工科物理大作业11-热力学
1111 热力学班号 学号 姓名 成绩一、选择题（在下列各题中，均给出了4个~6个答案，其中有的只有1个是正确答案，有的则有几个是正确答案，请把正确答案的英文字母序号填在题后的括号内）1. 在下列说法中，正确的是： A ．物体的温度愈高，则热量愈多； B ．物体在一定状态时，具有一定的热量； C ．物体的温度愈高，则其内能愈大；D ．物体的内能愈大，则具有的热量愈多。
（C ）[知识点] 内能和热量的概念。
[分析与解答] 内能是物体内部所有分子的热运动动能和分子间相互作用势能的总和，是系统状态（或温度）的单值函数，系统的温度愈高，其内能愈大。
热量是由于系统与外界温度不同而进行的传热过程中所传递的能量的多少，同样温差情况下，不同的传热过程其热量不同，热量是过程量，不是状态的函数。
作功与传热可以改变系统的内能，若系统状态不变（内能也不变），就无需作功与传热，功与热量不会出现。
2. 在下列表述中，正确的是：A ．系统由外界吸热时，内能必然增加，温度升高；B ．由于热量Q 和功A 都是过程量，因此，在任何变化过程中，（Q ＋A ）不仅与系统的始末状态有关，而且与具体过程有关；C ．无摩擦的准静态过程中间经历的每一状态一定是平衡状态；D 能增量为T C Mm E m p ∆=∆,。
（C ）[知识点] 热量、作功和内能的概念。
[分析与解答] 根据热力学第一定律E A Q ∆+=，系统由外界吸热时，可以将吸收的热量全部对外作功，内能不变，等温过程就是这种情况。
系统所吸收的热量和外界对系统做功的总和为系统内能的增量，内能的增量仅与系统始末状态有关，而与过程无关。
准静态过程就是在过程进行中的每一个状态都无限地接近平衡态的过程。
由于准静态过程是无限缓慢的，无摩擦的（即无能量耗散），则各中间态都是平衡态。
无论何种过程，只要温度增量T∆相同，内能增量均为T R Mm i E ∆=∆2T R C Mm m V ∆=1，与过程无关。
3. 一定量某理想气体，分别从同一状态开始经历等压、等体、等温过程。
若气体在上述过程中吸收的热量相同，则气体对外做功最多的过程是：A ．等体过程； B. 等温过程；C. 等压过程；D. 不能确定。
（B ）[知识点] 热力学第一定律在等值过程中的应用。
[分析与解答] 设在等压、等体和等温过程吸收的热量为0Q ，则 等压过程 T R i T C Q m p ∆+=∆=2210νν0022Q i Q T R V p A p <+=∆=∆=ν等体过程 0=Q A ，吸收的热量全部用于增加的内能 等温过程 0=T A ，吸收的热量全部用于对外做功由热力学第一定律E A Q ∆+=知，等压过程，气体吸收来的热量既要对外做功，又要使内能增加；等体过程，气体不对外做功，吸收的热量全部用于增加内能；等温过程，气体吸收的热量全部用于对外做功。
因此，当吸收的热量相同时，等温过程对外做功最多。
4. 如图11-1所示，一定量理想气体从体积V 1膨胀到V 2，ab 为等压过程，ac 为等温过程，ad 为绝热过程，则吸热最多的是：A ．ab 过程； B. ac 过程；C. ad 过程；D. 不能确定。
（A ）pOVV 1V 2图11-1E图11-2图11-3[知识点] 热力学第一定律的应用。
[分析与解答] 由热力学第一定律E A Q ∆+=知在ab 等压过程中， 21V abV p S A =，0>∆a b E 21V abVp p S A Q =>在ac 等温过程中，21V acV T S A =，0=∆E21V a c V T T S A Q ==在ad 绝热过程中，0=Q 由图知，2121V acV V abVS S >，即0>>T p Q Q ，则ab 过程吸热最多。
5. 某理想气体状态变化时，内能随压强的变化关系如图11-2中的直线ab 所示，则a 到b 的变化过程一定是：A ．等压过程；B ．等体过程；C ．等温过程；D ．绝热过程。
（B ）[知识点] E -p 图分析。
[分析与解答] 理想气体的内能为 pV i RT i M m E 22==只有当恒量=V 时，E 和p 才成线性关系，故ab 过程为等体过程。
6. 如图11-3所示，理想气体卡诺循环过程中两条绝热线下面的面积分别为S 1和S 2，则A ．S 1 > S 2；B ．S 1 < S 2；C ．S 1 ＝ S 2；D ．无法确定。
（C ）[知识点] 卡诺循环概念，热力学第一定律在绝热过程中的应用。
[分析与解答] 如图11-3所示，理想气体卡诺循环过程中两条绝热线下面的面积1S 表示绝热膨胀过程系统对外界所作的功，2S 表示绝热压缩过程外界对系统所作的功。
