热学第四章习题参考答案[1]
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热学习题答案
第四章：热力学第一定律（内容对应参考书的第五章）
1. （ P 192。1）0.020Kg 的氦气温度由17 C 升为27 C 。若在升温过程中：（1）
体积保持不变；
（1）体积保持不变：外界对气体做功 A 0， 3
内能的变化 U C v,m T 2 T 1
5
R300 290 75R 150 cal ，
根据热力学第一定律，由A 0有 系统吸收热量Q U 75R 150 cal
（或者=）;
（2）压强保持不变：由P =常数，及理想气体状态方程 PV RT 有 外界对气体做功 A PdV P V 1 V 2
RT 1 T 2
50R
100 cal ，
内能的变化 U C v,m T 2 T 1 75R 150 cal ，
由热力学第一定律，得 系统吸收热量：Q U A 125R
250 cal ;
此问也可以先求A 和Q C P T 2 T 1，而后再由第一定律得
U A Q 。
（3）不与外界交换热量：由于理想气体内能的变化只由温度决定，则 内能的变化仍然是 U C v,m T 2 T 1
75R 150 cal ，
但由Q 0 ,根据热力学第一定律知此时外界对系统所做的功完全转化为系 统内能的增加量，即 外界对气体做功 A U C v,m T 2 T 1
75R 150 cal 。
注意：此题很简单，目的在于理解理想气体内能无论在什么样的准静态过程下都
只由温度决定
（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, 且 C v,m R 。
吸收的热量，外界对气体所做的功。 设氦气可看作理想气体, 解：已知T 1 17 C 290K, T 2
27 C 300K ，
M
警勺
5mol
4 10 3 Kg / mol
2. （P 192°2）分别通过下列过程把标准状态下的 0.014Kg 氮气压缩为原体积的一 半：（1）等温过程；（2）绝热过程；（3）等压过程。试分别求出在这些过程 中气体内能的改变，传递的热量和外界对气体所做的功。设氮气可看作理想 气体，且C v,m |R
0.5 8.314 273.15 才 1 1.4 1 （3）等压过程：维持p 1不变，则T 2 伫1
V 1
2
内能的变化量为
U C vm T 2 T 1
0.5 - R 27315
1419 J ，而
2 2
又由C p,m 7R 可得气体吸收的热量为
7 27315
Q C pm T 2 T 1 0.5 -R 一一
1987 J
2 2
根据热力学第一定律，有外界对气体所做的功为
A U Q 1419 1987 568 J
解：由已知有
M
28 10 0.014Kg
3
0.5 mol Kg / mol T 1 273K ，
口 1.013 105 P a ， V 1
RT
；
P
C P,m C V,m
R
C v,m
C v,m
（1）等温过程: 由已知, 氮气看做理想气体，故内能变化量 0,由热力学
第一定律，有Q
A ，而外界对气体所做的功为
V
2
A PdV
V
1
V 2
2
dV
V 1
RT
RTln 1
0.5 8.314
273.15 V 1
V
V 2
In 2 786 J ；
（2 ）绝热过程: 传递的热量Q 0，绝热过程外界对气体所做的功为
p 2V 2
pM
，由绝热过程方程有
P 1V 1
，即
p 2
P 1
V 1 V 2
RT 1 乙 1
1 2
907 J
3. (P 193。8) 0.0080Kg 氧气，原来温度为27 C ，体积为0.41L 。若: (1) 经过绝热膨胀体积增加为
4.1L ;
(2) 先经过等温过程再经过等容过程达到与(1)同样的终态。
试分别计算在以上两种过程中外界对气体所做的功。 设氧气可以看作理想气
5
体，且 C v,m - R 。
2 M 0.0080 Kg 1
.
解：已知，
3
mol ，T i 27 C 300K ，
32 10 Kg / mol 4
则外界对系统做功
(2)等温过程：外界对系统做功
由题意，再经过等容过程使温度由T 1降至T 2，因为在等容过程中外界对系统不做
功，故整个过程中外界对系统做功为 A 1436.49 J
4. ( P 194。16)设一摩尔固体的状态方程可写作 v v 0 aT bp ;内能可表示为
u cT apT ，其中a 、b 、c 和V 0均是常数。试求:
(1) 摩尔焓的表达式； (2) 摩尔热容量C P,m 和C v,m 。 解：(1)由题意，摩尔焓可表示为
2
h u pv cT apT p v 0 aT bp cT pv 0 bp ；
V 1 0.41L ，V 2
4.1L ，
C P,m C
V,m
C
V ,m
R
C
V ,m
(1)绝热膨胀过程：满足绝热过程方程
TV 1 c ，由题意可知
1 1
T 1V 1
T 2V 2 1
，即 T 2
T 1V 2
300.15 竺
4.1
119.49 K ，
T 2 T 1
8.314
119.49 300.15
938.75 J ；
V 2
V 2
PdV
RT 1
V 1
V 1
dV V
RT 1 ln V
2 ㈣
V 1 4
300.15
0.41
1436.49 J ，
（2）由（1），有 C p,m
h c ，
T P
u
C
c ap ，
1 V
1
且由已知有p — V V o
aT ， 则 C vm c a
V V 0
2
'T （最终用题目
b
b
b
给的常数来表述）
5. （P i96。23）瓶内盛有气体，一横截面为A 的玻璃管通过瓶塞插入瓶内。 玻璃
管内放有一质量为m 的光滑金属小球（像个活塞）。设小球在平衡位置时， 气体的体积为V ,压强为P m P o mg
（P o 为大气压强）。现将小球稍向下移，
A
然后放手，则小球将以周期T 在平衡位置附近作简谐振动。假定在小球上下 振动的过程中，瓶内气体进行的过程可看作准静态绝热过程，试证明：
球偏离平衡位置的位移 （2）小球进行简谐振动周期为T
（3）由此说明如何利用这现象测定
进行受力分析可知F PA P o A mg ，
由准静态绝热过程，满足过程方程 PV c ，对于平衡位置和偏离平衡位置
