大学物理_热学_复习题..doc

大学物理热学试卷

一、选择题:

1、理三个容器A、B、C中装有同种想气体，其分子数密度〃相同，而方均根速率之比为 (以)\"2 ：(片)\"：(况广=1 ： 2 ： 4,则其压强之比I* ： pB - Pc为:(A) 1 ： 2 ： 4. (B) 1 ： 4 ： 8.

(C) 1 ： 4 ： 16.

(D) 4 ： 2 ： 1.

2、温度为『时，在方均根速率(i7)^±50m/s的速率区间内，氢、氨两种气体分子数占总分 子数的百分率相比较：则有(附：麦克斯韦速率分布定律:

2 A > y A / 、S/Z

△N 4( m } mv

N

=-T= exp

插 0kT) \\ 2kT

符号exp(。)，即e\".)

(A) (M/N)% > 0N / N)* (B) 心同摭广母小)土 (C) 0NjN* <妙/N*

(D) 温度较低时0N/N)土 >\"N)i

温度较高时0N/N)土 V(&V/N)N：

3. 气体在状态变化过程中，可以保持体积不变或保持压强不变，这两种过程

(A) 一定都是平衡过程. (B) 不一定是平衡过程.

(C) 前者是平衡过程，后者不是平衡过程. (D) 后者是平衡过程，前者不是平衡过程. 4. 在下列说法

[b ]

(1) 可逆过程一定是平衡过程. (2) 平衡过程一定是可逆的. (3) 不可逆过程一定是非平衡过程. (4) 非平衡过程一定是不可逆的.

中，哪些是正确的？ (A) (1)、⑷.

(B) (2)、(3).

(C) (1)、(2)、(3)、(4). (D) (1)、(3).

[ a ]

5. 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,己知h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，⑵ 过程中放热. (B) (1)过程中放热，⑵ 过程中吸热. (C) 两种过程中都吸热. (D) 两种过程中都放热.

[b ]

6. 有两个相同的容器，容积固定不变，一个盛有氨气，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，如果使氨 气也升高同样的温度，则应向氨气传递热量是：

(A) 6 J. (C) 3 J.

(B) 5 J. (D) 2 J.

[ c ]

7. 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5,和S2,则二者的大小关系是：

(A) Sj>S2. (B) S\\ = S» (C) 5,<52.

(D)无法确定.

[b ]

8、一定量理想气体经历的循环过程用V-T曲线表示如图.在此循环过程中，气体从外界吸 热的过程是

(B) B—C.

(C) C-A. (D) B—C 和 B-C. [a ]

9、“理想气体和单一热源接触作等温膨胀时，吸收的热

量全部用来对外作功. ”对此说法，有如下几种评论，哪种是正确的？

(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.

[c ]

10、如图，一定量的理想气体，由平衡状态A变到平衡状态B(PA = PB)，则无论经过的是什 么过程，系统必然

(A)对外作正功. (C)从外界吸热. 二、填空题

11、某容器内分子数密度为每个分子的质量为3 X 10 27 kg,设其中1/6分子 数以速率〃 =200m/s垂直地向容器的一壁运动，而其余5/6分子或者离开此壁、或者平 行此壁方向运动，且分子与容器壁的碰撞为完全弹性的.则

(1) 每个分子作用于器壁的冲量^P =； (2) 每秒碰在器壁单位面积上的分子数％ =；

(B)内能增加.

(D)向外界放热.

[b ]

(3) 作用在器壁上的压强p=・

12、 一气体分了的质量可以根据该气体的定体比热来计算.氯气的定体比热内 =0.314 kJ • kg-1 - K-1,则氯原了的质量〃?=.(波尔兹曼常量 4=1.38X 10-23 J/K) 13、 在无外力场作用的条件下，处于平衡态的气体分了按速度分布的规律，可用 _______________ 分布律来描述.

如果气体处于外力场中，气体分了在空间的分布规律，可用 分布律来描述. 14、 一定质量的理想气体，先经过等体过程使其热力学温度升高一倍，再经过等 温过程使其体积膨胀为原来的两倍，则分了的平均自由程变为原来的 倍. 15、

比热为4.2 J/g-K .有1 kg的水放在有电热丝的开口、 桶内，如图所示.已知在通电使水从30 °C升高到80 °C的过程中， 电流作功为4.2X105J,那么过程中系统从外界

二3 E纪

水的定压° 吸收的热量Q =・ 16、常温常压下，一定量的某种理想气体(其分子可视为刚性分子，自由度为，)，在等压过程 中吸热为。，对外作功为W,内能增加为AE,贝ij

W/Q=

△E]Q=

17、刚性双原了分了的理想气体在等压下膨胀所作的功为W,则传递给气体的热 量为

18、有u摩尔理想气体，作如图所示的循环过程acba,其中。g为半圆弧，。为等压线, p,=2p“・令气体进行o-b的等压过程时吸热。沥，则在此循环过程中气体净吸热量

Qab-（填入：＞，V 或=）

19、由绝热材料包围的容器被隔板隔为两半，左边是理想气体，右边真空.如果 把隔板撤去，气体将进行白由膨胀过程，达到平衡后气体的温度（升 高、降低或不变），气体的炳（增加、减小或不变）. 三、计算题

20. 水蒸气分解为同温度T的氢气和氧气

mo -H9+-O7 ~ ~ 2 ~

时，1摩尔的水蒸气可分解成1摩尔氢气和上摩尔氧气.当不计振动自由度时，求此过程中

2

内能的增量.