绝热膨胀过程，0=Q ，系统对外界所作的功等于系统内能的减少。
图11-4()02A 12<-=∆-=T T R i M m E绝热压缩过程，0=Q ，外界对系统所做的功等于系统内能的增加。
()02A 12>-=∆=-T T R i M m E比较可知，绝热膨胀过程系统对外界做功与绝热压缩过程外界对系统做功数值相等，则 21S S =7. 某理想气体分别进行了如图11-4所示的两个卡诺循环Ⅰ)(abcda 和Ⅱ)(a d c b a '''''，已知两低温热源的温度相等，且两循环曲线所围面积相等，设循环Ⅰ的效率为η，从高温热源吸热Q ，循环Ⅱ的效率为η'，从高温热源吸热Q '。
则A ．ηη'<，Q Q '<； B. ηη'>，Q Q '<；C ．ηη'<，Q Q '>； D. ηη'>，Q Q '>。
（C ）[知识点] 1121Q A T T η=-=卡。
[分析与解答] 两循环曲线所围面积相等，表示两循环过程对外做的净功相等。
两个卡诺循环的效率为 121T T η-=， 121T T η''-='由于22T T '=，11T T '<，则ηη'<。
再根据热机效率的定义有 吸Q A η=，吸Q A η''='由于两循环过程对外做的净功相等 A A '=，ηη>'，则 Q Q <'。
8. 在热力学系统中，若高温热源的温度为低温热源温度的n 倍，以理想气体为工作物质的卡诺机工作于上述高、低温热源之间，则从高温热源吸收的热量与向低温热源放出的热量之比为：A.nn 1+； B.nn 1-； C. n ； D. 1-n 。
（C ）[知识点] 121211T T Q Q η-=-=。
[分析与解答] 对于卡诺循环有 121211T T Q Q η-=-=若 21nT T =，12111Q Q nη-=-=则从高温热源吸收的热量1Q 与向低温热源放出的热量2Q 之比为n Q Q =219. 在下列有关热力学过程进行的方向和条件的表述中, 正确的是： A. 功可以全部转化为热量，但热量不能全部转化为功；B. 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； C ．对封闭系统来讲，自发过程总是按系统熵值增加的方向进行；D ．对封闭系统来讲，其内部发生的过程，总是由概率小的宏观态向概率大的宏观态进行；E. 不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程；F. 一切自发过程都是不可逆的。
（C 、D 、F ）[知识点] 热力学第二定律的概念。
[分析与解答] 热力学第二定律指出了热传导过程和热功转换过程的不可逆性，表述中强调的是“热量不能自动地从低温传到高温”和“热量不可能完全变为有用功而不产生其他影响”，例如等温膨胀，热可以完全转变为功。
自然界中自发的热力学过程都是不可逆过程；不可逆过程可以反向进行，但系统与外界无法复原；不可逆过程是一个由热力学概率小的状态向热力学概率大的状态转变的过程；孤立系统中的一切自发宏观过程总是沿着熵增大的方向进行。
10. 某理想气体的初始温度为T ，初始体积为V 。
气体取3个可逆过程构成一循环：绝热膨胀到2V ；等体过程到温度T ；等温压缩到初始体积V ，如图11-5所示，则下列叙述中正确的是：A ．在每个过程中，气体的熵不变；B ．在每个过程中，外界的熵不变；图11-6C ．在每个过程中，气体和外界的熵的和不变；D ．整个循环中，气体的熵增加。
（C ）[知识点] 熵增加原理的理解。
[分析与解答] 由题意知，图中的3个过程为可逆过程，即该循环也是可逆过程。
由熵增加原理知，孤立系统中的可逆过程，其熵不变。
则把气体和外界构成孤立体系，在以上3个可逆过程中，气体和外界的熵的和不变。
在图11-5中，理想气体可逆等温压缩时，气体0<∆S ，而外界0>∆S ；在整个循环中，气体0=∆S 。
二、填空题1. 试说明下列热力学规律的物理意义是：热力学第零定律： 为定义温度概念提供了实验基础 ； 热力学第一定律： 包括热量在内的普遍能量守恒与转化定律 ； 热力学第二定律： 指明了热力学过程的方向性和条件 ； 热力学第三定律： 指出0K 是低温极限 ； [知识点] 热力学定律的意义。
2. 一系统由如图11-6所示的a 状态沿acb 路径到达b 状态，有335J 的热量传入系统，而系统对外作功126J 。
（1）若系统沿adb 路径由a 到b ，对外作功42J ，则传入系统的热量=Q 251 J 。
（2）若系统由b 状态沿曲线bea 返回a 状态，外界对系统作功为84J ，则系统吸收热量Q ＝ －293 J 。