的两种状态，由题意有
A
P m V
P V Ay PV 1 y
故若将y 视为无穷小量时，可得
（1）使小球进行简谐振动的准弹性力为 F
P
m
A y ，这里
解：（1）设任意位移y 处对应的瓶内气体的压强为 P ，小球受外力为F ，对小球
P P m 1 -y
P m 1 -y
m V
m V
则有小球做简谐振动的准弹性力
6. (P 19& 28)如图所示为一理想气体( 已知)所经历的循环过程，其中
CA
为绝热过程，A 点的状态参量T 1,V 1和B 点的状态参量T 1,V 2均为已知。 (1) 气体在A B,B C 两过程中分别与外界交换热量吗是放热还是吸热 (2) 求C 点的状态参量； (3) 这个循环是不是卡诺循环； (4) 求这个循环的效率。 解：(1)由题意分别讨论各过程：
A B :等温膨胀过程，气体从外界吸热 Q AB ； B C :等容降压过程，气体向外界放热 Q BC ； C A :绝热压缩过程，内能增加，外界对气体做功
(2)令C 点的状态参量为T 2,V 2 ，由绝热方程
T 1V 1 1 T 2V 2 1，有
A
F P m A 1 V y
P o A mg
学y ，得证;
(2)由(1)知小球做简谐振动的势能为
y
V F dy
o
P m A 2 2
矿y
P A 2
子k ，则可得小球简谐振动的周期
(3)可以根据本题设计一个实验, m 、V 、P m 、 A 都为已知的不变
的量，因而可以通过测量小球振动的周期来测量
值:
4 2 mV
2 2
°
PA 2T 2
实验中 T 2
，得证。
1
2
T B
T A
V B
V A
T B T C
P B 2 T A
瓦 2
，T A
P A P D
其中T A
P A V A
V 1 V 2
；
(3) 该循环不是卡诺循环;
(4)该循环在高温热源T i 和低温热源T 2间工作，则
在T 1处吸热 Q AB
RTJn
V 1
在T 2处放热
可得循环的效率为:
7. (P 199。31)如图中ABCD 为一摩尔理想气体氦的循环过程，整个循环由两条 等压线和两条等容线组成。设已知A 点的压强为P A 2.0atm ，体积V A 1.0L ，
3
B 点体积为V B 2.0L ，
C 点压强为P C 1.0atm ，求循环效率。设Qm - R 。
2
解：由题意，分别讨论各个过程：
A B :等压膨胀过程， 气体吸热 Q AB C P T B T A
；
B C :等容降压过程， 气体放热 1
Q BC
Q BC
C V T B
T C C
D :等压压缩过程, 气体放热
1
Q CD
Q CD
C P T C
T D
D A :等容加压过程, 气体吸热 Q DA C P T
A
T D
由一摩尔理想气体状态方程PV RT 和已知条件有
I
Q B C
Q B C C V ,m T 1
T 2
V 1 V 2
1
RT. V 1 1 V 2
I
Q AB Q BC Q AB
1
V 2
3R 2 5R 1
循环效率i Q2i Q B C Q CD 1 2R2R—15.4%
Q i Q AB Q DA5R23R113
2R2R
6. （P i99。33）—制冷机工质进行如图所示的循环过程，其中ab、cd分别是温度为T2、T i的等温过程；be、da为等压过程。设工质为理想气体，证明这制冷机
解：已知T a T b T2，T e T d T i，P b P e，P a P d，
由题意分别讨论四个过程:
e d :等温膨胀过程，系统吸热Q ed RT i ln --，
V e
d a :等压膨胀过程，系统吸热Q da C P T2 T i
以上分析可知，系统在两等压过程中吸收和放出的热量的值相等，正好互相抵消, 故系统在整个循环中从低温热源吸收的热量为Q2 Q ed RT i ln，
向外界放出的热量为Q i' Q ab RT2In-^，
又由理想气体性质及已知条件得，R P e V d
V b P a P d V e
RT i ln-d
则制冷系数°2V e，得证
Qi Q2RT z In^I
n V d T2 T i
的制冷系数为
T i T2 T i
a b :等温压缩过程，系统放热Q ab Q
ab RT
2唔，
b e :等压压缩过程，系统放热Q be Q be C P T b T e C P T2 T i ，
热学试题1---4及答案
热学模拟试题一 一、 填空题 1. lmol 的单原子分子理想气体，在1atm 的恒定压强下，从0℃加热到100℃， 则气体的内能改变了_____J ．(普适气体常量R=·mol -1·k -1)。 2. 右图为一理想气体几种状态变化过程的p-v 图，其中MT 为等温线，MQ 为绝热线，在AM,BM,CM 三种准静态过程中： (1) 温度升高的是___ 过程； (2) 气体吸热的是______ 过程． 3. 所谓第二类永动机是指 _______________________________________ ；它不可能制成是因为违背了___________________________________。 4. 处于平衡状态下温度为T 的理想气体， kT 2 3 的物理意义是 ___________________________.(k 为玻尔兹曼常量). 5. 图示曲线为处于同一温度T 时氦（原子量 4）、氖(原子量20)和氩(原子量40)三种气体分子的速率分布曲线。其中： 曲线(a)是______ 分子的速率分布曲线； > 曲线(b)是_________气分子的速率分布曲线； 曲线(c)是_________气分子的速率分布曲线。 6. 处于平衡态A 的一定量的理想气体，若经准静态等体过程变到平衡态B ，将从外界吸收热量416 J ，若经准静态等压过程变到 与平衡态B 有相同温度的平衡态C ，将从外界吸收热量582J ，所以，从平衡态A 变到平衡态C 的准静态等压过程中气体对外界所作的功为_____________________。 7. 一定量的某种理想气体在等压过程中对外作功为200J ．若此种气体为单原子分子气体，则该过程中需吸热__________J ；若为双原子分子气体，则需吸热_____________J 。 8. 