热学试题库
选择题
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 为玻耳兹曼常量，R 为摩尔气体常量，则该理想气体的分子数为
（A ）m PV /； （B ）)/(kT PV ； （C ）)/(RT PV ； （D ）)/(mT PV 。
[ ]
答案：（B ）
理想气体卡诺循环过程的两条绝热线下的面积大小（图中阴影部分）分别为1S 和2S ，则两者的大小关系为：
（A ）1S >2S ； （B ）1S <2S ； （C ）1S =2S ； （D ）无法确定。 [ ]
答：（C ）
2. 填空题
质量为M ，摩尔质量为mol M ，分子数密度为n 的理想气体，处于平衡态时，系统压强P 与温度T 的关系为____________________。
答案：P nkT =
3. 判断题：
在一封闭的容器内有一定质量的理想气体，温度升高到原来的两倍时，压强增大到原来的四倍。
答案：错（原来的二倍）
4. 计算题
一体积为1.0×10-3m 3容器中，含有4.0×10-5kg 的氦气和4.0×10-5kg 的氢气，它们的
温度为30℃，试求容器中的混合气体的压强。(已知摩尔气体常量R =8.31J ·K -1
)
解答及评分标准：
氢气的压强 1e e H H mol M RT
p M V
= （2分）
p
V
O
1
S 2
S 2061302图
氦气的压强 222H H mol M RT
p M V
= （2分）
混合气体的压强 2212(
)
e e H H H mol
H mol
M M RT
p p p M M V
=+=+
（3分） 55333
44.010 4.0108.31(27330)()4.010 2.010 1.0107.5510Pa
-----???+=+?
???=? （3分）
1摩尔理想气体在400K 与300K 之间完成一个卡诺循环，在400K 的等温线上，起始体积为0.0010m 3，最后体积为0.0050m 3，试计算气体在此循环中所作的功，以及从高温热源吸收的热量和传给低温热源的热量。
解答及评分标准： 卡诺循环的效率 %25400
300
1112=-=-
=T T η （2分）
从高温热源吸收的热量 2110.005
ln
8.31400ln 53500.001
V Q RT V ==??=（J ）
（3分） 循环中所作的功 10.2553501338A Q η==?=（J ） （2分） 传给低温热源的热量 21(1)(10.25)53504013Q Q η=-=-?=（J ） （3分）
平衡态、态参量、热力学第零定律
一、 选择题
1. 置于容器内的气体，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
(A) 一定都是平衡态． (B) 不一定都是平衡态． (C) 前者一定是平衡态，后者一定不是平衡态．
(D) 后者一定是平衡态，前者一定不是平衡态． ［ ］ 答案：B
2. 气体在状态变化过程中，可以保持体积不变或保持压强不变，这两种过程
(A) 一定都是平衡过程． (B) 不一定是平衡过程． (C) 前者是平衡过程，后者不是平衡过程．
(D) 后者是平衡过程，前者不是平衡过程． ［ ］ 答案：B
3. 如图所示，当气缸中的活塞迅速向外移动从而使气体膨胀
时，气体所经历的过程
(A) 是平衡过程，它能用p ─V 图上的一条曲线表示．
(B) 不是平衡过程，但它能用p ─V 图上的一条曲线表示． (C) 不是平衡过程，它不能用p ─V 图上的一条曲线表示．
(D) 是平衡过程，但它不能用p ─V 图上的一条曲线表示． ［ ］
答案：C
4. 在下列各种说法 (1) 平衡过程就是无摩擦力作用的过程．
(2) 平衡过程一定是可逆过程． (3) 平衡过程是无限多个连续变化的平衡态的连接． (4) 平衡过程在p －V 图上可用一连续曲线表示．
中，哪些是正确的？
(A) (1)、(2)． (B) (3)、(4)． (C) (2)、(3)、(4)． (D) (1)、(2)、(3)、(4)． ［ ］
答案：B
5. 设有下列过程：
(1) 用活塞缓慢地压缩绝热容器中的理想气体．(设活塞与器壁无摩擦) (2) 用缓慢地旋转的叶片使绝热容器中的水温上升．
(3) 一滴墨水在水杯中缓慢弥散开． (4) 一个不受空气阻力及其它摩擦力作用的单摆的摆动． 其中是可逆过程的为 (A) (1)、(2)、(4)． (B) (1)、(2)、(3)． (C) (1)、(3)、(4)．
(D) (1)、(4)． ［ ］
答案：D
理想气体状态方程
一、选择题
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 为玻耳兹曼常量，R 为摩尔气体常量，则该理想气体的分子数为
（A ）m PV /； （B ）)/(kT PV ； （C ）)/(RT PV ； （D ）)/(mT PV 。
[ ]
答案：（B ）
p
2. 一定量的理想气体，其状态改变在p －T 图上沿着一
条直线从平衡态a 到平衡态b (如图)． (A) 这是一个膨胀过程． (B) 这是一个等体过程． (C) 这是一个压缩过程．
(D) 数据不足，不能判断这是那种过程． ［ ］
答案：C
3. 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)．
(A) 这是一个等压过程． (B) 这是一个升压过程． (C) 这是一个降压过程．
(D) 数据不足，不能判断这是哪种过程
［ ］
答案：C
4．如果在一固定容器内，理想气体分子速率都提高为原来的二倍，那么
（A ）温度和压强都升高为原来的二倍；
（B ）温度升高为原来的二倍，压强升高为原来的四倍； （C ）温度升高为原来的四倍，压强升高为原来的二倍；
（D ）温度与压强都升高为原来的四倍。 [ ] 答案：D
5． 如图所示为一定量的理想气体的p —V 图，由图可得出结论
（A ）ABC 是等温过程；
（B ）B A T T >； （C ）B A T T <；
（D ）B A T T =。 [ ]
答案：C
6． 一定量的理想气体，处在某一初始状态，现在要使它的温度经过一系列状态变化后回到初始状态的温度，可能实现的过程为
（A ）先保持压强不变而使它的体积膨胀，接着保持体积不变而增大压强； （B ）先保持压强不变而使它的体积减小，接着保持体积不变而减小压强； （C ）先保持体积不变而使它的压强增大，接着保持压强不变而使它体积膨胀； （D ）先保持体积不变而使它的压强减小，接着保持压强不变而使它体积膨胀。[ ] 答案：D
p
p 2
p 1
O T 1T 2T
a
b
V
V 2V 1O
T 1T 2
T
a b
)
(atm p )
10(33m V -A B
C
O
1
2
3
1
23
7. 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
盛有一定量的理想气体，压强为p 0，右边为真空．今将隔板抽去，
气体自由膨胀，当气体达到平衡时，气体的压强是
(A) p 0．
(B) p 0 / 2．
(C) 2γp 0． (D) p 0 / 2γ
． ［ ］ (=γC p /C V ) 答案：B
填空题
1. 质量为M ，摩尔质量为mol M ，分子数密度为n 的理想气体，处于平衡态时，系统压强P 与温度T 的关系为____________________。 答案：P nkT =
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 。 答案：相同
3. 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，则它们的压强 。 答案：不同
4. 在大气中有一绝热气缸，其中装有一定量的理想气体，然后用电炉徐徐供热(如图所示)，使活塞(无摩擦地)缓慢上升．在此过程中气体压强__________； 答案：不变
5.给定的理想气体(比热容比γ为已知)，从标准状态(p 0、V 0、T 0)开始，作绝热膨胀，体积增大到三倍，膨胀后的温度T ＝____________． 答案：01
)
3
1(T -γ
准静态过程、热量和内能
一、
选择题
1． 气体的摩尔定压热容p C 大于摩尔定体热容v C ，其主要原因是 （A ）膨胀系数不同； （B ）温度不同；
（C ）气体膨胀需作功； （D ）分子引力不同。 [ ] 答案：C
2． 在p V -图上有两条曲线abc 和adc ，由此可以得出以下结论：
p 0
p
b a
d
（A ）其中一条是绝热线，另一条是等温线； （B ）两个过程吸收的热量相同；
（C ）两个过程中系统对外作的功相等；
（D ）两个过程中系统的内能变化相同。[ ] 答案：D
3． 压强、体积和温度都相同（常温条件）的氧气和氦气在等压过程中吸收了相等的热量，它们对外作的功之比为
（A ）1:1； （B ）5:9； （C ）5:7； （D ）9:5。 [ ] 答案：C
4． 一摩尔单原子理想气体，从初态温度1T 、压强1p 、体积1V ，准静态地等温压缩至体积
2V ，外界需作多少功？
（A ）
13
2RT ； （B ）2
11ln V V RT ； （C ）)(121V V p -； （D ）1122V p V p -。 [ ] 答案：B
5．有两个相同的容器，容积固定不变，一个盛有氨气，另一个盛有氢气（看成刚性分子的理想气体），它们的压强和温度都相等，现将5J 的热量传给氢气，使氢气温度升高，如果使氨气也升高同样的温度，则应向氨气传递热量是：
(A) 6 J. (B) 5 J. (C) 3 J. (D) 2 J.
