《大学物理学》热力学基础练习题Word下载.docx
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，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（）
p
绝热等温
绝热
等体
等温
绝热
等
（）
B
等压
绝热绝热
体
O
C
D
（A）绝热线应该比等温线陡，（B）和（C）两条绝热线不能相交】
热力学基础-1
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。
【卡诺热机的效率为
T
，
W
Q
，可求得
300
150%
600
，则WQ1000J】
13-6．根据热力学第二定律（）
（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）任何过程总是沿熵增加的方向进行。
【（A）正确；
（B）少“不引起其他变化”；
（C）想想空调和冰箱热量；
（D）少“孤立系统”条件】
7．如图所示为一定量的理想气体的p—V图，由图可得出结论（）
（A）ABC是等温过程；
（B）
TAT；
3
（atm
A
）
（C）
（D）
TAT。
等温线是一条有关原点对称的反比例函数曲线】
O123
V（103m）
13--2．对于室温下定体摩尔热容2.5
CR的理想气体，在等压膨胀的情况下，系统对外
做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。
M
【提示：
等压膨胀吸热为（）
QCRT
，内能变化为
ECT
mol
，所以，功为
WRT
mol
，则1
Q3.5
】
13-9．气缸内储有2.0mol的空气，温度为27℃，若使空气的体积等压膨胀到原来的3倍，
则因为空气而对外界所作的功为（）
（A）897J；
（B）4986J；
（C）9972J；
（D）14958J。
VV
等压膨胀对外功为WRT，而等压变化满足盖?
吕萨克方程12
TT
12
，可求出
T2900K，
则W28.316009972J】
10．一定量的理想气体，处在某一初始状态，现在要使它的温度经过一系列状态变化后回到
初始状态的温度，可能实现的过程为（）
（A）先保持压强不变而使它的体积膨胀，接着保持体积不变而增大压强；
（B）先保持压强不变而使它的体积减小，接着保持体积不变而减小压强；
（C）先保持体积不变而使它的压强增大，接着保持压强不变而使它体积膨胀；
（D）先保持体积不变而使它的压强减小，接着保持压强不变而使它体积膨胀。
热力学基础-2
（A）选项温度一直升高，（B）选项温度一直降低，（C）选项温度一直升高】
11．气体的定压摩尔热容
C大于定体摩尔热容CV，其主要原因是（）
P
（A）膨胀系数不同；
（B）温度不同；
（C）气体膨胀需作功；
（D）分子引力不同。
CCR的原因是定压时气体膨胀做功，但定体时气体体积不变不做功】
PV
12．压强、体积和温度都相同（常温条件）的氧气和氦气在等压过程中吸收了相等的热量，
它们对外作的功之比为（）
（A）1:
1；
（B）5:
9；
（C）5:
7；
（D）9:
5。
双原子分子的氧气在等压过程中吸收热量为
M5
Q（RR）T
OO
22
，单原子分子的氦气在
等压过程中吸收热量为
M3
HeHe
，当
QQ时，
OHe
TT，即
OHe
He
5
7
而
，所以
75
RTRT
WQET
OOOO
2222
53
HeHeHeHe
13．一摩尔单原子理想气体，从初态温度
T、压强p1、体积V1，准静态地等温压缩至体积
V，外界需作多少功？
（）
（A）
RT1ln；
（C）p1（VV）；
21
p2VpV。
211
等温过程做功为
MRT
WdV
VMV
14．对于理想气体系统来说，在下列过程中，那个过程系统所吸收的热量、内能的增量和对
外做功三者均为负值（）
（A）等容降压过程；
（B）等温膨胀过程；
（C）等压压缩过程；
（D）绝热膨胀过程。
等容过程不做功，等温过程无内能的增量，绝热过程无热量传递，等压压缩过程系统对外作负功，
温度降低，向外放热】
13-15．如图所示，一定量的理想气体经历ACB过程时吸热700J，则经历ACBDA过程时吸
热为（）
p/（10Pa）
（A）700J；
（B）700J；
4
（C）500J；