一定量的理想气体，在p —T 图上经历一个如图所示的循环过程（a→b→c→d→a ），其中a→b ，c→d 两个过程是绝热过程，则该循环的效率η=_________________。 9. 某种单原子分子组成的理想气体，在等压过程中其摩尔热容量 为 ；在等容过程中其摩尔热容量为 ；在等温过程中其摩尔热容量为 ；在绝热过程中其摩尔热容量为 。 10. — 11. 理想气体由某一初态出发，分别做等压膨胀，等温膨胀和绝热膨胀三个过程。其中：等压膨胀 过程内能 ；等温膨胀过程内能 ；绝热膨胀过程内能 。 二、 选择题 1. 有一截面均匀两端封闭的圆筒，中间被一光滑的活塞分隔成两边，如果其中一边装有1克的氢气，则另一边应装入： （A ） 16 1 克的氧气才能使活塞停留在中央。 （B ） 8克的氧气才能使活塞停留在中央。 （C ） 32克的氧气才能使活塞停留在中央。 （D ） 16克的氧气才能使活塞停留在中央。 [ D ] 2. 按经典的能均分原理，每个自由度上分子的平均动能是： （A ） kT ； （B ）kT 2 3 ； （C ）kT 2 1 ； （D ）RT 。 [ C ] 3. ! 4. 有二容器，一盛氢气，一盛氧气，若此两种气体之方均根速率相等，则： P(atm) T(K) ~ a b c d —
高中物理《热学》3.5典型例题分析
§3．5 典型例题分析 例1、绷紧的肥皂薄膜有两个平行的边界，线AB 将薄膜分隔成两部分(如图3-5-1)。为了演示液体的表面张力现象，刺破左边的膜，线AB 受到表面张力作 用被拉紧，试求此时线的张力。两平行边之间的距离为d ，线AB 的长度为l (l ＞πd/2)，肥皂液的表面张力系数为σ。 解：刺破左边的膜以后，线会在右边膜的作用下形状相应发生变化(两侧都有膜时，线的形状不确定)，不难推测，在l ＞πd/2的情况下，线会形成长度为 ) 2/(21 d l x π-=的两条直线段和半径为d/2的半圆， 如图3-5-2所示。线在C 、D 两处的拉力及各处都垂直于该弧线的表面张力的共同作用下处于平衡状态，显然 ∑=i f T 2 式中为在弧线上任取一小段所受的表面张力，∑i f 指各小段所受表面张力的合力，如图3-5-2所示，在弧线上取对称的两小段，长度均为r △θ，与x 轴的夹角均为方θ，显然 θσ??==r f f 221 而这两个力的合力必定沿x 轴方向，(他们垂直x 轴方向分力的合力为零)，这样 θθσ??==cos 221r f f x x 所以 图3-5-1 图3-5-2
∑∑==?=d r r f i σσθθσ24cos 2 因此d T σ= 说明对本题要注意薄膜有上下两层表面层，都会受到表面张力的作用。 例2、在水平放置的平玻璃板上倒一些水银，由于重力和表面张力的影响，水银近似呈圆饼形状(侧面向外凸出)，过圆盘轴线的竖直截面如图3-5-3所示。为了计算方便，水银和玻璃的接触角可按180o计算，已知水银密度 33106.13m kg ?=ρ，水银的表面张力系数m N a 49.0=。当圆饼的半径很大时，试估算厚度h 的数值大约是多少(取一位有效数字)？ 分析：取圆饼侧面处宽度为△x ，高为h 的面元△S ，图3-5-3所示。由于重力而产生的水银对△S 侧压力F ，由F 作用使圆饼外凸。但是在水银与空气接触的表面层中，由于表面张力的作用使水银表面有收缩到尽可能小的趋势。上下两层表面张力的合力的水平分量必与F 反向，且大小相等。△S 两侧表面张力43,f f 可认为等值反向的。 解： x gh S p F ?= ??=2121 ρ F f f =+21cos θ x gh x a ?= +?221 )cos 1(ρθ g a h ρθ)cos 1(2+= 由于0<θ<90o,有 m h m 3 3104103--?<
热力学作业题答案
第二章 2-1.使用下述方法计算1kmol 甲烷贮存在体积为0.1246m 3、温度为50℃的容器中产生的压力：（1）理想气体方程；（2）R-K 方程；（3）普遍化关系式。 解：甲烷的摩尔体积V =0.1246 m 3/1kmol=124.6 cm 3/mol 查附录二得甲烷的临界参数：T c =190.6K P c =4.600MPa V c =99 cm 3/mol ω=0.008 (1) 理想气体方程 P=RT/V=8.314×323.15/124.6×10-6=21.56MPa (2) R-K 方程 2 2.52 2.560.52 6 8.314190.60.427480.42748 3.2224.610 c c R T a Pa m K mol P -?===???? 531 68.314190.60.08664 0.08664 2.985104.610 c c RT b m mol P --?===??? ∴() 0.5RT a P V b T V V b = --+ ()()50.555 8.314323.15 3.222 12.46 2.98510323.1512.461012.46 2.98510---?= - -???+? =19.04MPa (3) 普遍化关系式 323.15190.6 1.695r c T T T === 124.699 1.259r c V V V ===＜2 ∴利用普压法计算，01Z Z Z ω=+ ∵ c r ZRT P P P V = = ∴ c r PV Z P RT = 654.61012.46100.21338.314323.15 c r r r PV Z P P P RT -???===? 迭代：令Z 0=1→P r0=4.687 又Tr=1.695，查附录三得：Z 0=0.8938 Z 1=0.4623 01Z Z Z ω=+=0.8938+0.008×0.4623=0.8975 此时，P=P c P r =4.6×4.687=21.56MPa 同理，取Z 1=0.8975 依上述过程计算，直至计算出的相邻的两个Z 值相差很小，迭代结束，得Z 和P 的值。 ∴ P=19.22MPa 2-4.将压力为2.03MPa 、温度为477K 条件下的2.83m 3NH 3压缩到0.142 m 3，若压缩后温度448.6K ，则其压力为若干？分别用下述方法计算：（1）Vander Waals 方程；（2）Redlich-Kwang 方程；（3）Peng-Robinson
化工热力学复习题(附答案)