[ ] 答案：A
6．1mol 的单原子分子理想气体从状态A 变为状态B ，如果不知是什么气体，变化过程也不知道，但A 、B 两态的压强、体积和温度都知道，则可求出：
(A) 气体所作的功 (B) 气体内能的变化
(C) 气体传给外界的热量 (D) 气体的质量 ［ ］
答案：B 7． 一定量的理想气体经历acb 过程时吸热500 J ．则
经历acbda 过程时，吸热为：
(A) –1200 J ． (B) –700 J ．
(C) –400 J ． (D) 700 J ． ［ ］ 答案：B 8．对于室温下的双原子分子理想气体，在等压膨胀的情况下，系统对外所作的功与从外界吸收的热量之比W / Q 等于
(A) 2/3． (B) 1/2．
(C) 2/5． (D) 2/7． ［ ］ 答案：D 9．如图所示，一定量的理想气体，沿着图中直线从状态a ( 压强p 1 = 4 atm ，体积V 1 =2 L )变到状态b ( 压强p 2 =2 atm ，
体积V 2 =4 L )．则在此过程中：
(A) 气体对外作正功，向外界放出热量． (B) 气体对外作正功，从外界吸热． (C) 气体对外作负功，向外界放出热量．
(D) 气体对外作正功，内能减少．［ ］ 答案：B
10．用公式T C E V ?=?ν(式中V C 为定体摩尔热容量，视为常量， 为气体摩尔数)计算理想气体内能增量时，此式 (A) 只适用于准静态的等体过程． (B) 只适用于一切等体过程． (C) 只适用于一切准静态过程．
(D) 适用于一切始末态为平衡态的过程． ［ ］ 答案：D
填空题
1． 一定量的理想气体从同一初态) , (00V p a 出发，分别经两个准静态过程ab 和ac ，b 点的压强为1p ，C 点的体积为1V ，如图所示，若两个过程中系统吸收的热量相同，则该气体的
==
v
p c c γ_________________。
p (×105 Pa)V (×10-3 m 3)a b c
d
e
O
1414
p (atm)V (L)012341
2
34 a b
p
V
b
c
O
V 1
V 0
p 1
p a
答案：1、110
1
1
--V V p p
2． 理想气体在如图所示a-b-c 过程中，系统的内能增量
E ?=_________ 答案：0
3. 理想气体在如图所示a-b-c 过程中，系统的内能增量E ?_________(填大于、小于或等于零) 答案：小于
4． 1mol 双原子刚性分子理想气体，从状态a (p 1，V 1)沿p —V 图所示直线变到状态b (p 2，V 2)，则气体内能的增量E ?=_______ 答案：()221152
PV PV -
5． 如图所示，容器中间为隔板，左边为理想气体，右边为真空。今突然抽去隔板，则系统对外作功A =______________。 答案：0
6. 如图所示，一理想气体系统由状态a 沿acb 到达状态b ，系
统吸收热量350J ，而系统做功为130J 。经过过程adb ，系统
对外做功40J ，则系统吸收的热量Q =____________。 答案：260J
7. 要使一热力学系统的内能增加，可以通过________________________或
______________________两种方式，或者两种方式兼用来完成．
p V
b
c
O
a
等温线
p V
b
c
O
a
绝热线
d
p V
b
O
a
p V
b c O d a
答案：做功 热传递
8. 如图所示，一定量的理想气体经历a →b →c
过程，在此过程中气体从外界吸收热量Q ，系统内能变化 E ，请在以下空格内填上>0或<0或=
0：
Q _____________， E ___________． 答案：>0,>0
9. 一定量理想气体，从同一状态开始使其体积
由V 1膨胀到2V 1，分别经历以下三种过程：(1) 等压过程；(2) 等温过程；(3)绝热过程．其中：
__________过程气体对外作功最多；____________过程气体内能增加最多. 答案：（1）；（1）
10. 将热量Q 传给一定量的理想气体，若气体的体积不变，则热量用于________________．
答案：增加系统的内能
11. 将热量Q 传给一定量的理想气体，若气体的温度不变，则热量用于________________． 答案：对外做功
12.将热量Q 传给一定量的理想气体，若气体的压强不变，则热量用于___________________． 答案：对外做功，同时增加系统内能
热力学第一定律
一. 选择题
1 如图所示，一定量理想气体从体积V 1，膨胀到体积V 2分别
经历的过程是：A →B 等压过程，A →C 等温过程；A →D 绝热过
程，其中吸热量最多的过程 (A) 是A →B.
(B) 是A →C. (C) 是A →D.
(D) 既是A →B 也是A →C , 两过程吸热一样多。 [ ] 答案：A
2 质量一定的理想气体，从相同状态出发，分别经历等温过程、等压过程和绝热过程，使其体积增加一倍．那么气体温度的改变(绝对值)在
(A) 绝热过程中最大，等压过程中最小． (B) 绝热过程中最大，等温过程中最小． (C) 等压过程中最大，绝热过程中最小．
O p
V a
b c
p
V
O
A B C
D
(D) 等压过程中最大，等温过程中最小． ［ ］ 答案：D
3 一定量的理想气体，从a 态出发经过①或②过程到达b 态，acb 为等温线(如图)，则①、②两过程中外界对系统传递
的热量Q 1、Q 2是
(A) Q 1>0，Q 2>0． (B) Q 1<0，Q 2<0． (C) Q 1>0，Q 2<0． (D) Q 1<0，Q 2>0． ［ ］ 答案：A
4 一定量的理想气体分别由初态a 经①过程ab 和由初态a ′经②过程a ′cb 到达相同的终态b ，如p －T 图所示，
则两个过程中气体从外界吸收的热量 Q 1，Q 2的关系为：
(A) Q 1<0，Q 1> Q 2． (B) Q 1>0，Q 1> Q 2． (C) Q 1<0，Q 1< Q 2． (D) Q 1>0，Q 1< Q 2． ［ ］ 答案：B
5. 理想气体向真空作绝热膨胀． (A) 膨胀后，温度不变，压强减小． (B) 膨胀后，温度降低，压强减小． (C) 膨胀后，温度升高，压强减小． (D) 膨胀后，温度不变，压强不变． ［ ］ 答案：A
6. 一定量的理想气体，从p －V 图上初态a 经历(1)或(2)过程到达末态b ，已知a 、b 两态处于同一条绝热线上(图中虚线是绝热线)，则气体在
(A) (1)过程中吸热，(2) 过程中放热． (B) (1)过程中放热，(2) 过程中吸热．
(C) 两种过程中都吸热． (D) 两种过程中都放热． ［ ］ 答案：B
7. 1 mol 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T a (A) Q 1> Q 2>0． (B) Q 2> Q 1>0． (C) Q 2< Q 1<0． (D) Q 1< Q 2<0． (E) Q 1= Q 2>0． ［ ］ p V O a b c ① ② p O T a b a ′ c ① ② p O V a b (1) (2) V p O a b (1) (2) 答案：A 8 如图，bca 为理想气体绝热过程，b 1a 和b 2a 是任意过程，则上 述两过程中气体作功与吸收热量的情况是: (A) b 1a 过程放热，作负功；b 2a 过程放热，作负功． (B) b 1a 过程吸热，作负功；b 2a 过程放热，作负功． (C) b 1a 过程吸热，作正功；b 2a 过程吸热，作负功． (D) b 1a 过程放热，作正功；b 2a 过程吸热，作正功． ［ ］ 答案：B 9. 对于理想气体系统来说，在下列过程中，哪个过程系统所吸收的热量、内能的增量和对外作的功三者均为负值？ (A) 等体降压过程． (B) 等温膨胀过程． (C) 绝热膨胀过程． (D) 等压压缩过程． ［ ］ 答案：D 10. 