相同。过程Q/kJW/kJE/kJ1-21390013902-30395-3953-4-10000-10004-10-553、四冲程汽油内燃机的工作循环称为奥托(OTTO)循环。 设用理想气体作为工作物质, 进行如图1所求的循环过程。其中ab为绝热压缩过程,bc为等体升压过程,cd为绝热膨胀过程,da为等体降压过程,试求循环的效率,并用压缩比V1/V2表示。解:求出整个循环过程中吸热Q1和放热Q2,便可求出该循环效率, 该循环只在等体过程中有热交换。POVV2V1Q1Q2abcdbc为等体升压过程,吸热为: 图1da为等体降压过程,放热为: 循环效率为: 又因ab
5、,cd为绝热过程, 所以有: 由此得 因而 4、一卡诺热机在1000K和300K的两热源之间工作,如果 (1)高温热源提高为1100K;(2)低温热源降低为200K,从理论上说,热机效率各可增加多少?为了提高热机效率哪一种方案为好?解:该卡诺热机在1000K和300K的两热源之间工作,高温热源提高为1100K:,效率提高:低温热源降低为200K: ,效率提高:提高热机效率降低低温热源温度的方案为好。5、如图2所示为一理想气体循环过程,其中ab,cd为绝热过程,bc为等压过程,da为等体过程,已知Ta、Tb、Tc和Td以及气体的热容比,求循环效率。OVpabcd图2解:bc过程:放热 da过程:吸热