大学物理习题详解No11热力学第一定律

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1、《大学物理All》作业No.ll热力学第一定律一、判断题：(用“T”和“F”表示)[F]1.热力学第一定律只适用于热力学系统的准静态过程。解：P284我们把涉及热运动和机械运动范I韦I的能量导恒定律称为热力学第一定律。无论是准静态过程还是非静态过程均是适用的，只是不同过程的定量化的具体形式不同[F]2.平衡过程就是无摩擦力作用的过程。解：平衡过程即是过程小的屮间状态均视为平衡态，与是否存在摩擦无关。[T]3.在p-V图上任意一线段下的面积，表示系统在经历相应过程所作的功。解：P281,根据体积功的定义。[F]4.置于

2、容器内的气体，如果气体内各处压强相等，或气体内各处温度相同，则这两种情况下气体的状态一定都是平衡态。解：P253平衡态就是系统的宏观蜃具有稳定值的状态。[T]5.热力学第一定律表明：对于一个循环过程，外界对系统作的功--定等于系统传给外界的热量。解：P294二、选择题：1.一定量的理想气体，开始时处于压强、体积、温度分别为戸、叫、7；的平衡态，示来变到压强、体积、温度分别为几、匕、笃的终态，若已知匕>%，且T?=T，则以下各种说法中正确的是：[D](A)不论经历的是什么过程，气体对外所作的净功一定为正值(B)不论经

3、历的是什么过程，气体从外界所吸的净热量一定为止值(C)若气体从始态变到终态经历的是等温过程，则气体吸收的热量最少(D)如果不给定气体所经历的是什么过程，则气体在过程中对外所作的净功和从外界吸热的止负皆无法判断解：A=^pdV只适用于准静态过程，对于任意过程，无法只根据V2>VrT2=T｝判断A和Q的正负。2.一定量的理想气体，经历某过程后，它的温度升高了。则根据热力学定律可以断定：(1)该理想气体系统在此过程中吸了热；(2)在此过程中外界对该理想气体系统作了正功。(3)该理想气体系统的内能增加了。(4)在此过程中理想

4、气体系统既从外界吸了热，又对外作了止功。以上正确的断言是：[C](A)(1)、(3)(B)(2)、(3)(C)(3)(D)(3)、(4)(E)(4)解：内能是温度的单值函数，温度升高只能说明内能增加了，而功和热量都与过程有关，不能只山温度升降而判断其正负。[C](A)等温过程(C)等容过程(B)(D)等压过程绝热过程解:由图可以看出，E■二C(恒量)，而E=--RT=-PC=>—-2CM=恒量，即等容过程。PM2pimR3.若在某个过程屮，一定量的理想气体的内能E随压强p的变化关系为一直线(其延长线过E〜卩图的原点)

5、，则该过程为4.如图所示，一绝热密闭的容器，用隔板分成相等的两部分，左边盛冇一定屋的理想气体,压强为从)，右边为真空。今将隔板抽去，气体口由膨胀，当气体达到平衡吋，气体的压强是[B](A)p()(B)pQ/2O5.一定量的理想气体，-其状态在V-T图上沿着一条直线从平衡态a改变到平衡态b(如图)。[C](A)这是一个放热降压过程(B)这是一个吸热升

6、压过程(B)这是一个吸热降压过程(C)这是一个绝热降压过程解：“过程丁2>7,所以A£>(),又V2>VP所以该气体在此过程升温膨胀，对外做功，A>(),则由热力学笫一定律：g=AE+A>0知系统吸热。又由型1=沁，将状态°、b分別与。点相连有冬〉乞，可知宀<“，T丁2仇可故系统经历的是吸热降压过程。三、填空题：1.一定量的理想气体处于热动平衡状态时，此热力学系统不随时间变化的三个宏观量是体积、温度、圧强,而随II寸间不断变化的微观量是每个分了运动的速度、动屋、动能。2.一定量的理想气体，从同一状态开始其容积由％

7、膨胀到2%,分別经历以下三个过程：(1)等压过程；(2)等温过程；(3)绝热过程。其中：p气休对外作功最多的过程一等压；气体内能增加最多的过程等压：气体吸收的热量最多的过程等压。解：(a)由"V图可知，等压过程llh线卜-面积最大，所以等压过程气体对外做功最多；(b)等压过程末状态温度最高，所以等压过程气体内能增量蝕大；(c)由热力学第一定律Q二AE+A有：绝热过程A-D不吸热，0=0；等温过程A-C内能不变,AE=0,Qac=Aac=ACV^的面积；等压过程A—B,AE>0,QAB=AE+Aab+面积。所以,QAf

8、}>Qac>Qad,吸热授多的过程是A-B.1.3mol的理想气体开始时处在压强1,温度刁=500K的平衡态。经过一个等温过程，压强变为=3atm。该气体在此等温过程中吸收的热量为Q=8638.25J。(摩尔气体常量/?=8.31•moP1•K')解：因为是等温过程，那么=0=>Q=A=—RTAn^=—RT,111^=3x8.31x500x^2