理想气体经历如图所示的abc 平衡过程，则该系统 对外作功W ，从外界吸收的热量Q 和内能的增量E 的正负情况如下： (A) ΔE >0，Q >0，W <0． (B) ΔE >0，Q >0，W >0． (C) ΔE >0，Q <0，W <0． (D) ΔE <0，Q<0，W <0． ［ ］ 答案：B 11. 一物质系统从外界吸收一定的热量，则 (A) 系统的内能一定增加． (B) 系统的内能一定减少． (C) 系统的内能一定保持不变． (D) 系统的内能可能增加，也可能减少或保持不变． ［ ］ 答案：D 12 一物质系统从外界吸收一定的热量，则 (A) 系统的温度一定升高． (B) 系统的温度一定降低． (C) 系统的温度一定保持不变． (D) 系统的温度可能升高，也可能降低或保持不变． ［ ］ 答案：D p O V b 1 2 a c p O V a b c 13 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： (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． ［ ］ 答案：B 14. 氦气、氮气、水蒸汽(均视为刚性分子理想气体)，它们的摩尔数相同，初始状态相同，若使它们在体积不变情况下吸收相等的热量，则 (A) 它们的温度升高相同，压强增加相同． (B) 它们的温度升高相同，压强增加不相同． (C) 它们的温度升高不相同，压强增加不相同． (D) 它们的温度升高不相同，压强增加相同． ［ ］ 答案：C 15. 热力学第一定律表明： (A) 系统对外作的功不可能大于系统从外界吸收的热量． (B) 系统内能的增量等于系统从外界吸收的热量． (C) 不可能存在这样的循环过程，在此循环过程中，外界对系统作的 功不等于系统传给外界的热量． (D) 热机的效率不可能等于1． ［ ］ 答案：C 16. 一定量的理想气体，经历某过程后，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) 在此过程中理想气体系统既从外界吸了热，又对外作了正功． 以上正确的断言是： (A) (1)、(3)． (B) (2)、(3)． (C) (3)． (D) (3)、(4)． (E) (4)． ［ ］ 答案：C 17. 一个绝热容器，用质量可忽略的绝热板分成体积相等的两部分．两边分别装入质量相等、温度相同的H 2气和O 2气．开始时绝热板P 固定．然后释放之，板P 将发生移动(绝热板与容器壁之间不漏气且摩擦可以忽略不计)，在达到新 的平衡位置后，若比较两边温度的高低，则结果是： p 0 H 2 O 2 P (A) H 2气比O 2气温度高． (B) O 2气比H 2气温度高． (C) 两边温度相等且等于原来的温度． (D) 两边温度相等但比原来的温度降低了． ［ ］ 答案：B 18. 理想气体经历如图中实线所示的循环过程，两条等体线分别和该循环过程曲线相切于a 、c 点，两条等温线分别和该循环过程曲线相切于b 、d 点a 、b 、c 、d 将该 循环过程分成了ab 、bc 、cd 、da 四个阶段，则该四个阶段中从图上可肯定为放热的阶段为 (A) ab ． (B) bc ． (C) cd ． (D) da ． ［ ］ 答案：C 19．一定量的某种理想气体起始温度为T ，体积为V ，该气体在下面循环过程中经过三个平衡过程：(1) 绝热膨胀到体积为2V ，(2)等体变化使温度恢复为T ，(3) 等温压缩到原来体积V ，则此整个循环过程中 (A) 气体向外界放热 (B) 气体对外界作正功 (C) 气体内能增加 (D) 气体内能减少 ［ ］ 答案：A 20． 理想气体卡诺循环过程的两条绝热线下的面积大小（图中阴影部分）分别为1S 和2S ，则两者的大小关系为： （A ）1S >2S ； （B ）1S <2S ； （C ）1S =2S ； （D ）无法确定。 [ ] 答案：C 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？ 解答： （1） )(6235031.82 3 23J T R T C E V =??=?= ?=? 2分 0=A 2分 623()Q E J =?= 1分 a b c d p V O p V O 1 S 2 S （2） )(6235031.82 3 23J T R T C E V =??=?= ?=? 2分 )(4165031.8d d 21 21 J T R T R V p A T T V V =??=?===?? 2分 )(1039J E A Q =?+= 1分 2． 压强为1.0×105Pa ，体积为0.0082m 3 的氮气，从初始温度300K 加热到400K ，如加热时（1）体积不变（2）压强不变，问各需热量多少？哪一个过程所需热量大？为什么？ 解答： （1） 11221211111 5()()(1)54001.0100.0082(1)683J 2300 V V V V mol C p V T M Q C T T C T T p V M RT R T = -=-=-=???-= 4分 （2） 11221211111 5()()(1)74001.0100.0082(1)956J 2300 p p p p mol C p V T M Q C T T C T T p V M RT R T = -=-=-=???-= 4分 等压过程需要的热量大。因为等压过程除了使系统内能提高处还需要对外做功。2分 3． 有一定量的理想气体，其压强按2 V C p = 的规律变化，C 是个常量。求气体从容积1V 增加到2V 所做的功，该理想气体的温度是升高还是降低？ 解答：气体所做的功为 )11(d d 122 2 1 21 V V C V V C V p A V V V V --===? ? 4分 上式用V C pV = 代入得 0)()()11(12112212>--=--=--=T T R M M V p V p V V C A mol 4分 即 12T T <，可见理想气体温度是降低的。 2分 4．1mol 的氢，在压强为1.0×105 Pa ，温度为20℃时，其体积为0V 。今使它经以下两种过 程达到同一状态： （1）先保持体积不变，加热使其温度升高到80℃，然后令它作等温膨胀，体积变为原体积的2倍； （2）先使它作等温膨胀至原体积的2倍，然后保持体积不变，加热使其温度升到80℃。试分别计算以上两种过程中吸收的热量，气体对外作的功和内能的增量。 解答： （1） )(5.12466031.82 5 25J T R T C E V =??=?= ?=? 2分 )(3.20332ln )80273(31.8ln 1 2 J V V RT A =+?== 2分 )(8.3279J E A Q =?+= 1分 （2） )(7.16872ln )20273(31.8ln 1 2 J V V RT A =+?== 2分 )(5.12466031.82 5 25J T R T C E V =??=?= ?=? 2分 )(2.2934J E A Q =?+= 1分 5．有单原子理想气体，若绝热压缩使其容积减半，问气体分子的平均速率变为原来的速率的几倍？若为双原子理想气体，又为几倍？ 解答： 由绝热方程 21 211 1 T V T V --=γγ，得 111 2122)(--==γγV V T T 2分 由平均速率公式 m kT πυ8= ，得 21 1 2 122-===γυυT T 2分 （1）单原子理想气体的绝热指数 2 5 = = V p C C 单γ 2分 26.122232 135 21 1 2 12≈====--γυυT T 1分 （2）双原子理想气体的绝热指数2 7 = = V p C C 双γ 2分 15.122252 1572 1 1 2 12≈====--γυυT T 1分 6. 一气缸内盛有一定量的刚性双原子分子理想气体，气 缸活塞的面积S =0.05 m 2 ，活塞与气缸壁之间不漏气，摩 擦忽略不计．活塞右侧通大气，大气压强p 0 =1.0×105 Pa ．劲度系数k =5×104 N/m 的一根弹簧的两端分别固定 于活塞和一固定板上(如图)．开始时气缸内气体处于压强、体积分别为p 1 = p 0 =1.0×105 Pa ，V 1 = 0.015 m 3的初态．