[大题]工科物理大作业热力学

11

11 热力学

班号 学号 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）

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，则其能愈大；

D ．物体的能愈大，则具有的热量愈多。 （C ） [知识点] 能和热量的概念。

[分析与解答] 能是物体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能，若系统状态不变（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，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

量为T C M

m

E m p ∆=

∆,。 （C ） [知识点] 热量、作功和能的概念。

[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，能不变，等温过程就是这种情况。

图11-1

系统所吸收的热量和外界对系统做功的总和为系统能的增量，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，能增量均为T R M m i E ∆=∆2T R C M m

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 ∆+=∆=2

2

10ν

ν 00

2

2Q 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 ） [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>∆ab E

图11-2

图11-3

21V abV p p S A Q =>

在ac 等温过程中，21V acV T S A =，0=∆E 21V acV T T S A Q == 在ad 绝热过程中，0=Q

由图知，2121V acV V abV S 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，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] 理想气体的能为 pV i

RT i M m E 2

2==

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能的减少。 ()02

A 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能的增加。 ()02

A 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 =

图11-4

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] 1

121Q 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'<。

吸Q A η=

，吸

Q A η''

='

再根据热机效率的定义有

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.

n n 1+； B. n

n 1

-； C. n ； D. 1-n 。 （C ） [知识点] 1

21211T T

Q Q η-=-

=。 [分析与解答] 对于卡诺循环有 1

21211T T

Q Q η-=-

= 若 21nT T =，1

211

1Q Q n η-=-

= 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 =2

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