（D）500J。
1
∵
PVPVTTAB
，∴，表明、两位置等温，
AB
AABB
E
等温过程无内能的增量；
BD为等容过程，不做功，吸收热
量全部使得内能增加；
DA为等压过程，放出热量，对外做
33
V/（10m）
负功，同时内能减少，对外做的负功为（）1200
WPVVJ；
∴理想气体经历BDA过程内能不
DAAAD
热力学基础-3
变，对外做的负功为1200J，由QEW知Q1200J，则Q1200700500J】
BDAACBDA
13--3．“理想气体和单一热源接触做等温膨胀时，吸收的热量全部用来对外做功”。
对此说
法，有以下几种评论，哪个正确？
（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。
热力学第二定律强调的是“,循环工作的热机,”】
17．在PV图上有两条曲线abc和adc，由此可以得出以下结论：
（A）其中一条是绝热线，另一条是等温线；
（B）两个过程吸收的热量相同；
b（C）两个过程中系统对外作的功相等；
d
c
（D）两个过程中系统的内能变化相同。
只有内能是状态量】
p18．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和
S，则两者的大小关系为：
SS；
（B）
（D）无法确定。
由于理想气体卡诺循环过程的另两条是等温线，所以两者
S
O内能变化相同；
绝热过程无吸放热量，所以功为内能变化的负值，相等】
13--4．关于可逆过程和不可逆过程有以下几种说法：
（1）可逆过程一定是准静态过程；
（2）准静态过程一定是可逆过程；
（3）对不可逆过程，一定找不到另一过程使系统和外界同时复原；
（4）非静态过程一定是不可逆过程。
以上几种说法，正确的是：
（A）
（1）
（2）（3）；
（B）
（2）（3）（4）；
（C）
（1）（3）（4）；
（D）
（1）
（2）（3）（4）。
13--5．一绝热容器被隔板分为两半，一半是为真空，一半为理想气体，
若抽去隔板，气体将自由膨胀，达到平衡后（）
（A）温度不变，熵增加；
（B）温度升高，熵增加；
（C）温度降低，熵增加；
（D）温度不变，熵不变。
【见书P246页例4，气体自由膨胀不对外做功，气体的内能也没有改变，所以温度不变；
但气体自由膨胀
后，不可能自发的回到原始的一半是真空状态，所以熵增加】
二、填空题
1．有1mol刚性双原子分子理想气体，在等压膨胀中对外做功W，则其温度变化
T；
从外界吸收的热量
Q。
热力学基础-4
【双原子分子内能变化为
ERT，等压膨胀中吸热为
QRRT，则由热力学第一定律，
WRT，而1，有TW/R；
Q7W/2】
2．有1mol单原子分子理想气体，
B（p，V，T）
222
从状态
A（p，V，T）变化至状态
111
B（p，V，T），如图所示，
A（p，V，T）
OV
则此过程气体对外做功W；
吸收热量Q。
【气体对外做功可由pV图的梯形面积求出，有W=
（pp）（VV）；
单原子分子内能变化为
1221
ERTT，再由热力学第一定律，QWE
13
（）（）（）
ppVVRTT】
122121
313--7．如图所示，一定量理想气体经历一循环过程，则该气体在
循环过程中吸热和放热的情况是：
1T
1→2过程：
，2→3过程：
，3→1过程：
。
【提示，注意到给出的是VT图，所以1→2过程是等压膨胀，系统吸热并对外做功，内能增加；
2→3
过程是等容降温，不做功，内能减少，系统放热；
3→1过程是等温压缩，系统做负功，内能不变，系统放
热】
4．如图所示，一理想气体系统由状态a沿acb到达状态b，系统吸收热量
b
350J，而系统做功为130J。
（1）经过过程adb，系统对外做功40J，则系统吸收的热量Q1=。
d
（2）当系统由状态b沿曲线ba返回状态a时，外界对系统做功为60J，则
V
系统吸收的热量Q2=。
【内能为状态量，与过程无关，则a到b的内能变化与路径无关，由热力学第一定律QWE，可得：
EJ。
（1）
220
QJJ260J；
（2）
140220
QJJ280J】
260（220）
13-8．如图所示，一定量的空气由状态A沿直线AB变化到状态B，则此过程气体所作的功
W。
A【如上题，气体对外做功可由pV图的梯形面积求出，
WPPVV150J】
（）（）
ABBA
34