今缓慢加热气缸，缸内气体缓慢地膨胀到V 2 =0.02 m 3．求：在此过程中气体从外界吸收的热量． 解答： 由题意可知气体处于初态时，弹簧为原长．当气缸内气体体积由V 1膨胀到V 2时弹簧被压缩，压缩量为 1.01 2=-= S V V l m ． 气体末态的压强为 5 02102?=+=S l k p p Pa ． 3分 气体内能的改变量为 △E = ν C V (T 2－T 1) = i ( p 2V 2－ p 1V 1) /2 =6.25×103 J ． 2分 缸内气体对外作的功为 7502 12 0=+ =kl Sl p W J 3分 缸内气体在这膨胀过程中从外界吸收的热量为 Q =△E +W =6.25×103+0.75×103=7×103 J ． 2分 7. 1 mol 某种气体服从状态方程RT b V p =-)( (式中b 为常量，R 为普适气体常量)，内能 为0E T C E V +=(式中V C 为定体摩尔热容，视为常量；0E 为常量)．试证明： (1) 该气体的定压摩尔热容 R C C V p +=． (2) 在准静态绝热过程中，气体满足方程=-γ )(b V p 恒量． )/(V p C C =γ 证：热力学第一定律 d Q = d E + p d V 由 0E T C E V += ，有 T C E V d d = ① 1分 由状态方程，在1 mol 该气体的微小变化中有 p d V + (V -b ) d p =R d T ② 2分 (1) 在等压过程中，d p =0，由 ② p d V =R d T 故 T R T C Q V p d d )(d += p 0 p 1,V 1,T 1 定压摩尔热容 R C T Q C V p p +==d /)(d 2分 (2) 绝热过程中 d Q =0， 有 V p T C E V d d d -== ③ 2分 由②，③两式消去d T 得 0d )1(d )(=+ +-V C R p p b V V 其中 γ==+V p V C C C R 1 此式改写成 0)(d /d =-+b V V p p γ 2分 积分得 =-+)ln(ln b V p γ恒量 ∴ =-γ)(b V p 恒量 1分 8. 试证明2 mol 的氦气和3 mol 的氧气组成的混合气体在绝热过程中也有pV γ=C ，而γ＝31/21．(氧气、氦气以及它们的混合气均看作理想气体). 证：氦氧混合气体的定体热容量 R R R C V 2 21253232=?+? = 2分 状态方程： pV = 5RT ∴ d T = (p d V + V d p ) / (5R ) 2分 绝热过程中用热力学第一定律可得： C V d T = -p d V 2分 由上两式消去d T -p d V = (21/2)R (p d V + V d p ) / (5R ) =(21/10) (p d V + V d p ) 即： (31/10)p d V + (21/10)V d p = 0 积分得： pV 31/21 = C 上式可写作 p V C γ =， γ ＝31/21 4分 9. 温度为25℃、压强为1 atm 的1 mol 刚性双原子分子理想气体，经等温过程体积膨胀至原来的3倍． (普适气体常量R ＝8.31 1 --??K mol J 1，ln 3=1.0986) (1) 计算这个过程中气体对外所作的功． (2) 假若气体经绝热过程体积膨胀为原来的3倍，那么气体对外作的功又是多少？ 解：(1) 等温过程气体对外作功为 ? ?== = 333ln d d V V V V RT V V RT V p W 2分 =8.31×298×1.0986 J = 2.72×103 J 2分 (2) 绝热过程气体对外作功为 V V V p V p W V V V V d d 0 300 3??-== γ γ RT V p 1 311131001--=--=--γγγ γ 2分 ＝2.20×103 J 2分 10. 一定量的单原子分子理想气体，从初态A 出发，沿图示直线过程变到另一状 态B ，又经过等容、等压两过程回到状态A ． (1) 求A →B ，B →C ，C →A 各过程中系统对外所作的功W ，内能的增量?E 以及所吸收的热量Q ． (2) 整个循环过程中系统对外所作的总功以及从外界吸收的总热量(过程吸热的代数和)． 解：(1) A →B ： ))((2 1 1A B A B V V p p W -+= =200 J ． ΔE 1=ν C V (T B －T A )=3(p B V B －p A V A ) /2=750 J Q =W 1+ΔE 1＝950 J ． 3分 B → C ： W 2 =0 ΔE 2 =ν C V (T C －T B )=3( p C V C －p B V B ) /2 =－600 J ． Q 2 =W 2+ΔE 2＝－600J ． 2分 C →A ： W 3 = p A (V A －V C )=－100 J ． 150)(2 3 )(3-=-= -=?C C A A C A V V p V p T T C E ν J ． Q 3 =W 3+ΔE 3＝－250 J 3分 (2) W = W 1 +W 2 +W 3=100 J ． Q = Q 1 +Q 2 +Q 3 =100 J 2分 11. 0.02 kg 的氦气(视为理想气体)，温度由17℃升为27℃．若在升温过程中，(1) 体积保持不变；(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、吸收的热量、外界对气体所作的功．(普适气体常量R =8.31 1 1 K mol J --?) 解答：氦气为单原子分子理想气体，3=i (1) 等体过程，V ＝常量，W =0 据 Q ＝?E +W 可知 )(12T T C M M E Q V mol -= ?=＝623 J 3分 (2) 定压过程，p = 常量， )(12T T C M M Q p mol -= =1.04×103 J ?E 与(1) 相同． W = Q - ?E ＝417 J 4分 1 2 3 1 2 O V (10-3 m 3) p (105 Pa) A B C (3) Q =0，?E 与(1) 同 W = -?E=-623 J (负号表示外界作功) 3分 12. 汽缸内有2 mol 氦气，初始温度为27℃，体积为20 L(升)，先将氦气等压膨胀，直至体 积加倍，然后绝热膨涨，直至回复初温为止．把氦气视为理想气体．试求： (1) 在p ―V 图上大致画出气体的状态变化过程． (2) 在这过程中氦气吸热多少？ (3) 氦气的内能变化多少？ (4) 氦气所作的总功是多少？ (普适气体常量R =8.31 1 1 K mol J --??) 解答：(1) p －V 图如图． 2分 (2) T 1＝(273＋27) K ＝300 K 据 V 1/T 1=V 2/T 2， 得 T 2 = V 2T 1/V 1＝600 K 1分 Q =ν C p (T 2-T 1) 2分 = 1.25×104 J 1分 (3) ?E ＝0 2分 (4) 据 Q = W + ?E ∴ W ＝Q ＝1.25×104 J 2分 13. 一定量的某单原子分子理想气体装在封闭的汽缸里．此汽缸有可活动的活塞(活塞与气缸壁之间无摩擦且无漏气)．已知气体的初压强p 1=1atm ，体积V 1=1L ，现将该气体在等压下加热直到体积为原来的两倍，然后在等体积下加热直到压强为原来的2倍，最后作绝热膨胀，直到温度下降到初温为止， (1) 在p －V 图上将整个过程表示出来． (2) 试求在整个过程中气体内能的改变． (3) 试求在整个过程中气体所吸收的热量．(1 atm ＝1.013×105 Pa) (4) 试求在整个过程中气体所作的功． 解：(1) p －V 图如右图. 2分 (2) T 4=T 1 ?E ＝0 2分 (3) )()(2312T T C M M T T C M M Q V mol p mol -+-= )]2(2[2 3 )2(25111111p p V V V p -+-= O V 1V 2V 123 p T 3 T 4 T 2 T 1 1 2 1 2 V (L) p (atm) O 112 11 V p = ＝5.6×102 J 4分 (4) W ＝Q ＝5.6×102 J 2分 14. 