[知识点] 热力学第一定律的应用与计算[分析与解答] （1）由热力学第一定律，得acb 过程内能的增量为J 209126335=-=-=∆acb acb ab A Q Eadb 过程，系统的E ∆不变，则传入系统的热量为J 25142209=+=+∆=a db a b a db A E Q （2）系统由b 沿bea 返回a 时，温度降低，内能减少，则J 209-=∆-=∆a b ba E E ，而已知J 84-=bea A ，则系统吸收的热量为VVpp(a)(b)图11-7J 29384209-=--=+∆=bea ba bea A E Q3. 某理想气体分别经历了如图11-7(a)和图11-7(b )中的各过程，试判断在各过程中系统的内能增量∆E ，作功A 和传递热量Q 的正负（用符号＋，－，0表示），并填于下表中：[知识点] E ∆、A 、Q 符号分析与过程分析。
[分析与解答] 图11-7(a)中的a →d 过程，等压膨胀过程，d a T T <，0>∆T ，0>∆E ；a d V V >，0>∆V ，0>A ；A E Q +∆=，0>Q 。
练习册 第11章《热力学基本原理》答案
第11章 热力学基本原理一、选择题1(A)，2(A)，3(C)，4(D)，5(C)二、填空题(1). 不变，增加(2). 在等压升温过程中，气体要膨胀而对外作功，所以要比气体等体升温过程多吸收一部分热量.(3). 500，700 (4). 11+=w η (或11-=ηw ) (5). 功变热，热传递三 计算题1. 一定量的单原子分子理想气体，从初态A 出发，沿图示直线过程变到另一状态B ，又经过等容、等压两过程回到状态A ．(1) 求A →B ，B →C ，C →A 各过程中系统对外所作的功W ，内能的增量∆E 以及所吸收的热量Q ．(2) 整个循环过程中系统对外所作的总功以及从外界吸收的总热量(过程吸热的代数和)．解：(1) A →B ： ))((211A B A B V V p p W -+==200 J ． ΔE 1=ν C V (T B －T A )=3(p B V B －p A V A ) /2=750 JQ =W 1+ΔE 1＝950 J ．B →C ： W 2 =0ΔE 2 =ν C V (T C －T B )=3( p C V C －p B V B ) /2 =－600 J ．Q 2 =W 2+ΔE 2＝－600 J ．C →A ： W 3 = p A (V A －V C )=－100 J ． 150)(23)(3-=-=-=∆C C A A C A V V p V p T T C E ν J ． Q 3 =W 3+ΔE 3＝－250 J (2) W = W 1 +W 2 +W 3=100 J ． Q = Q 1 +Q 2 +Q 3 =100 J2. 汽缸内有2 mol 氦气，初始温度为27℃，体积为20 L(升)，先将氦气等压膨胀，直至体积加倍，然后绝热膨涨，直至回复初温为止．把氦气视为理想气体．试求： (1) 在p ―V 图上大致画出气体的状态变化过程．(2) 在这过程中氦气吸热多少？ (3) 氦气的内能变化多少？(4) 氦气所作的总功是多少？(普适气体常量R =8.31 11K mol J --⋅⋅)m 3) 5解：(1) p －V 图如图．(2) T 1＝(273＋27) K ＝300 K据 V 1/T 1=V 2/T 2，得 T 2 = V 2T 1/V 1＝600 K Q = C p (T 2-T 1)= 1.25×104 J(3) ∆E ＝0 (4) 据 Q = W + ∆E∴ W ＝Q ＝1.25×104 J3. 一定量的某单原子分子理想气体装在封闭的汽缸里．此汽缸有可活动的活塞(活塞与气缸壁之间无摩擦且无漏气)．已知气体的初压强p 1=1atm ，体积V 1=1L ，现将该气体在等压下加热直到体积为原来的两倍，然后在等体积下加热直到压强为原来的2倍，最后作绝热膨胀，直到温度下降到初温为止， (1) 在p －V 图上将整个过程表示出来．(2) 试求在整个过程中气体内能的改变．(3) 试求在整个过程中气体所吸收的热量．(1 atm ＝1.013×105 Pa) (4) 试求在整个过程中气体所作的功．解： (1) p －V 图如右图.(2) T 4=T 1 ∆E ＝0 (3) )()(2312T T C M MT T C M M Q V mol p mol -+-=)]2(2[23)2(25111111p p V V V p -+-= 11211V p =＝5.6×102 J (4) W ＝Q ＝5.6×102 J4. 1 mol 单原子分子的理想气体，经历如图所示的可逆循环，联结ac 两点的曲线Ⅲ的方程为2020/V V p p =, a 点的温度为T 0(1) 试以T 0 , 普适气体常量R 表示Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ过程中气体吸收的热量。
