大学物理热学题库 6页

练习四热学一、填空题1.质量为M，摩尔质量为，分子数密度为n的理想气体，处于平衡态时，状态方程为______，状态方程的另一形式为______，其中k称为____玻尔兹曼___常数。2.两种不同种类的理想气体，其分子的平均平动动能相等，但分子数密度不同，则它们的温度相同，压强不同；如果它们的温度、压强相同，但体积不同，则它们的分子数密度相同，单位体积的气体质量不同，单位体积的分子平动动能相同。（填“相同”或“不同”）。3.宏观量温度T与气体分子的平均平动动能的关系为=____，因此，气体的温度是__气体分子的平均平动动能__的量度。4.设氮气为刚性分子组成的理想气体，其分子的平动自由度数为__3___，转动自由度为___2___。5.2mol氢气，在温度为27℃时，它的分子平动动能为7479J，分子转动动能为4986J。6.1mol氧气和2mol氮气组成混合气体，在标准状态下，氧分子的平均能量为____，氮分子的平均能量为___；氧气与氮气的内能之比为__1:2__。7.为麦克斯韦速率分布函数，的物理意义是__速率在以上的分子数占总分子数的百分比__，的物理意义是____分子平均平动动能___，速率分布函数归一化条件的数学表达式为________，其物理意义是__速率在内的分子数占总分子数的百分之百____。8.同一温度下的氢气和氧气的速率分布曲线如右图所示，其中曲线1为__氧气_的速率分布曲线，___氢气___的最概然速率较大（填“氢气”或“氧气”）。若图中曲线表示同一种气体不同温度时的速率分布曲线，温度分别为T1和T2且T1；（B）<；（C）=；（D）无法确定。13.关于可逆过程和不可逆过程有以下几种说法：(1)可逆过程一定是平衡过程．(2)平衡过程一定是可逆过程．(3)不可逆过程发生后一定找不到另一过程使系统和外界同时复原．(4)非平衡过程一定是不可逆过程．以上说法，正确的是：［C］(A)(1)、(2)、(3)；(B)(2)、(3)、(4)；(C)(1)、(3)、(4)；(D)(1)、(2)、(3)、(4).14.两个完全相同的气缸内盛有同种气体，设其初始状态相同，今使它们分别作绝热压缩至相同的体积，其中气缸1内的压缩过程是非准静态过程，而气缸2\n内的压缩过程则是准静态过程．比较这两种情况的温度变化：［B］(A)气缸1和2内气体的温度变化相同．(B)气缸1内的气体较气缸2内的气体的温度变化大．(C)气缸1内的气体较气缸2内的气体的温度变化小．(D)气缸1和2内的气体的温度无变化．15.一定量的理想气体向真空作绝热自由膨胀，体积由V1增至V2，在此过程中气体的［A］(A)内能不变，熵增加．(B)内能不变，熵减少．(C)内能不变，熵不变．(D)内能增加，熵增加．三、简答题关于热力学第二定律，下列说法是否有错，如有错误请改正：(1)热量不能从低温物体传向高温物体．(2)功可以全部转变为热量，但热量不能全部转变为功．答：(1)有错。热量不能自动地从低温物体传向高温物体．(2)有错。功可以全部转变为热量，但热量不能通过一循环过程全部转变为功．四、计算题1.1mol单原子理想气体从300K加热到350K，（1）容积保持不变；（2）压强保持不变；问在这两个过程中各吸收了多少热量？增加了多少内能？对外做了多少功？解：（1）（2）2.质量为、温度为300K、压强为标准大气压的氮气，等压膨胀到原来体积的两倍。求氮气所作的功、吸收的热量以及内能的增量。解在等压过程中，有,由式（5-14），气体做功为\n因i=5，由式（5-16），内能增量为根据热力学第一定律，吸收的热量为3.一定量的单原子分子理想气体，在等压过程中对外做功为200J，则该过程吸热多少？内能改变多少？由热力学第一定律4.有2mol的理想双原子气体，经过可逆的等压过程，体积从V0膨胀到3V0，求在该过程中的熵变。解：5.理想气体自由膨胀过程中的熵变。将2mol的理想气体装入体积为5.0L的绝热容器中，让气体再自由膨胀进入另一真空绝热容器，此时体积为20.0L，求该过程中的熵变。解该过程是在绝热条件下进行的，而且气体是向真空做自由膨胀，即气体不对外做功，因而气体的内能没有改变，这显然是个不可逆过程，为计算熵变就必须设想一个可逆过程。由以上分析可知，气体在自由膨胀过程中温度保持不变，这样我们就可以假设气体从始态到终态是在可逆的等温下进行的，故熵变为\n所以由以上计算可知，在孤立系统中理想气体的自由膨胀过程，熵是增加的。而气体的自由膨胀是一个不可逆过程，因此我们可以说，在孤立系统中不可逆过程的熵是增加的。