一定量的单原子分子理想气体，从A 态出发经等压过程膨胀到B 态，又经绝热过程膨胀到C 态，如图所示．试求这全过程中气体对外所作的功，内能的增量以及吸收的热量． 解：由图可看出 p A V A = p C V C 从状态方程 pV =νRT 可知 T A =T C ， 因此全过程A →B →C 的 ?E =0． 3分 B → C 过程是绝热过程，有Q BC = 0． A → B 过程是等压过程，有 )(2 5 )( A A B B A B p AB V p V p T T C Q -= -=ν＝14.9×105 J ． 故全过程A →B →C 的 Q = Q BC +Q AB =14.9×105 J ． 4分 根据热一律Q =W +?E ，得全过程A →B →C 的 W = Q －?E ＝14.9×105 J ． 3分 7. 1 mol 双原子分子理想气体从状态A (p 1,V 1)沿p -V 图所示直线变化到状态B (p 2,V 2)，试求： (1) 气体的内能增量． (2) 气体对外界所作的功． (3) 气体吸收的热量． (4) 此过程的摩尔热容． (摩尔热容C =T Q ??/，其中Q ?表示1 mol 物质在过程中升高温度T ?时所吸收的热 量．) 解答： (1) )(2 5 )(112212V p V p T T C E V -=-=? 2分 (2) ))((2 1 1221V V p p W -+= ， W 为梯形面积，根据相似三角形有p 1V 2= p 2V 1，则 )(2 1 1122V p V p W -= ． 3分 (3) Q =ΔE +W =3( p 2V 2－p 1V 1 )． 2分 (4) 以上计算对于A →B 过程中任一微小状态变化均成立，故过程中 ΔQ =3Δ(pV )． 由状态方程得 Δ(pV ) =R ΔT ， A B C V (m 3) p (Pa) 2 3.49 8 1×105 4×105 O B A O V p 1 p 2p V 1V 2 热学模拟试题（一） （时间：120分钟 共100分） 一、单项选择题：下面每题的选项中，只有一个是正确的，请将正确答案填在下面的答题表格内。（本题共15小 题，每小题2分，共30分） 1、 有一截面均匀、两端封闭的圆筒，中间被一光滑的活塞分成两边，如果其中的一边装有1克的氢 气，则为了使活塞停留在正中央，另一边应装入的氧气质量为（ ） A 、 16 1 克；B 、8克；C 、16克；D 、32克。 2、 如果只能用绝热方法使系统从初态变到终态，则（ ） A 、 对联结这两态的不同绝热路径，所做功不同； B 、 对联结这两态的所有绝热路径，所做功都相同； C 、 由于没有热能传递，故没有做功； D 、 系统的总内能将不变。 3、 下列说法正确的是（ ） A 、一个热力学系统吸收的热量越多，则其温度就越高，内能也就越大； B 、理想气体在自由膨胀过程中，体积从1V 变到2V ，则所作的功? ?= 2 1 V V dV P A ； C 、任意准静态过程中，理想气体的内能增量公式T C U m V ?=?,ν都适用； D 、理想气体被压缩，其温度必然会升高。 4、 由热力学第二定律，下面哪个说法正确（ ） A 、功可完全转变为热，但热不可能完全转为功； B 、热量不可能由低温物体传向高温物体； C 、两条绝热线可以相交； D 、一条绝热线与一条等温线只能有一个交点。 5、 一摩尔单原子理想气体，在一个大气压的恒定压强下，从0?C 被加热到100?C ，此时气体的内能 增加了（ ） A 、150J ； B 、415.5J ； C 、1246.5J ； D 、2077.5J 。 6、 将氦气液化的设备装在温度为K 3001=T 的房间内，如果该设备中氦气的温度为K 0.51=T ，则释 放给房间的热量1Q 和从氦气吸收的热量2Q 的最小比值为（ ） A 、 601；B 、60；C 、59 1 ；D 、59。 7、 在固定的容器中，若将理想气体的温度T 0提高为原来的两倍，即T ＝2T 0，分子的平均动能和气 体压强分别用ε和P 表示，则（ ） A 、02εε=，P = 2P 0； B 、02εε=，P = 4P 0； C 、04εε=，P = 2P 0； D 、ε和P 都不变。 8、 摩尔数一定的理想气体，由体积V 1，压强P 1绝热自由膨胀到体积V 2=2V 1，则气体的压强P 2、内 能变化U ?和熵的变化S ?分别为（ ） A 、 21P ，0，0； B 、2 1P ，0，2ln R ν C 、 2 1 P ，2ln R ν，0；； D 、 γ 2 1P ，0，2ln R ν。 9、 理想气体起始时温度为T ，体积为V ，经过三个可逆过程，先绝热膨胀到体积为2V ，再等体升压 到使温度恢复到T ，再等温压缩到原来的体积。则此循环过程（ ） A 、每个过程中，气体的熵保持不变； B 、每个过程中，外界的熵保持不变； C 、每个过程中，气体与外界的熵之和保持不变； D 、整个过程中，气体与外界的熵之和增加。 10、 若用N 表示总分子数，f (v )表示麦克斯韦速率分布函数，以下哪一个积分表示分布在速率区间 v 1~v 2内所有气体分子的总和（ ） A 、?2 1 )(v v dv v f ；B 、?2 1 )(v v dv v Nf ；C 、?2 1 )(v v dv v vf ；D 、?2 1 )(v v dv v Nvf 。 11、 某容器内盛有标准状态下的氧气O 2，其均方根速率为v 。现使容器内氧气绝对温度加倍，O 2被 分离成原子氧O ，则此时原子氧的均方根速率为（ ） A 、 2 1 v ；B 、v ；C 、2v ；D 、2v 。 12、 若气体分子服从麦克斯韦速率分布律，如果气体的温度降为原来的二分之一，与最概然速率v p 相应的速率分布函数f (v p )变为原来的（ ） A 、 21 ；B 、2；C 、2 1；D 、2。 13、 一容器贮有气体，其平均自由程为λ，当绝对温度降为原来的一半，体积增大一倍，分子作用 半径不变。此时平均自由程为（ ） A 、 21 λ； B 、2 1λ； C 、λ； D 、2λ； E 、2λ。 14、 气体温度和压强都提高为原来的2倍，则扩散系数D 变为原来的（ ） A 、2倍； B 、 2 1倍；C 、2倍；D 、 2 1 倍；E 、22倍。 15、 若在温度为T ，压强为P 时，气体的粘滞系数为η，则单位体积内的分子在每秒钟相互碰撞的总 次数为（ ） A 、πη34P ； B 、πη 38P ；C 、kT P πη342；D 、kT P πη382。 二、填空题：根据题意将正确答案填在题目中的空格内。（本题共9小题，10个空，每空2分，共20分） 1、 一摩尔单原子分子理想气体，从温度为300K ，压强为1atm 的初态出发，经等温过程膨胀至原 来体积的2倍，则气体所作的功为 。 2、 设空气温度为0℃，且不随高度变化，则大气压强减为地面的75%时的高度为 。 3、 某种气体分子在温度为T 1时的方均根速率等于温度为T 2时的平均速率，则2 1 T T ＝ 。 4、 氮气分子的最概然速率为450m/s 时的温度为 。 5、 1摩尔双原子分子理想气体由300K 经可逆定压过程从0.03 m 3膨胀到0.06 m 3，则气体的熵变 为 。 工程热力学Ⅰ（A 卷） （闭卷，150分钟） 班级 姓名 学号 成绩 一、简答题(每小题5分，共40分) 1. 什么是热力过程？可逆过程的主要特征是什么？ 答：热力系统从一个平衡态到另一个平衡态，称为热力过程。可逆过程的主要特征是驱动过程进行的势差无限小，即准静过程，且无耗散。 2. 温度为500°C 的热源向热机工质放出500 kJ 的热量，设环境温度为30°C，试问这部分热量的火用（yong ）值（最大可用能）为多少？ 答： =?? ? ??++- ?=15.27350015.273301500,q x E 303.95kJ 3. 