大学物理热力学定律练习题

第十一章 热力学第一定律习题

一、 填空、选择、思考题

1、 双原子理想气体，做等压膨胀，若气体膨胀过程从热源吸收热量700J ，则该气体对外做功为（ ）

A 350J B 300J C 250J D 200J

2、 在P-V 图(图1) 中，1mol 理想气体从状态A 沿直线到达B ，2v A =vB ，则此过程系统的功和内能变化的情况为（ ）

A A>0，∆E >0

B A

C A>0，∆E =0

2p p

O A B 图 1

3、 汽缸内有单原子理想气体，若绝热压缩使体积减半，问气体分子的平均速率变为原来速率的 倍？若为双原子理想气体又为 倍？

4、 某理想气体分别经历如图2所示的两个卡诺循环：Ι(abcd ) 和ΙΙ(a ′b ′c ′d ′) ，且两条循环曲线所围面积相等。设循环Ι的效率为η，每次循环在高温热源处吸收的热量为Q ，循环ΙΙ的效率为η′，每次循环在高温热源处吸收的热量为Q ′，则（ ）

A. ηQ ′;

C. η>η′, Q η′, Q >Q ′;

p

V

图 2

5、 试讨论理想气体在下述过程中，∆E ，∆T ，A 和Q 的正负；（1）图3(a)中的1-2-3过程；

（2）图3(b)中的1-2-3过程和1−2′−3过程。

V

图 3（a ） 图 3（b ）

6．一热机在两热源（T 1=400k ，T 1=300k ）之间工作，一循环过程吸热1800J ，放热800J ，作功1000J ，此循环可能实现吗？（ ）

A. 可能； B ．不可能；

C ．无法判断。

二、 计算题

1、 一系统从图4中的a 态沿abc 到达c 态时，吸收了350J 的热量，同时对外做126J 的功。

（1）如果沿adc 进行，则系统做功42J ，问这时系统吸收了多少热量？（2）当系统由c 态沿曲线ca 返回a 态时，如果是外界对系统做功84J ，问这系统是吸热还是放热？热量传递是多少？

图4

2、 一圆拄形汽缸的截面积为2. 5×10m ，内盛有0.01kg 的氮气，活塞重10kg ，外部大气压为1×10P a ，当把气体从300K 加热到800K 时，设过程进行无热量损失，也不考虑摩擦，问（1）气体做功多少？（2）气体容积增大多少？（3）内能增加多少？（4）平均平动动能增加多少？

3、实验用的一尊大炮炮筒长为3.66m ，内膛直径为0.152m ，炮弹质量为45.4kg ，击发后火药爆燃完全时炮弹已被推行0.98m ，速度为311m/s，这时膛内气体压强为2. 43×10P a 。设此后膛内气体做绝热膨胀，直到炮弹出口。求：（1）在这一绝热膨胀过程中气体对炮弹做功多

（2）炮弹的出口速度（忽略摩擦） 少？设γ=1. 2。85−22

4、 一定量的某种理想气体，开始时处于压强、体积、温度分别为p 0=1. 2×10P a ，6V 0=8. 31×10−3m 3，T 0=300K 的初态，后经过一等容过程，温度升高到T 1=450K ，再经过一等温过程，压强降低到p =p 0的末态，已知该理想气体的定压摩尔热容量和定容摩尔热容量之比C P 5（1）该理想气体的定压摩尔热容量C P 和定容摩尔热容量C V ；（2）=，求：C V 3

气体从始态变到末态的全过程中从外界吸收的热量。

5、 如图5所示，一定量理想气体做卡诺循环，热源温度T 1=400K ，冷却器温度T 2=280K ，设p 1=10×10P a ，V 1=10×10m ，V 2=20×10m ，求：（1）p 2、p 3、p 4及V 3、5−33−33

V 4；（2）一循环中气体做出的功；（3）自热源吸收的热量；（4）循环的效率(γ=1. 40) 。 p

V 2T 1)

3V 3T 2)

V

图5

6、一定量理想气体，经历如图 -6所示的循环过程，其中AB 和CD 为等压过程，BC 和DA 为绝热过程，已知T C =300K ，T B =400K ，（1）这循环为卡诺循环吗？为什么？（2）求此循环的效率。

图 6

第十一章 热力学第一定律习题答案

一、 填空、选择、思考题

1、（ D ）

2、（ C ）

3、，4、（ B ）

5、（1）∆T =∆E =0， Q

（2）∆E 0

6、（ B ）

二、 计算题

1、（1）Q =266J （2）Q =−308J ，系统放热。

2、（1）A =1. 48×10J

（2）∆V =1. 42×10m

（3）∆E =3. 7×10J

（4）平=2. 23×10J

3、（1）A =5×10J （2）v 2=563m /s

4、（1）C P =63−233353R , C V =R （2）Q =1. 35×104J 22

55、（1）P 2=0. 5×10P a ，

P 3=1. 43×105P a , V 3=48. 8×10−3m 3

P 4=2. 87×105P a , V 4=24. 4×10−3m 3（2） A =2. 1×103J

（3）Q 吸=6931. 4J

（4）η=30%

6、（1）此循环不为卡诺循环，卡诺循环是由两等温过程和两绝热过程组成。

（2）η=25%。