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《大学物理AII》作业 No.11 热力学第一定律 班级 ________ 学号 ________ 姓名 _________ 成绩 _______ 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。 [ F ] 2．平衡过程就是无摩擦力作用的过程。 [ 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。 [F ] 4．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一定都是平衡态。 [ T ] 5．热力学第一定律表明：对于一个循环过程，外界对系统作的功一定等于系统传给外界的热量。 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、、的平衡态，后来变到压强、体积、温度分别为、、的终态，若已知，且，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) 不论经历的是什么过程，气体从外界所吸的净热量一定为正值 (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正负皆无法判断 解：只适用于准静态过程，对于任意过程，无法只根据，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： ［ 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，不能只由温度升降而判断其正负。 3．若在某个过程中，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 ~ p图的原点），则该过程为 [ C ] (A) 等温过程 (B) 等压过程 (C) 等容过程 (D) 绝热过程 解:由图可以看出， 4．如图所示，一绝热密闭的容器，用隔板分成相等的两部分，左边盛有一定量的理想气体，压强为，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 ［ B ］ (A) (B) (C) (D) 解：绝热自由膨胀过程中Q = 0，A = 0，由热力学第一定律，有 ，膨胀前后T不变。由状态方程知膨胀前后：。 5．一定量的理想气体，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) 这是一个吸热升压过程 (C) 这是一个吸热降压过程 (D) 这是一个绝热降压过程 解：ab过程，所以，又，所以该气体在此过程升温膨胀，对外做功，A 0，则由热力学第一定律： 知系统吸热。 又由 ，将状态a、b分别与o点相连有 ，可知， 故系统经历的是吸热降压过程。 三、填空题： 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、压强 ，而随时间不断变化的微观量是每个分子运动的速度、动量、动能 。 2．一定量的理想气体，从同一状态开始其容积由膨胀到2，分别经历以下三个过程：（1）等压过程；（2）等温过程；（3）绝热过程。其中： 气体对外作功最多的过程 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：由p-V图可知，等压过程曲线下面积最大，所以等压过程气体对外做功最多；等压过程末状态温度最高，所以等压过程气体内能增量最大；由热力学第一定律可知，等压过程气体吸热最多。 3．3mol的理想气体开始时处在压强，温度的平衡态。经过一个等温过程，压强变为。该气体在此等温过程中吸收的热量为Q＝ 8638.25 J。（摩尔气体常量） 解：因为是等温过程，那么 4. 压强、体积和温度都相同的氢气和氦气 (均视为刚性分子的理想气体)，它们的质量之比为 1:2 ，它们的内能之比为 5:3 ，如果它们分别在等压过程中吸收了相同的热量，则它们对外做