两个不同温度（T 1,T 2）的恒温热源间工作的可逆热机，从高温热源T 1吸收热量Q 1向低温热源T 2放出热量Q 2，证明：由高温热源、低温热源、热机和功源四个子系统构成的孤立系统熵增 。假设功源的熵变△S W =0。 证明：四个子系统构成的孤立系统熵增为 （1分） 对热机循环子系统： 1分 1分 根据卡诺定理及推论： 1分 则： 。1分 4. 刚性绝热容器中间用隔板分为两部分，A 中存有高压空气，B 中 保持真空，如右图所示。若将隔板抽去，试分析容器中空气的状态参数（T 、P 、u 、s 、v ）如何变化，并简述为什么。 答：u 、T 不变，P 减小，v 增大，s 增大。 5. 试由开口系能量方程一般表达式出发，证明绝热节流过程中，节流前后工质的焓值不变。（绝热节流过程可看作稳态稳流过程，宏观动能和重力位能的变化可忽略不计） B 隔板 A 自由膨胀 12iso T T R S S S S S ?=?+?+?+?W 1212 00ISO Q Q S T T -?=+++R 0S ?=22 t t,C 1111Q T Q T ηη==-=-iso 0S ?=iso 0 S ?= 热控强条试题及答案 一、填空题（总分30分，每题2分） 1、根据现行的《工业企业噪声控制规范》，集中控制室、汽机控制室、锅炉控制室、通信室、电话总机室、单元控制室、网络控制室（室内背景噪声级）的噪声限制值为（60）Db(A)。 2、煤粉仓的设计，应符合下列要求：煤粉仓必须有测量（粉位）和（温度）的设施。 3、热工保护系统的设计应有防止（误动）和（拒动）的措施，保护系统电源中断或恢复不会发出（误动作指令）。 4、炉、机跳闸保护系统的逻辑控制器应（单独冗余）设置；保护系统应有独立的（I/O 通道），并有（电隔离措施）；冗余的I/O 信号应通过不同的I/O 模件引入。 5、热工保护系统输出的操作指令应（优先于）其他任何指令，即执行（保护优先）的原则。 6、机组跳闸命令不应通过（通讯总线）传送。 7、当分散控制系统发生全局性或重大故障时（例如，分散控制系统电源消失、通信中断、全部操作员站失去功能，重要控制站失去控制和保护功能等）为确保机组紧急安全停机，应设置独立于分散控制系统的（后备操作手段）。 8、热工用电缆宜敷设在（电缆桥架内）。桥架通道应避免遭受机械性外力、过热、腐蚀及易燃易爆物等的危害，并应根据（防火要求）实施阻隔。 9、交流保安电源的电压和中性点接地方式应与（低压厂用电系统）一致。 10、同一路径中，全厂公用的重要负荷回路的电缆应采取（耐火分隔）或分别敷设在两个（互相独立）的电缆通道中。 11、隔离阀和逆止阀与（保护系统）有连锁，当汽轮机跳闸、汽轮机超速、发电机跳闸、加热器（或除氧器）超高水位时，（自动关闭）。 12、（火焰检测器）是炉膛安全监控系统中的重要组成部分。每个燃烧器，包括其点火器及启动油（气）枪，均应配置相应的（火焰检测器）。 13、有限止钉的压力表，无压力时指针移动后不能回到（限止钉）时；无限止钉的压力表，无压力时指针离零位的数值超过压力表规定的（允许误差量）时；都将禁止使用。 14、水压试验时锅炉上应安装不少于（两）块经过校验合格、精度不低于（1.6级）的压力表，试验压力以主汽包或过热器出口联箱处的压力表读数为准。 15、电磁式轴向位移及差胀保护装置发送器的安装和调整工作应由汽轮机及热工仪表专业人员配合进行，调整后应使就地指示表回到（零位），并将调整杆（锁定）。 二、判断题（总分30分，每题2分） 1、单元控制室、电子设备间及其电缆夹层内，应设消防报警和信号设施，严禁汽水及油管道穿越。（√） 2、测量油、水、蒸汽等的一次仪表不应引入控制室。（√） 3、发电厂内不宜使用含有对人体有害物质的仪器和仪表设备，严禁使用含汞仪表。（√） 4、热工保护系统应遵守“独立性”原则；冗余的I/O 信号应通过不同的I/O 模件引入（√） 5、锅炉炉膛安全监控系统失电不会发出总燃料跳闸指令。（×） 6、当机组采用分散控制系统包括四功能时，宜只配以极少量确保停机安全的操作设备，一套单元机组按由单元值班员统一集中控制的原则设计。（√） 7、主厂房及辅助厂房的电缆敷设必须采取有效阻燃的防火封堵措施，对主厂房内易受外部着火影响区段（如汽轮机头部或锅炉房正对防爆门与排渣孔的邻近部位等）的电缆也必须采取防止着火的措施。（√） 8、同一路径中，全厂公用的重要负荷回路的电缆应采取耐火分隔或分别敷设在两个互相独 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 — 1 一、判断题（正确的划“√”，错误的划“×”，每小题2分，共20分） 1. 理想气体只有取定比热容时，才能满足迈耶公式c p -c v =R g 。………………………………………（ × ） 2. 经不可逆循环，系统与外界均无法完全恢复原态。…………………………………………………（ × ） 3. 某容器中气体的压力为1MPa ，而被密封在压力为0.5MPa 的空间中用来测量该容器压力的压力表的读数是0.5MPa 。………………………………………………………………………………………（ √ ） 4. 由于Q 和W 都是过程量，故(Q-W) 也是过程量。…………………………………………………（ × ） 5. 活塞式压气机应采用隔热措施，使压缩过程接近绝热过程。………………………………………（ × ） 6. 系统中发生吸热过程系统熵必增加。………………………………………………………………（ × ） 7. 只要知道闭口系统发生某个过程前后的熵差值就可求出整个过程中系统与外界交换的热量。（ × ） 8. 热力学恒等式du =Tds -pdv 与过程可逆与否无关。…………………………………………………（ × ） 9. 对于可逆过程有δQ =T d S ，对于不可逆过程有δQ ＞T d S 。…………………………………………（ × ） 10. 理想气体的内能、焓和熵都是温度的单值函数。…………………………………………………（ × ） 二、选择题（每小题3分，共30分） 1.工质进行了一个吸热，升温，压力增加的多变过程，则多变指数n 满足：…………………………（ C ） A. 0 热控知识竞赛试题 一、填空（每题1分） 1．按照获得测量结果的方式不同．测量分为_____ 测量和_____ 测量。 答：直接；间接。 2．热工测量仪表一般有______、______和中间件三部分组成。 答：感受件；显示件。 3．弹簧管一般压力表的准确度等级有______ 、______和2.5三种。 答：1．0；1．5 4．精密压力表的准确度等级有______ 、______、______三种。 答；0．25；0．4和0．1。 5.电厂中常用的测量流量的节流元件是 ______ 和______ 。 答：标准喷嘴；标准孔板。 6. 评定仪表品质好坏的技术指标是仪表的稳定性、______ 和______。 答：准确度等级，灵敏度。 7. 兆欧表俗称______。它是专供用来检测电气设备、供电线路______ 的一种可携式仪表。 答：摇表；绝缘电阻。 8. 帕的含义为：______的力垂直且均匀地作用在______面积上所产生的压力即为______。 答：l牛顿，1平方米。 9. 标准大气压是指在地球纬度为______的海平面上的常年平均大气压力，其数值等于0℃下______毫米水 银柱垂直作用在底面上的压力。答：45度，760。 10. 电接点水位计由测量筒(其上装有电装点)、______及______组成。 答：传送电缆；显示器。 11. 差压式水位计的工作原理是把______变化转换成______变化。 答：液位高度；差压。 12. 在读取玻璃液体温度计时。对于水银温度计要读取水银柱______所示的温度，对于有机液体温度计， 要读取液柱______所示的温度。答：凸面最高点；凹面最低点。 13. 活塞式压力计在使用前，必须进行______位置调整，以防止活塞和缸体间的______。 答：水平；直接摩擦。 14. 检定工作用热电偶，根据标准热电偶与被检热电偶的连接方式不同，可分______法和______法二种。 答：双极比较，微差。 15. 在实际工作中，铜电阻R。的数值按统一设计标准制成______和______二两种。 