化工热力学复习题 一、选择题 1. T 温度下的纯物质，当压力低于该温度下的饱和蒸汽压时，则气体的状态为（ C ） A. 饱和蒸汽 超临界流体 过热蒸汽 2. 纯物质的第二virial 系数B （ A ） A 仅是T 的函数 B 是T 和P 的函数 C 是T 和V 的函数 D 是任何两强度性质的函数 3. 设Z 为x ，y 的连续函数，，根据欧拉连锁式，有（ B ） A. 1x y z Z Z x x y y ?????????=- ? ? ?????????? B. 1y x Z Z x y x y Z ?????????=- ? ? ?????????? C. 1y x Z Z x y x y Z ?????????= ? ? ?????????? D. 1y Z x Z y y x x Z ?????????=- ? ? ?????????? 4. 关于偏离函数M R ，理想性质M *，下列公式正确的是（ C ） A. *R M M M =+ B. *2R M M M =- C. *R M M M =- D. *R M M M =+ 5. 下面的说法中不正确的是 ( B ) （A ）纯物质无偏摩尔量 。 （B ）任何偏摩尔性质都是T ，P 的函数。 （C ）偏摩尔性质是强度性质。 （D ）强度性质无偏摩尔量 。 6. 关于逸度的下列说法中不正确的是 ( D ) （A ）逸度可称为“校正压力” 。 （B ）逸度可称为“有效压力” 。 （C ）逸度表达了真实气体对理想气体的偏差 。 （D ）逸度可代替压力，使真实气体的状态方程变为fv=nRT 。 （E ）逸度就是物质从系统中逃逸趋势的量度。 7. 二元溶液，T, P 一定时,Gibbs —Duhem 方程的正确形式是 ( C ). a. X 1dlnγ1/dX 1+ X 2dlnγ2/dX 2 = 0 b. X 1dlnγ1/dX 2+ X 2 dlnγ2/dX 1 = 0 c. X 1dlnγ1/dX 1+ X 2dlnγ2/dX 1 = 0 d. X 1dlnγ1/dX 1– X 2 dlnγ2/dX 1 = 0 8. 关于化学势的下列说法中不正确的是( A ) A. 系统的偏摩尔量就是化学势 B. 化学势是系统的强度性质 C. 系统中的任一物质都有化学势 D. 化学势大小决定物质迁移的方向 9．关于活度和活度系数的下列说法中不正确的是 ( E ) （A ）活度是相对逸度，校正浓度,有效浓度；(B) 理想溶液活度等于其浓度。 （C ）活度系数表示实际溶液与理想溶液的偏差。（D ）任何纯物质的活度均为1。 （E ）r i 是G E /RT 的偏摩尔量。 10．等温等压下，在A 和B 组成的均相体系中，若A 的偏摩尔体积随浓度的改变而增加，则B 的偏摩尔体积将（B ） A. 增加 B. 减小 C. 不变 D. 不一定 11．下列各式中，化学位的定义式是 ( A ) 12．混合物中组分i 的逸度的完整定义式是（ A ）。 A. d G ___i =RTdln f ^i , 0lim →p [f ^i /(Y i P)]=1 B. d G ___i =RTdln f ^i , 0lim →p [f ^ i /P]=1 C. dG i =RTdln f ^i , 0lim →p f i =1 ； D. d G ___i =RTdln f ^i , 0lim →p f ^ i =1 13． 关于偏摩尔性质，下面说法中不正确的是（ B ） A.偏摩尔性质与温度、压力和组成有关 B ．偏摩尔焓等于化学位 C ．偏摩尔性质是强度性质 D. 偏摩尔自由焓等于化学位 j j j j n nS T i i n T P i i n nS nV i i n nS P i i n nU d n nA c n nG b n nH a ,,,,,,,,])([.])([.])([.])([.??≡??≡??≡??≡μμμμ
2019中考物理经典易错题100例-热学部分
2019中考物理经典易错题100例－热学部分 一、物理概念（物理量）：比热（C）、热量（Q）、燃烧值（q）、内能、温度（t）。 二、实验仪器：温度计、体温计。 三、物理规律：光在均匀介质中沿直线传播的规律，光的反射定律，平面镜成像规律，光的折射规律，凸透镜成像规律，物态变化规律，内能改变的方法，热量计算公式： Q=cmDt及燃烧值计算Q=qm，分子运动论。 第一类：相关物理量的习题： 例1：把一杯酒精倒掉一半，则剩下的酒精（） A. 比热不变，燃烧值变为原来的一半 B.比热和燃烧值均不变 C. 比热变为原来的一半，燃烧值不变 D.比热和燃烧值均变为原来的一半 [解析]：比热是物质的一种特性。它与该种物体的质量大小无关；与该种物体的温度高低无关；与该种物体吸热还是放热也无关。这种物质一旦确定，它的比热就被确定。酒精的比热是2.4×103焦/（千克?℃），一瓶酒精是如此，一桶酒精也是如此。0℃的酒精和20℃的酒精的比热也相同。燃烧值是燃料的一种性质。它是指单位质量的某种燃烧完全燃烧所放出的热量。酒精的燃烧值是3.0×107焦/千克，它并不以酒精的质量多少而改变。质量多的酒精完全燃烧放出的热量多，但酒精的燃烧值并没有改变。所以本题的准确答案应是B。 例2：甲、乙两个冰块的质量相同，温度均为0℃。甲冰块位于地面静止，乙冰块停止在10米高处，这两个冰块（）。 A. 机械能一样大 B.乙的机械能大 C.内能一样大 D. 乙的内能大 [解析]：机械能包括动能、势能，两个冰块的质量相同，能够通过它们的速度大小、位置高度，判断它们的动能和势能的大小，判断物体内能大小的依据是温度和状态。根据题意，两个冰块均处于静止状态，它们的动能都是零，两冰块质量相同，乙冰块比甲冰块的位置高，乙冰块的重力势能大。结论是乙冰块的机械能大。两个冰块均为0℃，质量相同，物态相同，温度相同，所以从它们的内能也相同。选项B、C准确。 第二类：相关温度计的习题： 例1：两支内径粗细不同下端玻璃泡内水银量相等的合格温度计同时插入同一杯热水中，水银柱上升的高度和温度示数分别是（） A. 上升高度一样，示数相等。 B. 内径细的升得高，它的示数变大。
人教版初中物理经典易错题--热学部分