A11_热力学定律
对于 摩尔的理想气体，由状态 ( p1 ,V , T1 ) 变化到 ( p2 ,V , T2 ) 系统对外做功： A
V2
V1
pdV p(V2 V1 )
A R(T2 T1 ) V R constant —— T p Q p ( E2 E1 ) R(T2 T1 )
T 0
QV dE ( )V T dT ( dE dV ) p p( ) p dT dT dE dE ) p ( )V dT dT
Q p T
T 0
对于理想气体，内能只是温度的函数，有 ( 因此同种理想气体而言， C p CV
因为定压过程中系统吸收的热一部分用于系统内能的增加，另外一部分用于对外做功。 09. 一卡诺热机(可逆的)， 低温热源的温度为 27 C ， 热机效率 40% ， 其高温热源温度为 T1 227 C 。
选择题_05 图示
05. 某理想气体分别进行了如图所示的两个卡诺循环： ( a ) abcda 和 ( b) abcd a ，且两个循环曲 线所围面积相等。 设循环 ( a ) 的效率为 ， 每次循环在高温热源处吸的热量为 Q ， 循环Ⅱ的效率为 ， 每次循环在高温热源处吸的热量为 Q ，则 (A) 【 C 】
XCH
第 2 页
2013-3-24
大学物理教程_下_习题集参考解答
(4) 理想气体在等温下压缩； (5) 理想气体绝热自由膨胀。 在这些过程中，使系统的熵增加的过程是： (A) (1)、(2)、(3)； 二 填空题 08. 同一种理想气体的定压摩尔热容 C p 大于定容摩尔热容 CV ，其原因是定压过程中系统吸收的热 一部分用于系统内能的增加，另外一部分用于对外做功。 等体摩尔热容： CV lim 等压摩尔热容： C p lim (B) (2)、(3)、(4)； (C) (3)、(4)、(5)； (D) (1)、(3)、(5)。 【 D 】
《大学物理》热力学基础练习题及答案解析
《大学物理》热力学基础练习题及答案解析一、简答题：1、什么是准静态过程?答案：一热力学系统开始时处于某一平衡态，经过一系列状态变化后到达另一平衡态，若中间过程进行是无限缓慢的，每一个中间态都可近似看作是平衡态，那么系统的这个状态变化的过程称为准静态过程。
2、从增加内能来说，做功和热传递是等效的。
但又如何理解它们在本质上的差别呢?答：做功是机械能转换为热能，热传递是热能的传递而不是不同能量的转换。
3、一系统能否吸收热量，仅使其内能变化? 一系统能否吸收热量，而不使其内能变化?答：可以吸热仅使其内能变化，只要不对外做功。
比如加热固体，吸收的热量全部转换为内能升高温度；不能吸热使内能不变，否则违反了热力学第二定律。
4、有人认为：“在任意的绝热过程中，只要系统与外界之间没有热量传递，系统的温度就不会改变。
”此说法对吗? 为什么?答：不对。
对外做功，则内能减少，温度降低。
5、分别在Vp-图、Tp-图上，画出等体、等压、等温和绝热过程的曲线。
V-图和T6、 比较摩尔定体热容和摩尔定压热容的异同。
答案：相同点：都表示1摩尔气体温度升高1摄氏度时气体所吸收的热量。
不同点：摩尔定体热容是1摩尔气体，在体积不变的过程中，温度升高1摄氏度时气体所吸收的热量。
摩尔定压热容是1摩尔气体，在压强不变的过程中，温度升高1摄氏度时气体所吸收的热量。
两者之间的关系为R C C v p +=7、什么是可逆过程与不可逆过程答案：可逆过程：在系统状态变化过程中，如果逆过程能重复正过程的每一状态，而且不引起其它变化；不可逆过程：在系统状态变化过程中，如果逆过程能不重复正过程的每一状态，或者重复正过程时必然引起其它变化。
8、简述热力学第二定律的两种表述。
答案：开尔文表述：不可能制成一种循环工作的热机，它只从单一热源吸收热量，并使其全部变为有用功而不引起其他变化。
克劳修斯表述：热量不可能自动地由低温物体传向高温物体而不引起其他变化。
9、什么是第一类永动机与第二类永动机?答案：违背热力学第一定律（即能量转化与守恒定律）的叫第一类永动机，不违背热力学第一定律但违背热力学第二定律的叫第二类永动机。
高考物理大一轮复习第十一章热学第3讲热力学定律与能量守恒定律课件选修3_3
1234567
(2)在活塞下降过程中，汽缸内气体放出的热量Q. 答案 见解析 解析 在活塞下降过程中，活塞对气体做的功为 W＝p0(V－V1) 在这一过程中，气体内能的减少为ΔU＝α(T1－T0) 由热力学第一定律得，汽缸内气体放出的热量为Q＝W＋ΔU
解得 Q＝12p0V＋αT0.
