第六章 热力学基础习题
（一）
教材外习题
1．在下列各种说法中，哪些是正确的？ （1）热平衡过程就是无摩擦的、平衡力作用的过程
（2）热平衡过程一定是可逆过程
（3）热平衡过程是无限多个连续变化的平衡态的连接 （4）热平衡过程是在p－V图上可用一连续曲线表示 （A）（1）、（2） （B）（3）、（4） （C）（2）、（3）、（4） （D）（1）、（2）、（3）、（4）
（ ） 2．对于理想气体系统来说，在下列过程中，哪个过程系统所吸收的热量、内能的增量和对外作的功三者均为负值？
（A）等容降压过程 （B）等温膨胀过程 （C）绝热膨胀过程 （D）等压压缩过程
（ ）
3．如图所示，一绝热密闭的容器，用隔板分成相等的两部分，左边盛有一定量的理想气体，压强为Pa，右边为真空。今将隔板抽去，气体自由膨胀，当气体达到平衡时，气体的压强是
（A）P0 （B）P0/2 （C）2? P0 (? = CP / CV) （D）P0/2?
（ ）
P0 4．一定量的理想气体分别由初态a经①过程a b和由初态a? 经②过程a?cb到达相同的终态b，如p — T图所示，则两个过程中气体从外界吸收p
a 的热量Q1，Q2的关系为：
② （A）Q1<0, Q1>Q2
（B）Q1>0, Q1>Q2
（C）Q1<0, Q1>Q2 （D）Q1>0, Q1 （ ） P0 a a’ c T b 5．根据热力学第二定律可知： （A）功可以全部转换为热，但热不能全部转换为功。 （B）热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）不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程 （D）一切自发过程都是不可逆的 （ ） 二、填空题： 1．一定量的理想气体，从p—V图上状态出发，分别经历等压、等温、绝热三种过程由体积V1膨胀到体积V2，试画出这三种过程的p—V图曲线。在上述三种过程中， （1）气体对外作功最大的是___________________过程； （2）气体吸热最多的是_____________________过程。 p A V O V1 V2 2．压强、体积和温度都相同的氢气和氦气（均视为刚性分子的理想气体），它们的质量之比为m1∶m2=______________，它们的内能之比为E1∶E2=_________________，如果它们分别在等压过程中吸收了相同的热量，则它们对外作功之比为A1∶A2=__________。 （各量下角标1表示氢气，2表示氦气） 三、计算题： 1．一定量的某种理想气体进行如图所示的循环过程，已知气体在状态A的温度下为TA=300K，求 （1）气体在状态B、C的温度； （2）各过程中气体对外所作的功； （3）经过整个循环过程，气体从外界吸收的总热量（各过程吸热的代数和）。 p (Pa) A 300 200 100 B C O V(m3) 1 2 3 2．如图所示，AB、CD是绝热过程，CEA是等温过程，BED是任意过程，组成一个循环。若图中EDCE所包围面积为70J，EABE所包围的面积为30J，CEA过程中系统放热100J，求BED过程中系统吸热为多少？ P D A E C B （二） 教材内习题 6-5 如图所示，一定量的空气，开始在状态A，其压强为2.0?105Pa，体积为2.0?103m3， － 沿直线AB变化到状态B后，压强变为1.0?105Pa，体积变为3.0?103m3，求此过程中气体 － 所作的功. 6-10 一压强为1.0?10Pa，体积为1.0?10m的氧气自0℃加热到100℃，问：（1） 5 －3 3 当压强不变时，需要多少热量？当体积不变时，需要多少热量？（2）在等压或等体过程中各作了多少功？ 6-11 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. 如果系统从状态C沿另一曲线CA回到状态A，外界对系统作功为52J，则此过程中系统是吸热还是放热？传递热量是多少？ 6-12 如图所示，一定量的理想气体经历ACB过程时吸热200J，则经历ACBDA过程时吸热又为多少？ 6-13 除非温度很低，许多物质的定压摩尔热容都可以用下式表示： Cp,m?a?2bT?cT2 式中a、b和c是常量，T是热力学温度. 求：（1）在恒定压强下，1mol物质的温度从T1升高到T2时需要的热量；（2）在温度T1和T2之间的平均摩尔热容；（3）对镁这种物质来说，若Cp,m的单位为J·mol1·K1，则a=25.7×103J·mol1·K1，b=31.3 J·mol1·K2，c=3.27 － － － － － － ×108 J·mol1·K3. 计算镁在300K时的热容Cp,m，以及在200K和400K之间Cp,m的平均 － － 值. 6-16 如图所示，使1mol氧气（1）由A等温地变到B；（2）由A等体地变到C，再由C等压地变到B. 试分别计算氧气所作的功和吸收的热量.