答：50欧；100欧。 16. 用直流低电势电位差计在连续测量时，应经常校对电位差计的—______·防止其变化而影响测量的 ______。 答：工作电流；准确度。 17. 万用表在使用时规定测试棒与表的连接是：将红色试棒与______端相连，黑色试棒与______端相连。 答：+；—。 18. 使用兆欧表测量绝缘电阻时，须将被测设备电源______，并对较大电容的设备______，方可进行测量。 答：切断；放电。 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 热学复习题 一、选择题 1、一个容器内贮有1摩尔氢气和1摩尔氦气，若两种气体各自对器壁产生的压强分别为p 1 和p 2，则两者的大小关系是： (A) p 1> p 2． (B) p 1< p 2． (C) p 1＝p 2． (D)不确定的． ［ ］ 2、一容器内装有N 1个单原子理想气体分子和N 2个刚性双原子理想气体分子，当该系统处 在温度为T 的平衡态时，其内能为 (A) (N 1+N 2) ( 23kT +25kT )． (B) 21(N 1+N 2) (23kT +2 5kT )． (C) N 123kT +N 225kT ． (D) N 125kT + N 223kT ． ［ ］ 3、关于温度的意义，有下列几种说法： (1) 气体的温度是分子平均平动动能的量度． (2) 气体的温度是大量气体分子热运动的集体表现，具有统计意义． (3) 温度的高低反映物质内部分子运动剧烈程度的不同． (4) 从微观上看，气体的温度表示每个气体分子的冷热程度． 这些说法中正确的是 (A) (1)、(2) 、(4)． (B) (1)、(2) 、(3)． (C) (2)、(3) 、(4)． (D) (1)、(3) 、(4)． ［ ］ 4、温度、压强相同的氦气和氧气，它们分子的平均动能ε和平均平动动能w 有如下关系： (A) ε和w 都相等． (B) ε相等，而w 不相等． (C) w 相等，而ε不相等． (D) ε和w 都不相等． ［ ］ 5、压强为p 、体积为V 的氢气（视为刚性分子理想气体）的内能为： (A) 25pV ． (B) 2 3pV ． (C) pV ． (D) 2 1pV ． ［ ］ 6、1 mol 刚性双原子分子理想气体，当温度为T 时，其内能为 (A) RT 23． (B) kT 2 3． (C) RT 25． (D) kT 2 5． ［ ］ （式中R 为普适气体常量，k 为玻尔兹曼常量） 7、5056 一定质量的理想气体的内能E 随体积V 的变化关系为一直线(其 延长线过E ~V 图的原点)，则此直线表示的过程为： (A) 等温过程． (B) 等压过程． (C) 等体过程． (D) 绝热过程．［ ］ 8、一瓶氦气和一瓶氮气密度相同，分子平均平动动能相同，而且它们都处于平衡状态，则 它们 (A) 温度相同、压强相同． (B) 温度、压强都不相同． (C) 温度相同，但氦气的压强大于氮气的压强． (D) 温度相同，但氦气的压强小于氮气的压强． ［ ］ 工程热力学习题集答案一、填空题 1．常规新 2．能量物质 3．强度量 4．54KPa 5．准平衡耗散 6．干饱和蒸汽过热蒸汽 7．高多 8．等于零 9．与外界热交换 10．7 2g R 11．一次二次12．热量 13．两 14．173KPa 15．系统和外界16．定温绝热可逆17．小大 18．小于零 19．不可逆因素 20．7 2g R 21、（压力）、（温度）、（体积）。 22、（单值）。 23、（系统内部及系统与外界之间各种不平衡的热力势差为零）。 24、（熵产）。 25、（两个可逆定温和两个可逆绝热） 26、（方向）、（限度）、（条件）。 31.孤立系； 32.开尔文(K)； 33.－w s =h 2－h 1 或 －w t =h 2－h 1 34.小于 35. 2 2 1 t 0 t t C C > 36. ∑=ω ωn 1 i i i i i M /M / 37.热量 38.65.29% 39.环境 40.增压比 41.孤立 42热力学能、宏观动能、重力位能 43.650 44.c v (T 2－T 1) 45.c n ln 1 2T T 46.22.12 47.当地音速 48.环境温度 49.多级压缩、中间冷却 50.0与1 51.（物质） 52.（绝对压力）。 53.（q=(h 2-h 1)+(C 22 -C 12 )/2+g(Z 2-Z 1)+w S ）。 54.（温度） 55. (0.657)kJ/kgK 。 56. (定熵线) 57.（逆向循环）。 58.（两个可逆定温过程和两个可逆绝热过程） 59.（预热阶段、汽化阶段、过热阶段）。 60.（增大） 二、单项选择题 1.C 2.D 3.D 4.A 5.C 6.B 7.A 8.A 9.C 10.B 11.A 12.B 13.B 14.B 15.D 16.B 17.A 18.B 19.B 20.C 21.C 22.C 23.A 三、判断题 1．√2．√3．?4．√5．?6．?7．?8．?9．?10．? 11．?12．?13．?14．√15．?16．?17．?18．√19．√20．√ 21.（×）22.（√）23.（×）24.（×）25.（√）26.（×）27.（√）28.（√） 29.（×）30.（√） 四、简答题 1.它们共同处都是在无限小势差作用下，非常缓慢地进行，由无限接近平衡 状态的状态组成的过程。 它们的区别在于准平衡过程不排斥摩擦能量损耗现象的存在，可逆过程不会产生任何能量的损耗。 一个可逆过程一定是一个准平衡过程，没有摩擦的准平衡过程就是可逆过程。 2.1kg气体:pv=R r T mkg气体:pV=mR r T 1kmol气体：pV m=RT nkmol气体：pV=nRT R r是气体常数与物性有关，R是摩尔气体常数与物性无关。 3.干饱和蒸汽：x=1,p=p s t=t s v=v″,h=h″s=s″ 热控竞赛试题（理论） 一、单项选择(每题1分，共15分，10—15每小题仅选作一题) 1、有一压力测点，如被测量最大压力为10MPa，则所选压力表的量程应为（A ）。 A、16MPa； B、10MPa； C、25Mpa； D、20MPa 。 2、一般而言,PLC的I/O点数要冗余多少? （A ）。 A．10% B。5% C。15% D。20% 3、当一套汽包水位测量装置因故障退出运行时，一般应在（C ）内恢复，最多不能超过24小时。 A、4小时； B、6小时； C、8小时；12小时 4、自动保护装置的作用是：当设备运行工况发生异常或某些参数超过允许值时，发出报警信号，同时( B )避免设备损坏和保证人身安全。 (A)发出热工信号；(B)自动保护动作；(C)发出事故信号；(D)发出停机信号。 5、当机组负荷增大时(A )。 (A)对流式过热器出口汽温升高、辐射式过热器出口汽温降低；(B)对流式过热器出口汽温降低、辐射式过热器出口汽温升高；(C)对流式过热器出口汽温不变、辐射式过热器出口汽温升高；(D)对流式过热器出口汽温不变、辐射式过热器出口汽温不变。 6、在计算机控制系统中，计算机的输入和输出信号是（B ）。 A、模拟信号； B、数字信号； C、4-20mA的标准信号； D、开关信号。7、在计算机控制系统中主机与外设备是（A ）。 A、硬件部分； B、软件部分； C、中间部分； D、控制部分。 8、在控制过程中手／自动切换时的最基本要求是( B )。 (A)手／自动可相互跟踪；(B)无扰动；(C)切换时的扰动量必须在规定范围内；(D)根据当时运行工况而定。 9、一般PLC的电源模块不能接受（D ）的输入。 A、220V AC B、110V AC C、24V DC D、5V DC 10 ?下面属于标准节流件的是( A )。 (A)文丘利管；(B)偏心孔板；(C)翼形动压管；(D)以上都是。 ?下列( D )自动控制系统在其切手动的情况下协调控制系统仍然可以投自动。 送风量控制系统；(B)磨煤机风量控制系统；(C)燃料量控制系统；(D)过热汽温度控制系统。 ?当单元机组的汽轮机发电机跳闸时，要求锅炉维持运行，必须投入( D )。 (A)灭火保护系统；(B)协调控制系统；(C)燃烧控制系统；(D)旁路系统。 