1234567
√C.Tb＝Tc，Qab＞Qac
D.Tb＝Tc，Qab＜Qac
1234567
5.如图所示，一定质量的理想气体从状态A变化
到状态B，再由状态B变化到状态C.已知状态A
的温度为300 K.
(1)求气体在状态B的温度；
答案 1 200 K
解析
由理想气体的状态方程pTAVA A＝pTBVB B
解得气体在状态B的温度TB＝1 200 K
7.如图所示，一个绝热的汽缸竖直放置，内有一个绝热且光滑的活 塞，中间有一个固定的导热性能良好的隔板，隔板将汽缸分成两部 分，分别密封着两部分理想气体A和B.活塞的质量为m，横截面积为S， 与隔板相距h.现通过电热丝缓慢加热气体，当A气体吸收热量Q时， 活塞上升了h，此时气体的温度为T1.已知大气压强为p0，重力加速度 为g.
基础题组自测
1.判断下列说法是否正确. (1)为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量，做功和热传 递的实质是相同的.( × ) (2)绝热过程中，外界压缩气体做功20 J，气体的内能可能不变.( × ) (3)在给自行车打气时，会发现打气筒的温度升高，这是因为打气筒从外 界吸热.( × )
Pa，求：
答案 600 K 解析
(1理)B想状气态体的从温A度状；态到 B 状态的过程中，压强保持不变，根据盖—吕萨
克定律有VTAA＝VTBB 代入数据解得 TB＝VVBATA＝600 K
大学物理热学习题附答案11
一、选择题1．一定量的理想气体贮于某一容器中，温度为T ，气体分子的质量为m 。
根据理想气体的分子模型和统计假设，分子速度在x 方向的分量平方的平均值 (A) m kT x 32=v (B)m kT x 3312=v (C) m kT x /32=v (D) m kT x /2=v 2．一定量的理想气体贮于某一容器中，温度为T ，气体分子的质量为m 。
根据理想气体分子模型和统计假设，分子速度在x 方向的分量的平均值(A) m kT π8=x v (B) m kT π831=x v (C) m kT π38=x v (D) =x v 0 ［ ］3．4014：温度、压强相同的氦气和氧气，它们分子的平均动能ε和平均平动动能w 有如下关系：(A) ε和w 都相等 (B) ε相等，而w 不相等 (C) w 相等，而ε不相等(D) ε和w 都不相等4．4022：在标准状态下，若氧气(视为刚性双原子分子的理想气体)和氦气的体积比V 1 / V 2=1 / 2 ，则其内能之比E 1 / E 2为：(A) 3 / 10 (B) 1 / 2 (C) 5 / 6 (D) 5 / 35．4023：水蒸气分解成同温度的氢气和氧气，内能增加了百分之几(不计振动自由度和化学能)？(A) 66.7％ (B) 50％ (C) 25％ (D) 06．4058：两瓶不同种类的理想气体，它们的温度和压强都相同，但体积不同，则单位体积内的气体分子数n ，单位体积内的气体分子的总平动动能(E K /V )，单位体积内的气体质量ρ，分别有如下关系：(A) n 不同，(E K /V )不同，ρ不同 (B) n 不同，(E K /V )不同，ρ相同(C) n 相同，(E K /V )相同，ρ不同 (D) n 相同，(E K /V )相同，ρ相同7．4013：一瓶氦气和一瓶氮气密度相同，分子平均平动动能相同，而且它们都处于平衡状态，则它们(A) 温度相同、压强相同 (B) 温度、压强都不相同(C) 温度相同，但氦气的压强大于氮气的压强(D) 温度相同，但氦气的压强小于氮气的压强8．4012：关于温度的意义，有下列几种说法：(1) 气体的温度是分子平均平动动能的量度；(2) 气体的温度是大量气体分子热运动的集体表现，具有统计意义；(3) 温度的高低反映物质内部分子运动剧烈程度的不同；(4) 从微观上看，气体的温度表示每个气体分子的冷热程度。
热力学习题及答案解析
热力学习题及答案解析
热力学学习题及答案解析
热力学是物理学的一个重要分支，研究能量转化和热力学系统的性质。
在学习
热力学的过程中，我们经常会遇到各种热力学学习题，通过解题可以加深对热
力学知识的理解。
