1、氣體動(dòng)理論和熱力學(xué)習(xí)題課氣體動(dòng)理論和熱力學(xué)習(xí)題課 一選擇、填空題一選擇、填空題 在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，若氧氣（視為剛性雙原子分子）在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，若氧氣（視為剛性雙原子分子） 和氦氣的體積比，則其內(nèi)能之比和氦氣的體積比，則其內(nèi)能之比 為（）。為（）。2 1 2 1 V V 2 1 E E 10 3 6 5 3 5 2 1 DCBA 解：解： 2 1 2 1 RTPV 6 5 3 5 2 1 2 2 1 2 1 2 1 i i E E RT i E 在恒定不變的壓強(qiáng)下，氣體分子的平均碰撞在恒定不變的壓強(qiáng)下，氣體分子的平均碰撞 頻率與氣體的熱力學(xué)溫度的關(guān)系為（）。頻率與氣體的熱力學(xué)溫度的關(guān)系為（）。 Z T

2、 TZD T ZC TZBTZA 1 無關(guān)與 解：解： nkTP M RT v nvdZ mol ,6 . 1 2 2 而 T Z 1 故選（）。故選（）。 已知?dú)錃夂脱鯕獾臏囟认嗤?qǐng)判斷下列說法已知?dú)錃夂脱鯕獾臏囟认嗤?qǐng)判斷下列說法 哪個(gè)正確？（）哪個(gè)正確？（） （）氧分子的質(zhì)量比氫分子大，所以其壓強(qiáng)一定（）氧分子的質(zhì)量比氫分子大，所以其壓強(qiáng)一定 大于氫氣的壓強(qiáng)。大于氫氣的壓強(qiáng)。 （）氧分子的質(zhì)量比氫分子大，所以其密度一定（）氧分子的質(zhì)量比氫分子大，所以其密度一定 大于氫氣的密度。大于氫氣的密度。 （）氧分子的質(zhì)量比氫分子大，所以氫分子的速（）氧分子的質(zhì)量比氫分子大，所以氫分子的速 率一

3、定比氧分子的速率大。率一定比氧分子的速率大。 （）氧分子的質(zhì)量比氫分子大，所以氫分子的方（）氧分子的質(zhì)量比氫分子大，所以氫分子的方 均根速率一定比氧分子的大。均根速率一定比氧分子的大。 解：解： mol M RT v 3 2 故選（）。故選（）。 試指出下列各式所表示的物理意義：試指出下列各式所表示的物理意義： （）（） : 2 1 kT 表示理想氣體分子任一自由度的平均表示理想氣體分子任一自由度的平均 能量。能量。 （）（）: 2 3 kT表示理想氣體分子的平均平動(dòng)動(dòng)能。表示理想氣體分子的平均平動(dòng)動(dòng)能。 （）（）: 2 RT i 表示摩爾理想氣體的內(nèi)能。表示摩爾理想氣體的內(nèi)能。 （）（） :

4、 2 3 RT M M mol 表示摩爾單原子理想氣體表示摩爾單原子理想氣體 的內(nèi)能，或表示相同摩爾數(shù)理想的內(nèi)能，或表示相同摩爾數(shù)理想 氣體分子平均平動(dòng)動(dòng)能的總和。氣體分子平均平動(dòng)動(dòng)能的總和。 mol M M 當(dāng)理想氣體處于平衡態(tài)時(shí)，氣體分子速率分布當(dāng)理想氣體處于平衡態(tài)時(shí)，氣體分子速率分布 函數(shù)為，則分子速率處于最可幾速率至函數(shù)為，則分子速率處于最可幾速率至 范圍內(nèi)的幾率范圍內(nèi)的幾率 vf p v N N p v dvvf 溫度、壓強(qiáng)相同的氦氣和氧氣，它們分子的平溫度、壓強(qiáng)相同的氦氣和氧氣，它們分子的平 均動(dòng)能和平均平動(dòng)動(dòng)能有如下關(guān)系（）。均動(dòng)能和平均平動(dòng)動(dòng)能有如下關(guān)系（）。 k （）和都相等