13-13．一压强为
10Pa，体积为
10m的氧气自27℃加热到127℃，
（1）若保持压强不
变，需要热量为，对外作功为；
（2）若保持体积不变，需
要热量为；
，对外作功为。
热力学基础-5
【由PVRT可求出氧气的mol数为
PV
1010
RT300R
。
内能变化为
i
ERT，有
i10105
ERTJ；
等压过程Q（CR）T有
10083.3
23002
10107
Q116.7J，利用QWE知
100WQE33.4J。
P
3002
等容过程气体不对外做功，而内能是温度的单值函数，∴
QE83.3J，W0】
13-18．如图，使1mol的氧气
（1）由A等温地变到B，
（1）氧气所作的功W1=焦耳，
P/（10Pa）
吸收热量Q1=焦耳；
（2）由A等体地变到C，再由C等体地变到B，
氧气所作的功W2=焦耳，
V/（0.02m）
吸收热量Q2=焦耳。
O12
【
（1）等温过程内能变化为0，做功
BB
WRTPV
1lnln
AA
4000ln2，由QWE知
吸收的热量
Q4000ln2；
A→C等容过程，气体不对外做功，温度降低，内能减少，对外放热；
C→B
等压过程，温度升高变回原来的数值，气体吸热膨胀对外作功，∴A→C→B内能不变，对外作功为C→B
的等压过程：
W2PB（VBVA）100.022000J，Q2W22000J】
13-21．1mol的氢气在温度为300Κ，体积为0.025m
的状态下经过一个热力学过程变为原
来体积的两倍，
（1）若热力学过程是等压膨胀，氢气吸收的热量
Q，对外
作功
W；
（2）若热力学过程是等温膨胀，氢气吸收的热量
（3）若热力学过程是绝热膨胀，氢气吸收的热量Q。
【
（1）等压过程（）7
QCRTRT，而等压过程又满足
，∴2
TT
（1）T
有
QRT8725.5J，∵内能变化为
P1
ERT所以
WRT2493J；
（2）等温过程E0，2
QWRTln
VV1
2493ln2J；
（3）绝热过程与外界不交换热量，Q0】
9．如图所示，容器中间为隔板，左边为理想气体，右边为真空。
今突然抽去隔板，则系统对外作功W。
【气体自由膨胀不对外做功，气体的内能也没有改变，∴W0】
10．有摩尔理想气体，作如图所示的循环过程acba，
其中acb为半圆弧，ba为等压过程，
pc2p，在此
循环过程中气体净吸收热量为QvC（TT）。
pba
热力学基础-6
（填：
、或）。
【填：
acb过程为吸收热量
Q并对外做功，内能增加，ba的等压过程为放出
Q2vCp（TbTa）
的热量，内能降低。
QQQW，为半圆面积，由图可见，
abVV围成的矩形面积大于半圆面积】
11．一可逆卡诺机的高温热源温度为127℃，低温热源温度为27℃，其每次循环对外做的净
功为8000J。
则此热机的效率为，从高温热源吸收的热量。
今维持低温热
源温度不变，提高高温热源的温度，使其每次循环对外做的净功为10000J，若两个卡诺循
环都工作在相同的两条绝热线之间。
则第二个热循环机从高温热源吸收的热量，
其效率为，高温热源的温度为。
可逆卡诺机的效率为
，可求第一个空；
同时，热机的效率为
，可求第二
个空。
在同样的绝热线之间，它们的总热量相等，所以第三个空与第二个空相同；
再利用
可求第
四个空，不说你也知道怎样求第五个空。
25%，32000J，32000J，31.25%，436K（163C）】
13--9．某人每天大约向周围环境散发
6
810J热量，若该人体温为310K，周围环境温度为
300K，忽略该人每天进食带到体内的熵，则他每天的熵变为
JK；
周围环境
每天的熵变为
该人与环境每天的总熵变为
JK。
从熵变的单位可判断熵变的公式为
所以
人
（因为人放出热量，取负值），
环境
环境
（因为环境吸收热量，取正值），
总
QQ
人环境
42
2.5810，2.6710，910】
三、计算题
13-14．如图所示，系统从状态A沿ABC变化到状态C的过程中，外
界有326J的热量传递给系统，同时系统对外作功126J。
当系统从状态
C沿另一曲线CA返回到状态A时，外界对系统作功52J，则此过程中系统
是吸热还是放热？
13-17．空气由压强为
1.5210Pa，体积为
5.110m的状态等温膨胀到压强为
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