当氢气和氮气的压强、体积和温度都相等时，求它们的质量比哗旦和内能比

M（He）

马里・（将氢气视为刚性双原子分子气体） E（He）

22. 一氧气瓶的容积为V,充了气未使用时压强为pi，温度为7；；使用后瓶内氧气的质量减 少为原来四匚羊，其压强降为内，试求此时瓶内氧气的温度兀・及使用前后分子热运动平均 速率之比％/v2・

23. 有1 mol刚性多原子分子的理想气体，原来的压强为l.Oatm,温度为27°C,若经过一绝 热过程，使其压强增加到16 atm.试求：

（1）

（2） （3）

气体内能的增量；

在该过程中气体所作的功； 终态时，气体的分子数密度.

21.

(1 atm= 1.O13X1O5 Pa,玻尔兹曼常量 ^=1.38X IO23 J K】,普适气体常量 /?=8.31 J-moF1-K'1 ) 氮气的温度改变多少？

24. 气缸内贮有36 g水蒸汽(视为刚性分子理想气体), 经沥c、S循环过程如图所示.其中。一队c—d为等 体过程,b—c为等温过程，h 为等压过程.试求:

(1) d-ci过程中水蒸气作的功Ws (2) ci—b过程中水蒸气内能的增量 (3) 循环过程水蒸汽作的净功W (4) 循环效率〃

(注：循环效率77= WH W为循环过程水蒸汽对 外

作的净功，0为循环过程水蒸汽吸收的热量，1 atm= 1.O13X1O5 Pa

大学物理热学答卷

一、 选择题：CCBABCBACB 二、 填空题

11、 1.2X10kgm/s

-X 1028 3

3

4X 10 Pa

-24

12、 6.59X 10-26 kg

13、

麦克斯韦 玻尔兹曼

14、 2 15、 -2.1X10 J

参考解：如果加热使水经历同样的等压升温过程，应有

Q/ =AE+WZ =mc(T2-T})

5

可知 现

在

通

电

△厅=,位(了2—71) -W7 使

水

经

历

等

压

升

温

过

程

，

则

应

有

•.・

Q=^E+W/ —W 电

5

・・・

Q= mc（T2-T｝） —W 电=-2.1X10 J

i 1Z 2

lo. ---------- ---------------------------------------------------

17. 18.

19. 三、计算题

20. 21. 22-

23.

/ + 2 ，+ 2 -IV

7 2 <

不变

增加

解：当不计振动自由度时，H2O分子,H2分子,02分子的自由度分别为

6,5,5.

1 mol H2O 内能 E】=3RT E2=^RT.

故内能增量

AE = （l + -2 2

）-RT-3RT =（3 /4）7?T.

解:

^（HPV=2^LRT和T（H；）RT 2L M（He）顽

血）顼％）顽=2 = 1

M（He）\"M（He）mol\"4\"2 ,

£（H2）= W ?RT 和.（He）= M（He）钓直 _ ^

（H2）inol 2

M（He）瑚 2

E（H2）^5A/（H2）/M（H2）mo| E（Hc）\"3A/（He）/M（He）mol M（H2） _ M（He）

（P、v. r均相同）,

M（H2）moI = M（He）mol

E（H2） = 5

E（He）~3 *

解:

pW=vRT\\

p^V— ~ vRT? T2=2 T\"pi

2P2

解：（1）:刚性多原子分子 i = 6,

y = —— = 4/3

TKPJ PV =600 K

AE = (M / Mnw/)- Z7?(T2 - T,) = 7.48 x 103 J

(2)・.•绝

w=— △£'=—7.48xl()3 J (外界对气体作功) 热

/?2= 〃 kT2

n =p2 /(kT2 )=1.96x1026 个/n?

24.解:水蒸汽的质量M=36XW3kg

水蒸汽的摩尔质量也引=18X10-3 kg, i = 6

(1) W妒 p.V -虬)=—5.065xl()3 J

(2) ^Eah=(M/Mmol )(i/2)R(Th-Ta)

=(i/2)Va(Pb— Pa)

=3.039 X 104 J T.=—此一= 914 K

Whc= (M /Mmol )RTMVC/Vh) =1.05xl04 J

净功 W=Wbc+Wda=5.47Xl()3 J 0=0油+0 尸△氏泊+W如=4.09x104 J

〃二 W/0 二 13%

2 分 2 分 2分 3 分

2分

2分

3分

3分