下面我们就来看看一些常见的热力学学习题及答案解析。
1. 问题：一个理想气体在等温过程中，体积从V1扩大到V2，求气体对外界所
做的功。
答案解析：在等温过程中，理想气体对外界所做的功可以用以下公式表示：
W = nRTln(V2/V1)，其中n为气体的摩尔数，R为气体常数，T为温度。
根据这
个公式，我们可以计算出气体对外界所做的功。
2. 问题：一个物体从20摄氏度加热到80摄氏度，求其温度变化时吸收的热量。
答案解析：物体温度变化时吸收的热量可以用以下公式表示：Q = mcΔT，其
中m为物体的质量，c为物体的比热容，ΔT为温度变化。
根据这个公式，我们
可以计算出物体温度变化时吸收的热量。
3. 问题：一个热机从高温热源吸收了500J的热量，向低温热源放出了300J的
热量，求该热机的热效率。
答案解析：热机的热效率可以用以下公式表示：η = 1 - Q2/Q1，其中Q1为
热机从高温热源吸收的热量，Q2为热机向低温热源放出的热量。
根据这个公式，我们可以计算出该热机的热效率。
通过以上几个热力学学习题及答案解析，我们可以看到在解题的过程中，需要
灵活运用热力学知识，并且掌握一定的计算方法。
希望通过不断的练习和思考，我们能够更好地理解和掌握热力学知识，提高解题能力。
《大学物理AII》作业No.11热力学第一定律
=
A = QAB
=
i
+ 2
2
(
p
BVB
−
pAVA )
O
2 VB 5
C
8 V (m3 )
1
( ) 式中 i =3，γ
=
5 3
，
pBVB r
=
pCVC r ，VB
⎛ = ⎜⎜
⎝
pC pB
⎞ ⎟⎟ ⎠
γ
VC
= 3.48 m3
，
所以 Q = A = 5 × 4 ×105 (3.48 − 2) = 1.48 ×106 (J)
= 21.1 J ⋅ mol−1 ⋅ K−1
γ = CP = CV + R = 21.1+ 8.31 = 1.39
CV
CV
21.1
(1) 等压过程；(2) 等温过程；(3) 绝热过程。其中： 等压 过程气体对外做功最多； 等压 过程气体内能增加最多； 等压 过程气体吸收的热量最多。
解：由 p-V 图可知，等压过程曲线下面积最大，所以做功最 多；等压过程末状态温度最高，所以内能增量最大；由热力
学第一定律 Q = ∆E + A 可知，等压过程吸热最多。
p (1) (2) (3)
O V1 V2 V
3. 图示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：
p M
(1) 温度降低的是
AM 过程；
A
(2) 气体放热的是 AM、BM 过程。
T B
Q
C
解：(1) 因为 MT 为等温线，所以，TA > TM , AM 为降温过程。 O
大学物理下册第十一章 热力学基础
1. 定义：系统经历一系列变化后又回到初始状态的整 个过程。
准静态循环过程 ~ p-V图中的闭合曲线
p 正
O 2. 共同特征
E0
顺时针：正循环 逆
逆时针：逆循环 V
热力学第一定律： Q净 W净
3. 正循环及其效率
p
b
T1
a 净正正功 c
负功d功
W
O V1
V2
V
特征：
T2
Q净Q吸Q放
W净W对外 W外对系
第十一章 热力学基础
§11—1 内能 功 热量 一.热力学系统（系统）
需研究的对象——气、液、固，也称为工作物质。 以理想气体为系统，与之相互作用的环境称为外界。
二、内能
１．内能：大量分子的平均动能与分子间相互作用 的势能的总和．
实际气体：E=E (T,V )
对于理想气体，由于分子间无相互作用力，所以，理想气体
a. EM mCVT0
V2
m V 2
dV
b .
W p pdV
V1
M V 1
RT
V
m RT ln V 2 m RT ln p1
M
V1 M
p2
T Q
恒温热源 T
p
p1
(p1,V1,T)
P1V 1
ln
V2 V1
P2V 2
ln
V2 V1
P1V 1 ln
P1 P2
P2V 2 ln
P1 P2
(p2,V2,T)
PdVP1V1P2V2
1
系统要对外做功，必须以牺牲自身的内 能为代价．
p
4．P-V 图: 一条曲线.
绝热线比等温线陡.