初三物理《热学》易错题分析 一：常规易错题 1：把一杯酒精倒掉一半，则剩下的酒精（） A. 比热不变，燃烧值变为原来的一半 B.比热和燃烧值均不变 C. 比热变为原来的一半，燃烧值不变 D.比热和燃烧值均变为原来的一半 2：甲、乙两个冰块的质量相同，温度均为0℃。甲冰块位于地面静止，乙冰块停止在10米高处，这两个冰块（）。 A. 机械能一样大 B.乙的机械能大 C.内能一样大 D. 乙的内能大 3：两支内径粗细不同下端玻璃泡内水银量相等的合格温度计同时插入同一杯热水中，水银柱上升的高度和温度示数分别是（） A. 上升高度一样，示数相等。 B. 内径细的升得高，它的示数变大。 C. 内径粗的升得低，但两支温度计的示数相同。 D. 内径粗的升得高，示数也大。 4下列说法中正确的是（） A. 某一物体温度降低的多，放出热量就多。 B.温度高的物体比温度低的物体含有热量多。 C. 温度总是从物体热的部分传递至冷的部分。 D.深秋秧苗过夜要灌满水，是因为水的温度高。 5：一个带盖的水箱里盛有一些0℃的冰和水，把它搬到大气压为1标准大气压0℃的教室里，经过一段时间后，水箱里（）。 A. 都变成冰了，连水气也没有 B.都变成水了，同时也有水气 C. 只有冰和水，不会有水气 D.冰、水和水气都存在 6：下列现象中，不可能发生的是（） A. 水的沸点低于或高于100℃ B. 湿衣服放在温度低的地方比放在温度高的地方干得快 C. －5℃的冰块放在0℃的水中会溶化 D. 物体吸收热量温度保持不变 7：质量和初温相同的两个物体（） A吸收相同热量后，比热大的物体温度较高B.放出相同的热量后比热小的物体温度较低 C. 吸收相同的热量后，比热较小的物体可以传热给比热较大的物体 D. 放出相同的热量后，比热较大的物体可以向比热较小的物体传播 8：指明下列事物中内能改变的方法：⑴一盆热水放在室内，一会儿就凉了________；⑵高温高压的气体，迅速膨胀，对外做功，温度降低________；⑶铁块在火炉中加热，一会热得发红________；⑷电烙铁通电后，温度升高________；⑸用打气筒给车胎打气，过一会儿筒壁变热。⑹两手互相摩擦取暖________。 9：甲、乙两金属球，质量相等，初温相同，先将甲球投入冷水中，待热平衡后水温升高t℃，取出甲球（设热量与水均无损失），再迅速把乙球投入水中，这杯水热平衡后水温又升高t℃，设甲、乙两球的比热分别为C甲和C乙，则有（） A. C甲=C乙 B.C甲>C乙 C.C甲 《传热学》试题库 第一章概论 一、名词解释 1．热流量：单位时间内所传递的热量 2．热流密度：单位传热面上的热流量 3．导热：当物体内有温度差或两个不同温度的物体接触时，在物体各部分之间不发生相对位移的情况下，物质微粒(分子、原子或自由电子)的热运动传递了热量，这种现象被称为热传导，简称导热。 4．对流传热：流体流过固体壁时的热传递过程，就是热对流和导热联合用的热量传递过程，称为表面对流传热，简称对流传热。 5．辐射传热：物体不断向周围空间发出热辐射能，并被周围物体吸收。同时，物体也不断接收周围物体辐射给它的热能。这样，物体发出和接收过程的综合结果产生了物体间通过热辐射而进行的热量传递，称为表面辐射传热，简称辐射传热。 6．总传热过程：热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，称为总传热过程，简称传热过程。 7．对流传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的对流传热量，单位为W／(m2·K)。对流传热系数表示对流传热能力的大小。 8．辐射传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的辐射传热量，单位为W／(m2·K)。辐射传热系数表示辐射传热能力的大小。 9．复合传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的复合传热量，单位为W／(m2·K)。复合传热系数表示复合传热能力的大小。 10．总传热系数：总传热过程中热量传递能力的大小。数值上表示传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间内的传热量。 二、填空题 1．热量传递的三种基本方式为、、。 （热传导、热对流、热辐射） 2．热流量是指，单位是。热流密度是指，单位是。 （单位时间内所传递的热量，W，单位传热面上的热流量，W/m2） 3．总传热过程是指，它的强烈程度用来衡量。 (热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，总传热系数) 4．总传热系数是指，单位是。 （传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间内的传热量，W／(m2·K)） 5．导热系数的单位是；对流传热系数的单位是；传热系数的单位是。 （W／(m·K)，W／(m2·K)，W／(m2·K)） 6．复合传热是指，复合传热系数等于之和，单位是。 （对流传热与辐射传热之和，对流传热系数与辐射传热系数之和，W／(m2·K)） 7．单位面积热阻r t的单位是；总面积热阻R t的单位是。 （m2·K/W，K/W） 8．单位面积导热热阻的表达式为。 （δ/λ） 9．单位面积对流传热热阻的表达式为。 （1/h） 10．总传热系数K与单位面积传热热阻r t的关系为。 （r t=1/K） 11．总传热系数K与总面积A的传热热阻R t的关系为。 （R t=1/KA） 12．稳态传热过程是指。 热学经典题目归纳 一、解答题 1．（2019·山东高三开学考试）如图所示，内高H=1.5、内壁光滑的导热气缸固定在水 平面上，横截面积S=0.01m2、质量可忽略的活塞封闭了一定质量的理想气体。外界温度为300K时，缸内气体压强p1=1.0×105Pa，气柱长L0=0.6m。大气压强恒为p0=1.0×105Pa。现用力缓慢向上拉动活塞。 （1）当F=500N时，气柱的长度。 （2）保持拉力F=500N不变，当外界温度为多少时，可以恰好把活塞拉出？ 【答案】（1）1.2m；（2）375K 【解析】 【详解】 （1）对活塞进行受力分析 P1S+F=P0S. 其中P1为F=500N时气缸内气体压强 P1=0.5×104Pa. 