2015级《大学物理》热学测验题及解答2015级《大学物理》热学测验题及解答一、单项选择题（本大题共6个小题，每小题5分，共30分）1、若理想气体的体积为V，压强为p，温度为T，一个分子的质量为m，k为玻尔兹曼常数，R为摩尔气体常量，则该理想气体的分子数密度为【C】（A）；（B）；（C）；（D）。参考解：由，分子数密度2、体积恒定的容器贮有理想气体，若把气体的温度提高为原来的2倍，则【B】(A)分子的平均动能和气体的压强都不变；(B)分子的平均动能和气体的压强都提高为原来的2倍；(C)分子的平均动能提高为原来的4倍，气体的压强提高为原来的2倍；(D)分子的平均动能提高为原来的2倍，气体的压强提高为原来的4倍。3、3、两个体积相同的容器中，分别储有CO2和氧气，以、分别表示其内能，若它们的压强相同，则【B】（A）；（B）>；（C）<；（D）无法确定。参考解：，体积、压强相同，CO2自由度为6，而氧气自由度为5。4、某热力学系统经历一个过程，向外界放出500J的热量，同时内能减少700J，则【A】（A）系统对外界做功200J；（B）系统对外界做功1200J；（C）外界对系统做功200J；（D）外界对系统做功1200J。5、对于理想气体系统来说，在下列过程中，哪个过程中系统所吸收的热量、内能的增量和对外做的功三者均为负值？【D】（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。参考解：热力学第一定律：等容降压过程：由等容过程方程，当时，。降温过程，等容过程，。等温膨胀过程：等温过程，膨胀过程，绝热膨胀过程：绝热过程，膨胀过程，等压压缩过程：由等压过程方程，当时，。降温过程，压缩过程，。便捷解法——排除法：（A）过程，等体，功为0；（B）过程，等温，内能增量为0；（C）过程，绝热，吸收热量为0；故只有（D）有可能对。6、大小不同的两容器分别装有氮气和水蒸气，温度相同，则下列各量中相同的量是：【C】（A）气体分子的平均动能；（B）气体的压强；（C）气体分子的平均平动动能；（D）气体的密度。参考解：分子平均动能，与自由度有关，氮气自由度5，水蒸气自由度6；分子平均平动动能1/32015级《大学物理》热学测验题及解答，与自由度无关；至于压强和密度，所给条件不足，无法断定。二、计算题（本大题共4个小题，共70分）7、一个容器内混有个氦气分子和个氮气分子，温度为300K，容器内的气体可视为理想气体，求该容器中混合气体的内能。（15分）解：氦气自由度，氮气自由度（4分）一个分子总动能（4分）8、一定量氧气（可视为刚性双原子分子理想气体）由初态p1、V1，等温膨胀到压强p2，然后等压冷却恢复到原体积，求整个过程气体从外界吸收的总热量。（结果以p1、p2、V1表示）（15分）解：氧气自由度i=5（1分）等温过程（2分）由热力学第一定律（2分）得（4分）由等温过程方程（1分）等压压缩过程中（4分）整个过程气体从外界吸收的总热量（1分）9、一作卡诺循环的热机，高温热源的温度为400K，每一循环从此热源吸进100J的热量并向一低温热源放出80J的热量。求：（1）低温热源的温度；（2）该循环的热机效率。（20分）解：（1）由卡诺循环的热机效率公式有，所以（10分）（2）该热机效率为：（10分）（注意：适用于计算一切循环过程的效率，但，仅适用于计算卡诺循环的效率）10、1mol氢气（可视为刚性双原子分子理想气体）所经历的循环过程如图所示，其中ab为等压过程bc为等体过程，ca为等温过程，。求：（1）a-b过程系统从外界吸收的热量；（2）b-c过程系统向外界放出的热量；（3）c-a过程外界对系统所做的功。（用、）（20分）2/32015级《大学物理》热学测验题及解答解：（1）（7分）（注意：因为要计算系统从外界吸收的热量，故：末温减初温）（2）（7分）（注意：因为要计算系统向外界放出的热量，故：初温减末温）（3）（6分）（注意：因为要计算外界对系统所做的功，故：体积之比为）3/3