5、。（）相等，而不等。（）和都相等。（）相等，而不等。 （）和都不相等。（）相等，而不等。（）和都不相等。（）相等，而不等。 k k k k 解：解： kTkTO kTkTHe k k 2 3 2 5 2 3 2 3 2 , ,: ： 故選（）。故選（）。 在一封閉容器中盛有摩爾氦氣（視作理想氣在一封閉容器中盛有摩爾氦氣（視作理想氣 體），這時(shí)分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的平均自由程僅決定于體），這時(shí)分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的平均自由程僅決定于 （）。（）。 （）壓強(qiáng)（）體積（）壓強(qiáng)（）體積 （）溫度（）平均碰撞頻率（）溫度（）平均碰撞頻率Z 解：解： Pd kT nd 22 22 1 故選（）。故選（）。 三個(gè)容器、

6、中裝有同種理想氣體，其三個(gè)容器、中裝有同種理想氣體，其 分子數(shù)密度相同，而方均根速率之比為分子數(shù)密度相同，而方均根速率之比為n 4:2:1: 21 2 21 2 21 2 CBA vvv 則其壓強(qiáng)之比為（）。則其壓強(qiáng)之比為（）。 CBA PPP: （）：（）：（）：（）： （）：（）：（）：（）： 解：解：TPTv 2 故選（）。故選（）。 關(guān)于溫度的意義，有下列幾種說法：關(guān)于溫度的意義，有下列幾種說法： （）氣體的溫度是分子平均平動(dòng)動(dòng)能的量度。（）氣體的溫度是分子平均平動(dòng)動(dòng)能的量度。 （）氣體的溫度是大量氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的集體表（）氣體的溫度是大量氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的集體表 現(xiàn)，具有統(tǒng)計(jì)意義。現(xiàn)，

7、具有統(tǒng)計(jì)意義。 （）溫度的高低反映物質(zhì)內(nèi)部分子運(yùn)動(dòng)劇烈程度（）溫度的高低反映物質(zhì)內(nèi)部分子運(yùn)動(dòng)劇烈程度 的不同。的不同。 （）從微觀上看，氣體的溫度表示每個(gè)氣體分子（）從微觀上看，氣體的溫度表示每個(gè)氣體分子 的冷熱程度。的冷熱程度。 上述說法中正確的是（）。上述說法中正確的是（）。 （）（）、（）、（）（）（）、（）、（） （）（）、（）、（）（）（）、（）、（） （）（）、（）、（）（）（）、（）、（） （）（）、（）、（）（）（）、（）、（） 答案為（）。答案為（）。 、某氣體的溫度為時(shí)，壓強(qiáng)為、某氣體的溫度為時(shí)，壓強(qiáng)為 ，密度，密度， 則該氣體分子的方均根速率為（）。則該氣體分子的方均根速

8、率為（）。 atmP 2 100 . 1 32 1024. 1mkg 解：解： s m P v P RT MRT M MM P M RT v mol mol mol 495 3 3 2 2 （）可逆熱力學(xué)過程一定是準(zhǔn)靜態(tài)過程。（）可逆熱力學(xué)過程一定是準(zhǔn)靜態(tài)過程。 （）準(zhǔn)靜態(tài)過程一定是可逆過程（）準(zhǔn)靜態(tài)過程一定是可逆過程 （）不可逆過程就是不能向相反方向進(jìn)行的過程。（）不可逆過程就是不能向相反方向進(jìn)行的過程。 （）凡有摩擦的過程一定是不可逆過程。（）凡有摩擦的過程一定是不可逆過程。 以上四種判斷，其中正確的是（）。以上四種判斷，其中正確的是（）。 （）（）、（）、（）（）（）、（）、（） （）（

9、）、（）、（）（）（）、（）、（） （）（）、（）（）（）、（） （）（）、（）（）（）、（） 答案為（）。答案為（）。 、關(guān)于可逆過程和不可逆過程的判斷：、關(guān)于可逆過程和不可逆過程的判斷： 、在一個(gè)孤立系統(tǒng)內(nèi)，一切實(shí)際過程都向著（、在一個(gè)孤立系統(tǒng)內(nèi)，一切實(shí)際過程都向著（ ）的方向進(jìn)行，這就是熱力學(xué)第二定）的方向進(jìn)行，這就是熱力學(xué)第二定 律的統(tǒng)計(jì)意義。從宏觀上說，一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的律的統(tǒng)計(jì)意義。從宏觀上說，一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的 實(shí)際過程都是（）。實(shí)際過程都是（）。 狀態(tài)幾率增大狀態(tài)幾率增大 不可逆的不可逆的 、從統(tǒng)計(jì)的意義來解釋：、從統(tǒng)計(jì)的意義來解釋： 不可逆過程實(shí)質(zhì)上是一個(gè)（不可逆過程實(shí)質(zhì)上是