由题意可知，气体的状态参量为 初态:P0=1.0×105Pa，V a=LS，T0=300K； 末态：P1=0.5×105Pa，V a=L1S，T0=300K； 由玻意耳定律得 P1V1=P0V0 即 P1L1S=P0L0S 代入数据解得 L1=1.2m＜1.5m 其柱长1.2m （2）汽缸中气体温度升高时活塞将向外移动，气体作等压变化 由盖吕萨克定律得 10V T =2 2 V T 其中V 2=HS . 解得： T 2=375K. 2．（2019·重庆市涪陵实验中学校高三月考）底面积S ＝40 cm 2、高l 0＝15 cm 的圆柱形汽缸开口向上放置在水平地面上，开口处两侧有挡板，如图所示．缸内有一可自由移动的质量为2 kg 的活塞封闭了一定质量的理想气体，不可伸长的细线一端系在活塞上，另一端跨过两个定滑轮提着质量为10 kg 的物体A .开始时，气体温度t 1＝7℃，活塞到缸底的距离l 1＝10 cm ，物体A 的底部离地h 1＝4 cm ，对汽缸内的气体缓慢加热使活塞缓慢上升．已知大气压p 0＝1.0×105 Pa ，试求： (1)物体A 刚触地时，气体的温度； (2)活塞恰好到达汽缸顶部时，气体的温度． 【答案】(1)119℃ (2)278.25℃ 【解析】 【详解】 (1)初始活塞受力平衡： p 0S ＋mg ＝p 1S ＋T ，T ＝m A g 被封闭气体压强 p 1()A 0m m g p S -=+ ＝0.8×105 Pa 初状态， V 1＝l 1S ，T 1＝(273＋7) K ＝280 K A 触地时 p 1＝p 2， V 2＝(l 1＋h 1)S 气体做等压变化， 1.用来焊接金属的铝热反应涉及Fe 2O 3被金属Al 还原的反应 2 Al(s) + Fe 2O 3(s)→Al 2O 3(s) + 2 Fe(s), 试计算298K 时该反应的 。已知，Fe 2O 3 (s)和Al 2O 3(s)的 分别为-1676 KJ?mol -1和-824.2 KJ?mol -1。 2.已知298K 时，乙烯加H 2生成乙烷的反应焓变 ，乙烷的摩尔燃烧热 ，CO 2的摩尔生成热 ，H 2O 的摩尔生成热 。试计算乙烯的摩尔生成热。（52.7 KJ?mol -1） 3.已知下列热化学方程式： 12326.27);(3)(2)(3)(-?=?+→+mol kJ rH g CO s Fe g CO s O Fe m θ ① 1243326.58);()(2)()(3-?-=?+→+mol kJ rH g CO s O Fe g CO s O Fe m θ ② 12431.38);()(3)()(-?=?+→+mol kJ rH g CO s FeO g CO s O Fe m θ ③ 计算下列反应的 。 )()()()(2g CO s Fe g CO s FeO +→+ 4.碘钨灯泡外壳是用石英（SiO 2）制作的。试用热力学数据论证：“用玻璃取代石θm r H ?θm f H ?1 θm r 4.136-?-=?mol kJ H 162θm c 07.156),(-?-=?mol kJ g H C H 12θm f 5.393),(-?-=?mol kJ g CO H 12θm f 8.285),(-?-=?mol kJ l O H H θm r H ? 热学模拟试题一 一、 填空题 1. lmol 的单原子分子理想气体，在1atm 的恒定压强下，从0℃加热到100℃， 则气体的内能改变了_____J ．(普适气体常量R=8.31J ·mol -1·k -1)。 2. 右图为一理想气体几种状态变化过程的p-v 图，其中MT 为等温线，MQ 为绝热线，在AM,BM,CM 三种准静态过程中： (1) 温度升高的是___ 过程； (2) 气体吸热的是______ 过程． 3. 所谓第二类永动机是指 _______________________________________ ；它不可能制成是因为违背了___________________________________。 4. 处于平衡状态下温度为T 的理想气体， kT 2 3 的物理意义是 ___________________________.(k 为玻尔兹曼常量). 5. 图示曲线为处于同一温度T 时氦（原子量 4）、氖(原子量20)和氩(原子量40)三种气体分子的速率分布曲线。其中： 曲线(a)是______ 分子的速率分布曲线； 曲线(b)是_________气分子的速率分布曲线； 曲线(c)是_________气分子的速率分布曲线。 6. 处于平衡态A 的一定量的理想气体，若经准静态等体过程变到平衡态B ，将从外界吸收热量416 J ，若经准静态等压过程变到 与平衡态B 有相同温度的平衡态C ，将从外界吸收热量582J ，所以，从平衡态A 变到平衡态C 的准静态等压过程中气体对外界所作的功为_____________________。 7. 一定量的某种理想气体在等压过程中对外作功为200J ．若此种气体为单原子分子气体，则该过程中需吸热__________J ；若为双原子分子气体，则需吸热_____________J 。 8. 一定量的理想气体，在p —T 图上经历一个如图所示的循环过程（a→b→c→d→a），其中a→b，c→d 两个过程是绝热过程，则该循环的效率 η=_________________。 9. 某种单原子分子组成的理想气体，在等压过程中其摩尔热容量 为 ；在等容过程中其摩尔热容量为 ；在等温过程中其摩尔热容量为 ；在绝热过程中其摩尔热容量为 。 10. 理想气体由某一初态出发，分别做等压膨胀，等温膨胀和绝热膨胀三个过程。其中：等压膨胀 过程内能 ；等温膨胀过程内能 ；绝热膨胀过程内能 。 二、 选择题 1. 有一截面均匀两端封闭的圆筒，中间被一光滑的活塞分隔成两边，如果其中一边装有1克的氢气，则另一边应装入： （A ） 16 1 克的氧气才能使活塞停留在中央。 （B ） 8克的氧气才能使活塞停留在中央。 （C ） 32克的氧气才能使活塞停留在中央。 （D ） 16克的氧气才能使活塞停留在中央。 [ D ] 2. 按经典的能均分原理，每个自由度上分子的平均动能是： （A ） kT ； （B ）kT 2 3 ； （C ）kT 2 1 ； （D ）RT 。 [ C ] 3. 