绝热线 A
热力学转化练习题功热量与内能计算
热力学转化练习题功热量与内能计算热力学是研究与能量转化有关的物理学分支，其中功、热量以及内能是重要的概念。
在热力学中，我们经常需要计算功、热量和内能的数值，以便理解能量的转化和系统的热力学性质。
本文将通过一系列练习题，来详细探讨功、热量与内能的计算方法。
一、功的计算1. 物体受力作用移动的功当物体受力F作用下沿位移s移动时，可以通过以下公式计算功W：W = F × s × cosθ其中F为物体所受的力的大小，s为位移的大小，θ为力F与位移s之间的夹角。
例如，一位修理工推了一个质量为100kg的箱子，箱子的位移为5m，并且修理工对箱子施加的力为100N，则可以通过以下计算得到该修理工所作的功：W = 100N × 5m × cosθ2. 气体体积变化所作的功当气体从一个体积状态V1变化到另一个体积状态V2时，可以通过以下公式计算气体所作的功W：W = P × (V2 - V1)其中P为气体的压强差，V2和V1分别为气体的末状态和初状态下的体积。
例如，一个气缸中的气体由初始状态V1=1L变化到末状态V2=2L，并且气体的压强差为P=2atm，则可以通过以下计算得到气体所作的功：W = 2atm × (2L - 1L)二、热量的计算热量是能量的一种形式，在热力学中用Q表示。
热量的计算可以通过以下公式得到：Q = m × c × ΔT其中m为物体的质量，c为物体的比热容，ΔT为物体温度的变化。
例如，一杯水的质量为200g，比热容为4.18 J/g℃，并且温度变化为10℃，则可以通过以下计算得到该杯水的热量：Q = 200g × 4.18 J/g℃ × 10℃三、内能的计算内能是系统中各种微观粒子的能量总和，它包括系统的热能、势能和内化学能等。
内能的计算可以通过以下公式得到：ΔU = Q - W其中ΔU为内能的变化量，Q为系统吸收的热量，W为系统所做的功。
《红对勾》2017届高考物理新课标一轮复习课时作业11-1分子动理论热力学定律和能量守恒Word版含解析
课时作业31分子动理论热力学定律和能量守恒时间：45分钟一、单项选择题1．下列关于热现象的描述正确的一项是()A．根据热力学定律，热机的效率可以达到100%B．做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的C．温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同D．物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动也是无规则的解析：根据热力学第二定律可知，热机不可能从单一热源吸收热量全部用来做功而不引起其他变化，因此，热机的效率不可能达到100%，选项A错误；做功是通过能量转化的方式改变系统的内能，热传递是通过能量的转移的方式改变系统的内能，选项B错误；温度是表示热运动的物理量，热传递过程中达到热平衡时，温度相同，选项C正确；单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动表现出统计规律，选项D错误．答案：C2．以下说法正确的是()A．无论什么物质，只要它们的摩尔数相同就含有相同的分子数B．分子引力不等于分子斥力时，违背了牛顿第三定律C．1 g氢气和1 g氧气含有的分子数相同，都是6.02×1023个D．阳光从缝隙射入教室，从阳光中看到的尘埃的运动就是布朗运动解析：一摩尔任何物质都含有阿伏加德罗常数个分子，A正确；分子引力与分子斥力不是一对作用力和反作用力，它们的大小不一定相等，B错误；氢气分子和氧气分子的质量不同，所以1 g氢气和1 g 氧气含有的分子数不同，C错误；布朗运动只有在显微镜下才能看到，人的肉眼是看不到的，从阳光中看到的尘埃的运动是物体的机械运动，D错误．答案：A3．如图所示，两个接触面平滑的铅柱压紧后悬挂起来，下面的铅柱不脱落，主要原因是()A．铅分子做无规则热运动B．铅柱受到大气压力作用C．铅柱间存在万有引力作用D．铅柱间存在分子引力作用解析：当两个接触面平滑的铅柱压紧时，接触面上的分子与分子间的距离非常小，分子之间的作用力表现为引力，使铅柱不脱落．答案：D4.如图所示，纵坐标表示两个分子间引力、斥力的大小，横坐标表示两个分子间的距离，图中两条曲线分别表示两分子间引力、斥力的大小随分子间距离的变化关系，e为两曲线的交点，则下列说法中正确的是()A．ab为斥力曲线，cd为引力曲线，e点横坐标的数量级为10－10 mB．ab为引力曲线，cd为斥力曲线，e点横坐标的数量级为10－10 mC．若两个分子间距离大于e点的横坐标，则分子间作用力的合力表现为斥力D．若两个分子间距离越来越大，则分子势能亦越来越大解析：e点横坐标等于分子平衡距离r0，其数量级应为10－10 m．