10、一個(gè)（ ）的轉(zhuǎn)變過程。）的轉(zhuǎn)變過程。 一切實(shí)際過程都向著（）的一切實(shí)際過程都向著（）的 方向進(jìn)行。方向進(jìn)行。 從幾率較小的狀從幾率較小的狀 態(tài)到幾率較大的狀態(tài)態(tài)到幾率較大的狀態(tài) 狀態(tài)的幾率增大狀態(tài)的幾率增大 、設(shè)有下列過程：、設(shè)有下列過程： （）用活塞緩慢地壓縮絕熱容器中的理想氣體。（）用活塞緩慢地壓縮絕熱容器中的理想氣體。 （設(shè)活塞與器壁無摩擦）（設(shè)活塞與器壁無摩擦） （）用緩慢地旋轉(zhuǎn)的葉片使絕熱容器中的水溫上（）用緩慢地旋轉(zhuǎn)的葉片使絕熱容器中的水溫上 升。升。 （）冰溶解為水。（）冰溶解為水。 （）一個(gè)不受空氣阻力及其它摩擦力作用的單擺（）一個(gè)不受空氣阻力及其它摩擦力作用的單擺 的擺動(dòng)。的

11、擺動(dòng)。 其中是可逆過程的為（）。其中是可逆過程的為（）。 （）（）、（）、（）（）（）、（）、（） （）（）、（）、（）（）（）、（）、（） （）（）、（）、（）（）（）、（）、（） （）（）、（）（）（）、（） 答案為（）。答案為（）。 、在圖上，、在圖上， （）系統(tǒng)的某一平衡態(tài)用（）來表示；（）系統(tǒng)的某一平衡態(tài)用（）來表示； （）系統(tǒng)的某一平衡過程用（）來表示；（）系統(tǒng)的某一平衡過程用（）來表示； （）系統(tǒng)的某一平衡循環(huán)過程用（）（）系統(tǒng)的某一平衡循環(huán)過程用（） 來表示。來表示。 一點(diǎn)一點(diǎn) 一條曲線一條曲線 一條閉合曲線一條閉合曲線 、在熱力學(xué)中，、在熱力學(xué)中，“作功作功”和和“傳遞熱量傳

12、遞熱量”有本有本 質(zhì)的質(zhì)的 區(qū)別，前者是通過（）來完成的；區(qū)別，前者是通過（）來完成的； 后者是通過（）來完成的。后者是通過（）來完成的。 物體作宏觀位移物體作宏觀位移 分子間的相互作用分子間的相互作用 、根據(jù)熱力學(xué)第二定律判斷下列哪種說法是正、根據(jù)熱力學(xué)第二定律判斷下列哪種說法是正 確的（）。確的（）。 （）熱量能從高溫物體傳到低溫物體，但不能從（）熱量能從高溫物體傳到低溫物體，但不能從 低溫物體傳到高溫物體。低溫物體傳到高溫物體。 （）功可以全部變?yōu)闊幔珶岵荒苋孔優(yōu)楣Α＃ǎ┕梢匀孔優(yōu)闊幔珶岵荒苋孔優(yōu)楣Α?（）氣體能夠自由膨脹，但不能自動(dòng)收縮。（）氣體能夠自由膨脹，但不能自動(dòng)收縮

13、。 （）有規(guī)則運(yùn)動(dòng)的能量能夠變?yōu)闊o規(guī)則運(yùn)動(dòng)的能（）有規(guī)則運(yùn)動(dòng)的能量能夠變?yōu)闊o規(guī)則運(yùn)動(dòng)的能 量，但無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的能量不能變?yōu)橛幸?guī)則運(yùn)動(dòng)的能量，但無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的能量不能變?yōu)橛幸?guī)則運(yùn)動(dòng)的能 量。量。 答案為（）。答案為（）。 、用公式計(jì)算理想氣體內(nèi)能增、用公式計(jì)算理想氣體內(nèi)能增 量時(shí)，此式（）。量時(shí)，此式（）。 TCE V （）只適用于準(zhǔn)靜態(tài)的等容過程。（）只適用于準(zhǔn)靜態(tài)的等容過程。 （）只適用于一切準(zhǔn)靜態(tài)過程。（）只適用于一切準(zhǔn)靜態(tài)過程。 （）只適用于一切等容過程。（）只適用于一切等容過程。 （）適用于一切始末態(tài)為平衡態(tài)的過程。（）適用于一切始末態(tài)為平衡態(tài)的過程。 D Z 19 一定量的理想氣體，在溫