有二容器，一盛氢气，一盛氧气，若此两种气体之方均根速率相等，则： （A ） 它们的压强相同； P(atm) T(K) a b c d 热学试题集 一、选择题（在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确） 1．下列说法正确的是［］ Ａ．温度是物体内能大小的标志Ｂ．布朗运动反映分子无规则的运动 Ｃ．分子间距离减小时，分子势能一定增大Ｄ．分子势能最小时，分子间引力与斥力大小相等 2．关于分子势能，下列说法正确的是［］ Ａ．分子间表现为引力时，分子间距离越小，分子势能越大 Ｂ．分子间表现为斥力时，分子间距离越小，分子势能越大 Ｃ．物体在热胀冷缩时，分子势能发生变化 Ｄ．物体在做自由落体运动时，分子势能越来越小 3．关于分子力，下列说法中正确的是［］ Ａ．碎玻璃不能拼合在一起，说明分子间斥力起作用 Ｂ．将两块铅压紧以后能连成一块，说明分子间存在引力 Ｃ．水和酒精混合后的体积小于原来体积之和，说明分子间存在的引力 Ｄ．固体很难拉伸，也很难被压缩，说明分子间既有引力又有斥力 4．下面关于分子间的相互作用力的说法正确的是［］ Ａ．分子间的相互作用力是由组成分子的原子内部的带电粒子间的相互作用而引起的 Ｂ．分子间的相互作用力是引力还是斥力跟分子间的距离有关，当分子间距离较大时分子间就只有相互吸引的作用，当分子间距离较小时就只有相互推斥的作用 Ｃ．分子间的引力和斥力总是同时存在的 Ｄ．温度越高，分子间的相互作用力就越大 5．用ｒ表示两个分子间的距离，Ｅｐ表示两个分子间的相互作用势能．当ｒ＝ｒ０时两分子间的斥力等于引力．设两分子距离很远时Ｅｐ＝0 ［］ Ａ．当ｒ＞ｒ０时，Ｅｐ随ｒ的增大而增加Ｂ．当ｒ＜ｒ０时，Ｅｐ随ｒ的减小而增加 Ｃ．当ｒ＞ｒ０时，Ｅｐ不随ｒ而变Ｄ．当ｒ＝ｒ０时，Ｅｐ＝0 6．一定质量的理想气体，温度从0℃升高到ｔ℃时，压强变化如图2-1所示，在这一过程中气体体积变化情况是［］ 图2-1 Ａ．不变Ｂ．增大Ｃ．减小Ｄ．无法确定 7．将一定质量的理想气体压缩，一次是等温压缩，一次是等压压缩，一次是绝热压缩，那么［］ Ａ．绝热压缩，气体的内能增加Ｂ．等压压缩，气体的内能增加 Ｃ．绝热压缩和等温压缩，气体内能均不变Ｄ．三个过程气体内能均有变化 8．如图2-2所示，0．5ｍｏｌ理想气体，从状态Ａ变化到状态Ｂ，则气体在状态Ｂ时的温度为［］ 图2-2 高等工程热力学作业（编程） 第三章实际气体状态方程 第四章实际气体导出热力学性质与过程 题目： 一、用PR方程计算制冷剂R290、R600a和混合制冷剂R290/R600a：50/50wt%的PVT性质。 二、用PR方程计算制冷剂R290、R600a和混合制冷剂R290/R600a的导出热力学性质焓和熵。 源程序： 1、牛顿迭代法求Z function Z=newton(A,B,Z) err=1e-6; for n=0:1000 f=Z^3-(1-B)*Z^2+Z*(A-2*B-3*B^2)-(A*B-B^2-B^3); Z=Z-f/(3*Z^2-2*(1-B)*Z+(A-2*B-3*B^2)); if(abs(f) N1=[44.096 369.89 4.2512 0.1521]; N2=[58.122 407.81 3.6290 0.1840]; k1=0.37464+1.54226*N1(4)-0.26992*N1(4)^2; alpha1=(1+k1*(1-(T/N1(2))^0.5))^2; a1=0.45724*alpha1*R^2*N1(2)^2/N1(3)/10^6; aa1=0.45724*R^2*N1(2)^2/N1(3)/10^6*2*sqrt(alpha1)*(-k1/(2*sqrt(N1(2)*T))); b1=0.07780*R*N1(2)/N1(3)/10^6; k2=0.37464+1.54226*N2(4)-0.26992*N2(4)^2; alpha2=(1+k2*(1-(T/N2(2))^0.5))^2; a2=0.45724*alpha2*R^2*N2(2)^2/N2(3)/10^6; aa2=0.45724*R^2*N2(2)^2/N2(3)/10^6*2*sqrt(alpha2)*(-k2/(2*sqrt(N2(2)*T))); b2=0.07780*R*N2(2)/N2(3)/10^6; a3=0.25*a1+0.5*(1-0.01)*sqrt(a1*a2)+0.25*a2; aa3=0.25*aa1+0.5*(1-0.01)*1/2/sqrt(a1*a2)*(a1*aa2+a2*aa1)+0.25*aa2; b3=0.5*(b1+b2); a=[a1 a2 a3]; b=[b1 b2 b3]; beta=[aa1 aa2 aa3]; for i=1:3; A(i)=a(i)*p*10^6/(R^2*T^2); B(i)=b(i)*p*10^6/(R*T); 9 选择题(共21 分，每题 3 分) 1、理想气体从p-V图上初态a分别经历如图所示的(1) 或(2) 过程到达末态b.已 知Ta 态a' cb 到达相同的终态b, 如图所示, 则两个过程中气体从外界吸收的热量Q1,Q2的关系为[ B ] (A) Q 1<0,Q1>Q2 ; (B) Q 1>0, Q 1>Q2 ; (C) Q 1<0,Q1 热学试题 一选择题： 1．只知道下列那一组物理量，就可以估算出气体中分子间的平均距离 A．阿伏加徳罗常数，该气体的摩尔质量和质量 B．阿伏加徳罗常数，该气体的摩尔质量和密度 C．阿伏加徳罗常数，该气体的质量和体积 D．该气体的质量、体积、和摩尔质量 2．关于布朗运动下列说法正确的是 A．布朗运动是液体分子的运动 B．布朗运动是悬浮微粒分子的运动 C．布朗微粒做无规则运动的原因是由于它受到水分子有时吸引、有时排斥的结果 D．温度越高，布朗运动越显著 3．铜的摩尔质量为μ（kg/ mol）,密度为ρ（kg/m3），若阿伏加徳罗常数为N A，则下列说法中哪个是错误 ．．的 A．1m3铜所含的原子数目是ρN A/μ B．1kg铜所含的原子数目是ρN A C．一个铜原子的质量是（μ / N A）kg D．一个铜原子占有的体积是（μ / ρN A）m3 4．分子间同时存在引力和斥力，下列说法正确的是 A．固体分子间的引力总是大于斥力 B．气体能充满任何仪器是因为分子间的斥力大于引力 C．