因平衡距离之内，分子斥力大于分子引力，分子力表现为斥力，故ab 为引力曲线，cd为斥力曲线，A错误，B正确．当两分子间距离大于e点的横坐标，即r>r0时，作用力的合力表现为引力，C错误．若r<r0，当两分子间距离增大时，合力做正功，分子势能减小，D错误．答案：B5．已知铜的摩尔质量为M(kg/mol)，铜的密度为ρ(kg/m3)，阿伏加德罗常数为N A(mol－1)．下列判断错误的是()A．1 kg铜所含的原子数为N A MB．1 m3铜所含的原子数为MN A ρC．1个铜原子的质量为MN A(kg)D．1个铜原子的体积为MρN A(m3)解析：1 kg铜所含的原子数N＝1M N A＝N AM，A正确；同理1 m3铜所含的原子数N＝ρM N A＝ρN AM，B错误；1个铜原子的质量m0＝MN A(kg)，C正确；1个铜原子的体积V0＝MρN A(m3)，D正确．答案：B二、多项选择题6．关于热力学温度与摄氏温度，下列说法中正确的是()A．－33.15 ℃＝240 KB．温度变化1 ℃，也就是温度变化1 KC．摄氏温度与热力学温度的零度是相同的D．温度由t℃升到2t℃时，对应的热力学温度由T K升至2T K 解析：热力学温度与摄氏温度的关系：T＝t＋273.15 K，由此可知－33.15 ℃＝240 K，A、B正确；D中初态热力学温度为273.15 K ＋t，末态热力学温度为273.15 K＋2t，温度变化t K，D错误；摄氏温度的零度与热力学温度273.15 K相同，C错误．答案：AB7．从下列提供的各组物理量中可以算出氢气密度的是()A．氢气的摩尔质量和阿伏加德罗常数B．氢气分子的体积和氢气分子的质量C．氢气的摩尔质量和氢气的摩尔体积D．氢气分子的质量和氢气的摩尔体积及阿伏加德罗常数解析：已知氢气的摩尔质量，未给出氢气的体积，无法计算出密度，A错误，C正确；B选项求出的是氢气分子密度，与宏观的氢气密度是两个概念，B错误；由氢气分子的质量及阿伏加德罗常数可得氢气的摩尔质量，又已知氢气的摩尔体积，可计算出氢气密度，D正确．答案：CD8．下列说法中正确的是()A．甲图中，两个分子从很远处逐渐靠近，直到不能再靠近为止的过程中，分子间相互作用的合力先变小后变大B．乙图中，在测量分子直径时，可把油膜厚度视为分子直径C．丙图中，食盐晶体中的钠、氯离子按一定规律分布，具有空间上的周期性D．丁图中，猛推木质推杆，密闭的气体温度升高，压强变大，气体对外界做功E．戊图中，电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递答案：BCE三、非选择题9．浙江大学高分子系高超教授的课题组制备出了一种超轻气凝胶——它刷新了目前世界上最轻材料的纪录，弹性和吸油能力令人惊喜．这种被称为“全碳气凝胶”的固态材料密度为每立方厘米0.16毫克，仅是空气密度的1/6.设气凝胶的密度为ρ(单位为kg/m3)，摩尔质量为M(单位为g/mol)，阿伏加德罗常数为N A，则a克气凝胶所含有的分子数为________，每个气凝胶分子的体积是________．解析：a克气凝胶所含分子数为n＝aM N A气凝胶的摩尔体积为V mol＝M×10－3ρ(单位为m3/mol)每个气凝胶分子的体积为V0＝V molN A＝M×10－3N Aρ答案：aM N AM×10－3N Aρ10．已知潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为1.3 kg/m3和2.1 kg/m3，空气的摩尔质量为0.029 kg/mol，阿伏加德罗常数N A ＝6.02×1023mol－1.若潜水员呼吸一次吸入2 L空气，试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数．(结果保留1位有效数字)解析：设空气的摩尔质量为M，在海底和岸上的空气密度分别为ρ海和ρ岸，一次吸入空气的体积为V，则有Δn＝(ρ海－ρ岸)VM N A，代入数据得Δn＝3×1022.答案：3×102211．已知汞的摩尔质量为M＝200.5×10－3kg/mol，密度为ρ＝13.6×103 kg/m3，阿伏加德罗常数N A＝6.0×1023 mol－1，求：(1)一个汞原子的质量(用相应的字母表示即可)；(2)一个汞原子的体积(结果保留一位有效数字)；(3)体积为1 cm3的汞中汞原子的个数(结果保留一位有效数字)．解析：(1)一个汞原子的质量为m0＝M N A.(2)一个汞原子的体积为V0＝V molN A＝MρN A＝200.5×10－313.6×103×6.0×1023m3＝2×10－29 m3.(3)V＝1 cm3的汞中含汞原子个数n＝ρVN AM＝13.6×103×1×10－6×6.0×1023200.5×10－3个＝4×1022个．答案：(1)MN A(2)2×10－29 m3(3)4×1022个。