11、 ?差压变送器在进行密封性检查时，进入额定工作压力，密封15min，在最后5min内， 观察压力表压力下降值不得超过测量上限值的（C ）。 A、1% B、1.5% C、2% D、2.5% 浙江科技学院 2017- 2018 学年第 1 学期 B 试卷标准答案 考试科目 工程热力学 考试方式 闭 完成时限 120分钟 拟题人 许友生 审核人 批准人 2018 年1 月 9 日 命题： 一、 是非题（每小题2分，共20分） 1. 任何没有体积变化的过程就一定不对外做功。（错误） 2. 气体膨胀时一定对外做功，气体压缩时一定消耗外功。（错误） 3. 进行任何热力分析都要选取热力系统。（正确） 4. 水蒸气在等压汽化过程中温度不变。（正确） 5. 稳定状态不一定是平衡状态。（正确） 6. 热力学第二定律可以表述为“机械能可以全部变为热能，而热能不可能全部变为机械能”。（错） 7. 理想气体定温膨胀过程中吸收的热量可以全部转换为功。（正确） 8. 若从某一初态经可逆与不可逆两条途径到达同一终态，则不可逆途径的S ?必大于可逆过程途径的S ?。（错误） 9. 内燃机理论循环中压缩比愈大，其理论效率越高。（正确） 10. “循环功越大，则热效率越高”；“可逆循环热效率都相等”；“不可逆循环效率一定小于可逆循环效率”。（错误） 二、 选择题（每小题2分，共20分） 专 业班级 学号 姓名 ………… … … ……… … … ……… … … …… … … … ………………装订 1 当系统从热源吸收一定数量的热量时，工质绝对温度----，Array则系统熵的变化---- 热量转变为功的程度（ A ） A 越高/越小/越大 B 越高/越大/越大 C 越低/越小/越 小 D 越低/越小/越大 2由封闭表面包围的质量恒定的物质集合或空间的一部分称为（ C ） A 封闭系统 B 孤立系统 C 热力学系统 D 闭口系统 3与外界只发生功的交换的热力系统，不可能是（ C ） A 封闭系统 B 绝热系统 C开口系统 D B+C 4关于状态变化过程( C ) ①非静态过程在压容图上无法用一条连续曲线表示；②系统进行了 一个过程后，如能使系统沿着与原过程相反的方向恢复初态，则这样的过 程称为可逆过程；③内外平衡是可逆过程的充分和必要条件；④只有无 摩擦的准静态过程才是可逆过程。 A ①④对 B ②③对 C ①③④对 D ②对 5在T--s图上，某熵增加的理想气体可逆过程线下的面积表示该过程中系 统所( A )。 A 吸收的热量 B对外作的功量 C放出的热量 D 消耗的外界功 量 6不考虑化学反应和电磁效应的热力系统，过程的不可逆因素是( D ) A耗散效应 B有限温差下的热传递 C 自由膨胀D A+B+C 7卡诺循环包括( C )过程 A 定容加热，定容放热，绝热膨胀，绝热压缩 B 定温加热，定温放热，绝热膨胀，绝热压缩 C 可逆定温加热，可逆定温放热，可逆绝热膨胀，可逆绝热压缩 D 可逆定压加热，可逆定压放热，可逆绝热膨胀，可逆绝热压缩 8在P_V图上，某比容增加的理想气体可逆过程线下左侧的面积表示该过 程中系统所( C ) A作的膨胀功的大小B 消耗外界功的答案小 C作的技术工的大小D 消耗的热量 物理学本科《热学》期终试卷（一）班级_______ 姓名_________ 学号________ 题型一二三总分分值24 28 10 10 10 8 10 100 得分 一、选择题（24%，每题4分） 1、热力学系统经绝热过程，系统的熵（ E ） A、增加 B、减少 C、不变 D、可以增加也可以减少 E、可以增加也可以不变 2、两种理想气体的温度相同，摩尔数也相同，则它们的内能（ C ） A、相同 B、不同 C、可以相同也可以不同 3、一隔板把长方形容器分成积相等的两部分，一边装CO2，另一边装H2，两边气体的质量相同，温度也相同， 设隔板与器壁之间无摩擦，隔板（ C ） A、不动 B、向右移动 C、向左移动 4、1mol理想气体从同一状态出发，通过下列三个 过程，温度从T1降至T2，则系统放热最大的过程为（A ） A、等压过程 B、等容过程 C、绝热过程 5、下列过程中，趋于可逆过程的有（ C ） A、汽缸中存有气体，活塞上没有外加压强，且活塞与汽缸间没有摩擦 的膨胀过程 B、汽缸中存有气体，活塞上没有外加压强，但活塞与汽缸间磨擦很大， 气体缓慢地膨胀过程 C、汽缸中存有气体，活塞与汽缸之间无磨擦，调整活塞上的外加压强， 使气体缓慢地膨胀过程 D、在一绝热容器内两种不同温度的液体混合过程 6、无限小过程的热力学第一定律的数学表达式为：dQ=du+dA式中dA为系统对外所作的功，今欲使dQ、du、dA为正的等值，该过程是（ C ）A、等容升温过程B、等温膨胀过程 C、等压膨胀过程 D、绝热膨胀过程 二、填空题（28%） 1、理想气体温标的定义：①______________________(V不变)； ②_______________________(P不变)。（4分） 2、麦克斯韦速率分布函数为________________________________。（2分） 3、理想气体Cp>Cυ的原因是 ______________________________________________。（2分） 4、晶体中四种典型的化学键是：_______________、________________、 ___________________、___________________。（4分） 5、在T—S图中画出可逆卡诺循环， 由线所围面积的物理意义是 ________________________________________________________。（4分）6、体积为V的容器内，装有分子质量为m1和m2两中单原子气体，此混合 理想气体处于平衡状态时，两种气体的内能都等于u，则两种分子的平 工程热力学习题集 一、填空题 1．能源按使用程度和技术可分为 能源和 能源。 2．孤立系是与外界无任何 和 交换的热力系。 3．单位质量的广延量参数具有 参数的性质，称为比参数。 4．测得容器的真空度48V p KPa =，大气压力MPa p b 102.0=，则容器内的绝对压力为 。 5．只有 过程且过程中无任何 效应的过程是可逆过程。 6．饱和水线和饱和蒸汽线将压容图和温熵图分成三个区域，位于三区和二线上的水和水蒸气呈现五种状态：未饱和水 饱和水 湿蒸气、 和 。 7．在湿空气温度一定条件下，露点温度越高说明湿空气中水蒸气分压力越 、水蒸气含量越 ，湿空气越潮湿。（填高、低和多、少） 8．克劳修斯积分 /Q T δ?? 为可逆循环。 9．熵流是由 引起的。 10．多原子理想气体的定值比热容V c = 。 11．能源按其有无加工、转换可分为 能源和 能源。 12．绝热系是与外界无 交换的热力系。 13．状态公理指出，对于简单可压缩系，只要给定 个相互独立的状态参数就可以确定它的平衡状态。 14．测得容器的表压力75g p KPa =，大气压力MPa p b 098.0=，则容器内的绝对压力为 。 15．如果系统完成某一热力过程后，再沿原来路径逆向进行时，能使 都返回原来状态而不留下任何变化，则这一过程称为可逆过程。 16．卡诺循环是由两个 和两个 过程所构成。 17．相对湿度越 ，湿空气越干燥，吸收水分的能力越 。（填大、小） 18．克劳修斯积分 /Q T δ?? 为不可逆循环。 19．熵产是由 引起的。 20．双原子理想气体的定值比热容p c = 。 21、基本热力学状态参数有：（ ）、（ ）、（ ）。 22、理想气体的热力学能是温度的（ ）函数。 23、热力平衡的充要条件是：（ ）。 24、不可逆绝热过程中，由于不可逆因素导致的熵增量，叫做（ ）。 25、卡诺循环由（ ）热力学过程组成。 26、熵增原理指出了热力过程进行的（ ）、（ ）、（ ）。 31.当热力系与外界既没有能量交换也没有物质交换时，该热力系为_______。 32.在国际单位制中温度的单位是_______。热学模拟试题(一)(2020年整理).doc
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