分子间的引力和斥力都随着分子间的距离增大而减小 D．分子间的引力随着分子间距离增大而增大，而斥力随着距离增大而减小 5．关于物体内能，下列说法正确的是 A．相同质量的两种物体，升高相同温度，内能增量相同 B．一定量0℃的水结成0℃的冰，内能一定减少 C．一定质量的气体体积增大，既不吸热也不放热，内能减少 D．一定质量的气体吸热，而保持体积不变，内能一定减少 6．质量是18g的水，18g的水蒸气，32g的氧气，在它们的温度都是100℃时A．它们的分子数目相同，分子的平均动能相同 B．它们的分子数目相同，分子的平均动能不相同，氧气的分子平均动能大 C．它们的分子数目相同，它们的内能不相同，水蒸气的内能比水大 D．它们的分子数目不相同，分子的平均动能相同 7．有一桶水温度是均匀的，在桶底部水中有一个小气泡缓缓浮至水面，气泡上升过程中逐渐变大，若不计气泡中空气分子的势能变化，则 A．气泡中的空气对外做功，吸收热量 B．气泡中的空气对外做功，放出热量 C．气泡中的空气内能增加，吸收热量 D．气泡中的空气内能不变，放出热量 8．关于气体压强，以下理解不正确的是 A．从宏观上讲，气体的压强就是单位面积的器壁所受压力的大小 B．从微观上讲，气体的压强是大量的气体分子无规则运动不断撞击器壁产生的 C．容器内气体的压强是由气体的重力所产生的 D．压强的国际单位是帕，1Pa＝1N/m2 文科物理《热力学》习题（计算题） 第一章热平衡与温度（选两题：从1-1至1-4任选一题，1-5至1-7任选一题；多选不限） 温馨提示： 本章计算题解题时只需运用中学的知识，即理想气体状态方程。不过，解最后三道题时所用到的气体状态方程的形式为p = nkT。 1-1 定体气体温度计的测温气泡放入水的三相点管的槽内时，气体的压强为×103Pa。求： （1）用此温度计测量的温度时，气体的压强是多大 （2）当气体压强为×103Pa时，待测温度是多少K多少o C 解：视水蒸气为理想气体，视三相点温度约为0℃。P1V=nRT1,P2V=nRT2,P3V=nRT3 P2=(T2/T1)P1=*6650/=×103Pa. T3=(P3/P1)T1=*==℃. 1-2 自行车的车轮直径为71.12cm，内胎截面直径为3cm。在-3o C的天气里向空胎里打气。打气筒长30cm，截面半径1.5cm。打了20下，气打足了，问此时车胎内压强是多少设车胎内最后气体温度为7o C。 解：内胎体积V2=（∏*）*（∏**）= ㎝~3 打入空气V1=∏***30*20= ㎝~3 P1V1=nRT1,P2V2=nRT2 P2=(V1T2P1)/(V2T1)=*/*= 1-3 某柴油机的气缸充满空气，压缩前其中空气的温度为47o C，压强为×104Pa。当活塞急剧上升时，可把空气压缩到原体积的1/17，其时压强增大到×106Pa，求这时空气的温度（分别以K和o C表示）。 解：P1V1=nRT1,P2V2=nRT2, T2=P2V2T1/P1V1=+47)*425/*17)==℃. 1-4 一氢气球在20o C充气后，压强为，半径为1.5m。到夜晚时，温度降为10o C，气球半径缩为1.4m，其中氢气压强减为。求已经漏掉了多少氢气（提示：注意气压单位换算）。 解：1atm=101325Pa，P1=121590 Pa,P2= Pa T1= K,T2= K V1=4/3*∏***= m~3 V2=4/3*∏***= m~3 n1-n2=P1V1/RT1-P2V2/RT2= mol 1-5 目前可获得的极限真空度为×10-18atm。求在此真空度下1cm3空气内平均有多少个分子设温度为20 o C。 解：PV=nRT, n=×10-18*101325/1000000**=×10-24mol N=n*×1023≈25个 1-6 “火星探路者”航天器发回的1997年7月26日火星表面白天天气情况是：气压为（1bar=105Pa），温度为 o C，这是火星表面1cm3内平均有多少个分子 解：PV=nRT, n=(671/1000000**=×10-6mol N= n*×1023≈×1017个 第一章热力学第一定律练习题 一、判断题（说法对否）： 1.当系统的状态一定时，所有的状态函数都有一定的数值。当系统的状态发生 变化时，所有的状态函数的数值也随之发生变化。 2.在101.325kPa、100℃下有lmol的水和水蒸气共存的系统，该系统的状态 完全确定。 3.一定量的理想气体，当热力学能与温度确定之后，则所有的状态函数也完 全确定。 4.系统温度升高则一定从环境吸热，系统温度不变就不与环境换热。 5.从同一始态经不同的过程到达同一终态，则Q和W的值一般不同，Q + W 的值一般也不相同。 6.因Q P= ΔH，Q V= ΔU，所以Q P与Q V都是状态函数。 7．体积是广度性质的状态函数；在有过剩NaCl(s) 存在的饱和水溶液中，当温度、压力一定时；系统的体积与系统中水和NaCl的总量成正比。8．封闭系统在压力恒定的过程中吸收的热等于该系统的焓。 9．在101.325kPa下，1mol l00℃的水恒温蒸发为100℃的水蒸气。若水蒸气可视为理想气体，那么由于过程等温，所以该过程ΔU = 0。 10.一个系统经历了一个无限小的过程，则此过程是可逆过程。 11．1mol水在l01.325kPa下由25℃升温至120℃，其ΔH= ∑C P,m d T。12．因焓是温度、压力的函数，即H = f(T,p)，所以在恒温、恒压下发生相变时，由于d T = 0，d p = 0，故可得ΔH = 0。 13．因Q p = ΔH，Q V = ΔU，所以Q p - Q V = ΔH - ΔU = Δ(p V) = -W。14．卡诺循环是可逆循环，当系统经一个卡诺循环后，不仅系统复原了，环境也会复原。 15．若一个过程中每一步都无限接近平衡态，则此过程一定是可逆过程。16．(?U/?V)T = 0 的气体一定是理想气体。 17．一定量的理想气体由0℃、200kPa的始态反抗恒定外压(p环= 100kPa) 绝热膨胀达平衡，则末态温度不变。 18．当系统向环境传热(Q < 0)时，系统的热力学能一定减少。传热学试题库含参考答案
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第二章热力学第一定律练习题及答案