14、度不變的條件一定量的理想氣體，在溫度不變的條件 下，當(dāng)壓強(qiáng)降低時(shí)，分子的平均碰撞頻率下，當(dāng)壓強(qiáng)降低時(shí)，分子的平均碰撞頻率 和平均自由程和平均自由程 的變化情況是：的變化情況是： Z（A） 和 都增大Z（B） 和 都減小 Z（C） 增大而 減小 Z（D） 減小而 增大 【D】 2020如圖所示，一定量理想氣體從體積如圖所示，一定量理想氣體從體積V V1 1，膨，膨 脹到體積脹到體積V V2 2分別經(jīng)歷的過程是：分別經(jīng)歷的過程是：A AB B等壓過程，等壓過程， A AC C等溫過程；等溫過程；A AD D絕熱過程，其中吸熱量多絕熱過程，其中吸熱量多 的過程的過程 p V O A B C D (D

15、)(D)既是既是A AB B也是也是A AC C, , 兩過程吸熱一樣多兩過程吸熱一樣多 (A) (A) 是是A AB.B. (B)(B)是是A AC.C. (C)(C)是是A AD.D. 【A】 21 M21 M克氧氣克氧氣( (視為剛性雙原子分子的理想氣視為剛性雙原子分子的理想氣 體體) )貯于一氧氣瓶中，溫度為貯于一氧氣瓶中，溫度為T T， 這瓶氧氣的內(nèi)能為這瓶氧氣的內(nèi)能為_ _ _ _ _ _ _ _； 分子的平均平動(dòng)動(dòng)能為分子的平均平動(dòng)動(dòng)能為_ _ _； 分子的平均總動(dòng)能為分子的平均總動(dòng)能為 （ ） 5 2 mol M RT M 3 2 mol M kT M 5 2 mol M kT

16、 M 22 22 熱力學(xué)第二定律的開爾文表述和克勞熱力學(xué)第二定律的開爾文表述和克勞 修斯表述是等價(jià)的，表明在自然界中與熱修斯表述是等價(jià)的，表明在自然界中與熱 現(xiàn)象有關(guān)的實(shí)際宏觀過程都是不可逆的，現(xiàn)象有關(guān)的實(shí)際宏觀過程都是不可逆的， 開爾文表述開爾文表述指出了指出了_ 的過程是不可的過程是不可 逆的，而逆的，而克勞修斯表述克勞修斯表述指出了指出了_的過的過 程是不可逆的程是不可逆的 功變熱功變熱 熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo) 23 23 絕熱容器被隔板分成兩半，一半為真空，；絕熱容器被隔板分成兩半，一半為真空，； 另一半是理想氣體，若把隔板抽出，氣體將另一半是理想氣體，若把隔板抽出，氣體將 進(jìn)行自由膨脹，達(dá)到平

17、衡后進(jìn)行自由膨脹，達(dá)到平衡后 A.A.溫度不變，熵增加溫度不變，熵增加 B.B.溫度增加，熵增加溫度增加，熵增加 C.C.溫度降低，熵增加溫度降低，熵增加 D.D.溫度不變，熵不變溫度不變，熵不變 【A A】 24 24 熵是分子熱運(yùn)動(dòng)的無序性或混亂性的量度。熵是分子熱運(yùn)動(dòng)的無序性或混亂性的量度。 可逆的絕熱過程是可逆的絕熱過程是 （ ）等熵過程等熵過程 二計(jì)算題二計(jì)算題 一定量的單原子分子理想氣體，從態(tài)出發(fā)經(jīng)一定量的單原子分子理想氣體，從態(tài)出發(fā)經(jīng) 等壓過程膨脹到態(tài)，又經(jīng)絕熱過程膨脹到態(tài)，等壓過程膨脹到態(tài)，又經(jīng)絕熱過程膨脹到態(tài)， 如圖示。試求這全過程中氣體對(duì)外所作的功、內(nèi)能如圖示。試求這全過程

