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1、 热学试题1-4及答案 热学模拟试题一一、 填空题1.lmol 的单原子分子理想气体，在1atm 的恒定压强下，从0加热到100， 则气体的内能改变了_J (普适气体常量R=mol -1k -1)。2.右图为一理想气体几种状态变化过程的p-v 图，其中MT 为等温线，MQ 为绝热线，在AM,BM,CM 三种准静态过程中： (1) 温度升高的是_ 过程； (2) 气体吸热的是_ 过程 3.所谓第二类永动机是指 _ ；它不可能制成是因为违背了_。 4.处于平衡状态下温度为T 的理想气体，kT 23的物理意义是 _.(k 为玻尔兹曼常量).5.图示曲线为处于同一温度T 时氦（原子量 4）、氖(原子量
2、20)和氩(原子量40)三种气体分子的速率分布曲线。其中：曲线(a)是_ 分子的速率分布曲线； 曲线(b)是_气分子的速率分布曲线； 曲线(c)是_气分子的速率分布曲线。6.处于平衡态A 的一定量的理想气体，若经准静态等体过程变到平衡态B ，将从外界吸收热量416 J ，若经准静态等压过程变到与平衡态B 有相同温度的平衡态C ，将从外界吸收热量582J ，所以，从平衡态A 变到平衡态C 的准静态等压过程中气体对外界所作的功为_。7. 一定量的某种理想气体在等压过程中对外作功为200J 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 。 8. 一定量的理想气
3、体，在p T 图上经历一个如图所示的循环过程（abcda ），其中ab ，cd 两个过程是绝热过程，则该循环的效率=_。9. 某种单原子分子组成的理想气体，在等压过程中其摩尔热容量为 ；在等容过程中其摩尔热容量为 ；在等温过程中其摩尔热容量为 ；在绝热过程中其摩尔热容量为 。10. 11. 理想气体由某一初态出发，分别做等压膨胀，等温膨胀和绝热膨胀三个过程。其中：等压膨胀过程内能 ；等温膨胀过程内能 ；绝热膨胀过程内能 。二、 选择题1.有一截面均匀两端封闭的圆筒，中间被一光滑的活塞分隔成两边，如果其中一边装有1克的氢气，则另一边应装入： （A ）161克的氧气才能使活塞停留在中央。 （B ）
4、 8克的氧气才能使活塞停留在中央。 （C ） 32克的氧气才能使活塞停留在中央。（D ） 16克的氧气才能使活塞停留在中央。 D 2.按经典的能均分原理，每个自由度上分子的平均动能是： （A ） kT ； （B ）kT 23； （C ）kT 21； （D ）RT 。 C 3.!4.有二容器，一盛氢气，一盛氧气，若此两种气体之方均根速率相等，则：P(atm)T(K)a bcd（A ） 它们的压强相同； （B ） 它们的密度相同； （C ） 它们的温度相同； （D ） 氢气的温度比氧气的高；（E ） 氧气的温度比氢气的高。 E 4. 在理想气体中，声速v 与温度T 的关系为：（A ） 2T v ；
5、 （B ） T v ；（C ）21T v ；（D ）（E ） 34T v ；（F ）41T v 。 C 5. 一密闭容器存有气体，其平均自由程为，当绝对温度降至原来一半，但体积不变，分子作用球大小不变，此时平均自由程为： （A ） 2； （B ） 2；（C ） ；（D ）21。 C 6. 某一热机每一循环吸入1Q 的热量，放出2Q 的热量，则热机效率为：（A ）121Q Q -=；（B ）121Q Q -；（C ） ;（D ）121Q Q Q +；（E ）12Q Q =。 A 7. 用p 和T 表示压强和温度，l 表示相变潜热，v 1和v 2分别表示两相比容，则克拉珀龙方程为：（A ） )(1
6、2v v T l dp dT -=；（B ） )(12v v T l dT dp -=；（C ） )(12v v l l dT dp -=；（D ）)(12v v Tl dT dp -=。 B 8. 设在一过程中，外界传给系统的热量Q ，系统内能的增量为U ，系统对外界作功W ，下列哪一个是正确的 （F ） Q U W +?=； （G ）Q U W -?=；（H ） :（I ）WQ U -=?；（J ）W U Q -?-=。 C 9. 质量一定的理想气体，从相同状态出发，分别经历等温过程、等压过程和绝热过程，使其体积增加一倍那么气体温度的改变(绝对值)在（B ） 绝热过程中最大，等压过程中最小
7、； （C ） 绝热过程中最大，等温过程中最小； （D ） 等压过程中最大，绝热过程中最小； （E ） 等压过程中最大，等温过程中最小。 D 10. 两个容器内盛有相同的理想气体，其压强和分子数相同，但容积和温度则不同，分别为和，现将这两个容器连通，则熵的变化与（A ）21T T +成正比； （B ）21T T 成正比； （C ） （D ）212214)(T T T T +成正比；（E ） ?+212214)(ln T T T T 成正比。 D 三、 计算题1.如图所示，C 是固定的绝热壁，D 是可动活塞，C 、D 将容器分成A 、B 两部分。开始时A 、B 两室中各装入同种类的理想气体，它们的
