大学物理气体动理论习题课件.ppt

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1、2.某理想气体分别进行了如图所示的两个卡诺循环:I(abcda)和 II(abcda),且两条循环曲线所围面积相等。设循环的效率为,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,B,(A),QQ,(B)Q,(C),QQ,(D),QQ.,3.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S1和S2,则二者的大小关系是:,(A)S1S2;(B)S1=S2;(C)S1S2;(D)无法确定。,B,4.一绝热容器被隔板分为两半,一半是真空,另一半理想气体,若把隔板抽出,气体将进行自由膨胀,达到平衡后:,(A)温度不变,熵增加;,(B)

2、温度升高,熵增加;,(C)温度降低,熵增加;,(D)温度不变,熵不变。,A,B,5.用下列两种方法,(1)使高温热源的温度 T1 升高T;(2)使低温热源的温度 T2 降低同样的T 值。分别可使卡诺循环的效率升高1 和 2,两者相比:,(A)12(B)12,(C)1=2(D)无法确定哪个大。,6.一定量某理想气体所经历的循环过程是:从初态(V0,T0)开始,先经绝热膨胀使其体积增大 1 倍,再经等容升温回复到初态温度 T0,最后经等温过程使其体积回复为 V0,则气体在此循环过程中:,(A)对外作的净功为正值;(B)对外作的净功为负值;(C)内能增加了;(D)从外界净吸的热量为正值。,B,7.一

3、定的理想气体,分别经历了上图的 abc 的过程,(上图中虚线为 ac 等温线),和下图的 def 过程(下图中虚线 df 为绝热线),判断这两个过程是吸热还是放热。,A,(A)abc 过程吸热,def 过程放热;(B)abc 过程放热,def 过程吸热;(C)abc 过程和 def 过程都吸热;(D)abc 过程和 def 过程都放热。,8.用下列两种方法(1)使高温热源的温度 T1 升高T;(2)使低温热源的温度 T2 降低同样的T值。分别可使卡诺循环的效率升高1 和 2,两者相比:,B,(A)12(B)12(C)1=2(D)无法确定哪个大。,9.一定量的理想气体从体积 V1 膨胀到体积 V

4、2 分别经历的过程是:AB 等压过程;AC 等温过程;AD 绝热过程,其中吸热最多的过程。,A,(A)是 A B;(B)是 A C;(C)是 A D;(D)既是 A B 也是 A C,两过程吸热一样多。,10.温度为 25C、压强为 1 atm 的 1 mol 刚性双原子分子理想气体,经等温过程体积膨胀至原来的3倍(1)计算这个过程中气体对外的功.(2)假设气体经绝热过程体积膨胀至原来的3倍,那么气体对外做的功又是多少?摩尔气体常数,解:(1)等温过程气体对外作功为,(2)绝热过程气体对外作功,11.试证明 2 摩尔的氦气和 3 摩尔的氧气组成的混合气体在绝热过程中也有 PV=c,而=31/2

5、1.(氧气、氦气以及它们的混合气均看作理想气体).,状态方程:PV=5RT,证:氦氧混合气体的定容热容量,由上两式消去dT,即:,积分得:,绝热过程中用热力学第一定律,12.汽缸内贮有 36g 水蒸汽(视为理想气体),经abcda 循环过程如图所示.其中 a-b、c-d 为等容过程,b-c 等温过程,d-a 等压过程.试求:,(1)Wda=?(2)DEab=?(3)循环过程水蒸气作的净功 W=?(4)循环效率 h=?,(注:循环效率 h=W/Q1,W为循环过程水蒸汽对外作的净功,Q1 为循环过程水蒸气吸收的热量,1atm=1.013105Pa),解:水的质量,水的摩尔质量,13.一卡诺热机(可

6、逆的)当高温热源温度为 127C,低温热源温度为 27C 时,其每次循环对外作的净功为 8000J,今维持低温热源温度不变,提高高温热源的温度,使其每次循环对外作的净功为 10000J,若两个卡诺循环都工作在相同的两条绝热线之间,试求:(1)第二个循环热机的效率;(2)第二个循环高温热源的温度。,解:(1)第二个循环热机的效率,又:第二个循环所吸的热,(2),14.如图所示,abcda为 1 mol单原子分子理想气体的循环过程,求:(1)气体循环一次,在吸热过程中从外界共吸收的热量;(2)气体循环一次做的净功;(3)证明TaTc=TbTd。,所吸热为,解:()过程 ab 和 bc 为吸热过程。

7、,(2)气体循环一次做的净功为图中矩形面积,(3)证明TaTc=TbTd,15.如图示,有一定量的理想气体,从初状态 a(P1,V1)开始,经过一个等容过程达到压强为 P1/4 的 b 态,再经过一个等压过程达到状态 c,最后经等温过程而完成一个循环,求该循环过程中系统对外作的功 W 和净吸热量 Q。,解:设状态 C 的体积为 V2,则由 a、c 两状态的温度相同,故有,,又:循环过程,而在 ab 等容过程中功,在 bc 等压过程中功,在 ca 的过程,在整个循环过程系统对外作的功和吸收的热量为,负号说明外界对系统作功、系统对外放热。,16.汽缸内有 2mol 氦气(He),初始温度为 27C

8、,体积为 20 升。先将氦气定压膨胀,直至体积加倍,然后绝热膨胀,直至回复初温为止,若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;(2)在这过程中氦气吸热多少?(3)氦气的内能变化是多少;(4)氦气所作的总功是多少?,17.0.02kg 的氦气(视为理想气体),温度由 17C 升为27 C,若在升温过程中,(1)体积保持不变;(2)压强保持不变;(3)不与外界交换热量,试分别求出气体内能的改变、吸收的热量、外界对气体作的功。,18.一定量的刚性双原子分子气体,开始时处于压强为 P0=1.0105 Pa,体积为 V0=410-3 m3,温度为 T0=300 K的初态,

9、后经等压膨胀过程温度上升到T1=450K,再经绝热过程温度将回到T2=300K,求整个过程中对外作的功?,19.一定质量的理想气体,由状态a经b到达c,(如图,abc为一直线)求此过程中。(1)气体对外做的功;(2)气体内能的增加;(3)气体吸收的热量;(1atm=1.013105Pa).,20.1mol 单原子分子理想气体的循环过程如T-V图所示,其中C点的温度为 Tc=600K.试求:,(1)ab、bc、ca各个过程系统吸收的热量;,(2)经一循环系统所作的净功;,(3)循环的效率。,(注:循环效率h=W/Q1,W为循环过程系统对外作的净功,Q1为循环过程系统从外界吸收的热量,1n2=0.693),解:单原子分子的自由度i=3。从图可知,ab是等压过程,,(2),(3),21.一定量的理想气体经历如图所示的循环过程,AB 和 CD 是等压过程,BC和 DA 是绝热过程。已知:TC=300K,TB=400K。试求:此循环的效率。(提示:循环效率的定义式 h=1-Q2/Q1,Q1为循环中气体吸收的热量,Q2为循环中气体放出的热量。),解:由于,根据绝热过程方程得到:,

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