18、中氣體對(duì)外所作的功、內(nèi)能 的增量及吸收的熱量。的增量及吸收的熱量。 )(Pa 3 m 249. 38 5 101 5 104 解：由圖可知，解：由圖可知， CCAA VPVP 從狀態(tài)方程得：從狀態(tài)方程得： RTPV CA TT 所以全過程的所以全過程的內(nèi)能增量?jī)?nèi)能增量：0E 等壓過程，有等壓過程，有 JVPVP TTRTTCQ AABB ABABPAB 5 1091452 2 5 . 絕熱過程，有絕熱過程，有0 BC Q 所以全過程所以全過程吸收的吸收的總熱量總熱量為：為： JQQQ BCAB 5 109 .14 根據(jù)熱力學(xué)第一定律，則全過程中根據(jù)熱力學(xué)第一定律，則全過程中 氣體對(duì)外氣體對(duì)外作

19、的功作的功為：為： EWQ JEQW 5 10914 . 氣缸內(nèi)貯有克水蒸汽（視為剛性分子理想氣缸內(nèi)貯有克水蒸汽（視為剛性分子理想 氣體），經(jīng)氣體），經(jīng)abcda循環(huán)過程，如圖所示。其中循環(huán)過程，如圖所示。其中ab、 cd為等容過程，為等容過程， bc為等溫過程為等溫過程 ，da為等壓過為等壓過 程。試求：程。試求：atmP lV o a b c d 2550 2 6 （）？（）？ （）？（）？ （）循環(huán)過程水蒸汽（）循環(huán)過程水蒸汽 作的凈功作的凈功W？ （）循環(huán)效率？（）循環(huán)效率？ da W ab E （注：循環(huán)效率，（注：循環(huán)效率，W為循環(huán)過程水蒸汽為循環(huán)過程水蒸汽 對(duì)外作的凈功，為循環(huán)過

20、程水蒸汽吸收的熱量，對(duì)外作的凈功，為循環(huán)過程水蒸汽吸收的熱量， ） 1 QW 1 Q Paatm 5 10013. 11 mol2 解：水蒸汽的解：水蒸汽的 kgM 3 1036 kgM mol 3 1018 6i （）（） J VVPW daada 3 100655 . （）（） J PPV i TTR i E abaabab 4 103093 22 . （）（） ,K R VP T ab b 914 J VVRTW bcbbc 4 10051 . ln a b c d 2550 atmP lV 6 2 o 凈功：凈功： JWWW dabc 3 10475 . （）（） JWEQQQ bca

21、bbcab 4 1 10094 . %13 1 Q W 效率：效率： 摩爾雙原子理想氣體自初態(tài)摩爾雙原子理想氣體自初態(tài) ，經(jīng)下列兩過程、，經(jīng)下列兩過程、 而至終態(tài)，求氣體在兩過而至終態(tài)，求氣體在兩過 程中所作的功及熱量。程中所作的功及熱量。 ,10100 5 1 PaP 3 1 1mV 2 100 VP VP24124 3 2 5 2 5,104mVPaP 解：解： JdV V PdVW V V 80 100 5 1 2 1 2 1 JdVVPdVW V V 20824124 5 1 2 2 1 由初態(tài)至終態(tài)，內(nèi)能的變化由初態(tài)至終態(tài)，內(nèi)能的變化 JVPVPTTR i E 7 112212 10

22、2 2 5 2 則熱量的計(jì)算為：則熱量的計(jì)算為： 22 11 WEQ WEQ 今有溫度為今有溫度為27，壓力為，壓力為atm，質(zhì)量為質(zhì)量為2.8g的的 氮?dú)猓紫仍诘葔旱那闆r下加熱，使體積增加一倍氮?dú)猓紫仍诘葔旱那闆r下加熱，使體積增加一倍 其次在體積不變的情況下加熱，使壓力增加一倍，其次在體積不變的情況下加熱，使壓力增加一倍， 最后等溫膨脹使壓力降回到最后等溫膨脹使壓力降回到atm。 （）作出過程的圖。（）作出過程的圖。 （）求在三個(gè)過程中氣體吸收的熱量，所作的功（）求在三個(gè)過程中氣體吸收的熱量，所作的功 和內(nèi)能的改變。和內(nèi)能的改變。 1 P 2 P 1 V 2 V 4 V 111 TVP )( 221 TVP 322 TVP )( 341 TVP 解：已知解：已知 mol gMgM mol 10 2882 . ,. KTatmP300,1 11 且且 1212 2,2PPVV 等壓過程：等壓過程