8、温度T 、体积V 、压强p 均相同，并与大气压强相平衡。现对A 、B 两部分气体缓慢地加热，当对A 和B 给予相等的热量Q 以后，A 室中气体的温度升高度数与B 室中气体的温度升高度数之比为5：3。（1）求该气体的定容摩尔热容C V 和定压摩尔热容C P 。 （2）B 室中气体吸收的热量有百分之几用于对外作功解:(1)对A 、B 两部分气体缓慢地加热,皆可看作准静态过程,两室内是同种气体,而且开始时两部分气体的P 、V 、T 均相等,所以两室的摩尔数M/也相同.A 室气体经历的是等容过程,B 室气体经历的是等压过程,所以A 、B 室气体吸收的热量分别为)(T T C MQ A V A-=)(T
9、 T C MQ B V B-=,已知B AQ Q =,由上式可得35=?=B A V p T T C C 因为C P =C V +R,代入上式得C V =3R/2, C P =5R/2(2)B 室气体作功为B T R MV P A ?=?=B 室中气体吸收的热量转化为功的百分比为%40=BQ A2.气缺内有一定量的氧气，（视为刚性分子的理想气体），作如图所示的循环过程，其中a b 为等温过程，b c 为等容过程，c a 为绝热过程，已知a 点的状态参量为P a 、V a 、T a ，b 点的容积V b =3V a ，求：（1）该循环的效率；（2）从状态b 到状态c ，氧气的熵变S 。 解：（1
10、）25RC V =4.15/21=+=a a a a ab a abV P V P V VRT Q 099.13ln ln =a a abc T T V V T 644.01=?=-a a ab V bc V P T T C Q 889.0)(-=-=%1.19=-=abbcab Q Q Q (2) 3ln lnaa abc V bc T VP T T C S -=? 3.一致冷机用理想气体为工作物质进行如图所示的循环过程，其中a b 、c d 分别是温度为T 2、T 1的等温过程，b c 、d a 为等压过程。试求该致冷机的致冷系数。解：在a b 过程中，外界作功为1221ln |P P R
11、T M mA =在b c 过程中，外界作功)(|121T T R M mA -=】在c d 过程中从低温热源T 1吸取的热量Q 2等于气体对外界作的功A 2，其值为12122ln P P RT M mA Q =在d a 过程中气体对外界作的功为)(122T T R M mA -=致冷系数为.VP P 212122112|T T T A A A A Q W -=-+=4.已知在三相点T=，冰融化为水时，熔解热L=80卡/克，?=-210TdQS S ，求千克的冰化为水时熵变。解：冰融化过程中。温度不变，即：T=。TQT dQ S S S =-=?21冰水 因mL Q =;K J TQS /100
12、6.33?=? 热学模拟试题一答案一、 填空题1. 31025.1? 3分2.CM BM 、 各1分 CM 1分3. 从单一热源吸热，在循环中不断对外作功的热机 2分热力学第二定律 2分4. 每个气体分子热运动的平均平动动能 3分5. 氩 1分|氖 1分 氦 1分6. J 166 3分7. 500 2分700 2分8. 25% 3分 9.R 25；R 23；0。 各1分 10. 增加；不变；减小。 各1分三、计算题1解:(1)对A 、B 两部分气体缓慢地加热,皆可看作准静态过程,两室内是同种气体,而且开始时两部分气体的P 、V 、T 均相等,所以两室的摩尔数M/也相同.【 A 室气体经历的是等
13、容过程,B 室气体经历的是等压过程,所以A 、B室气体吸收的热量分别为 )(T T C MQ A V A -=)(T T C MQ B V B -=已知B A Q Q =,由上式可得35=?=B A Vp T T C C 因为C P =C V +R,代入上式得C V =3R/2, C P =5R/2(2)B 室气体作功为B T R MV P A ?=?=B 室中气体吸收的热量转化为功的百分比为*%40=BQ A2 解：（1） 25RC V = 4.15/21=+= a a a a ab a abV P V P V VRT Q 099.13ln ln =a a abc T T V V T 644.01=?=-a a ab V bc V P T T C Q 889.0)(-=-=%1.19=-=abbcab Q Q Q (2) 3ln lnaa abc V bc T VP T T C S -=?3解：在a b 过程中，外界作功为1221ln |P P RT M mA = 在b c
