热学期末答案2023秋

1.

已知空气的定压摩尔热容量Cm,p=28.7•mol^-1•K^-1,随温度的变化可以忽略，并将空气视为理想气体。则正确的是

A:把标准状态下27m3的空气定容加热到20℃，需供给的热量 B:把标准状态下27m3的空气定容或加热到20℃，需要的热量不同 C:把标准状态下27m3的空气定容或加热到20℃，需要的热量相同 D:把标准状态下27m3的空气定压加热到20℃，需供给的热量
答案:AI参考:正确选项为：C:把标准状态下27m3的空气定容或加热到20℃，需要的热量相同。\n\n解释：\n\n1. 空气的定压摩尔热容量为Cp=28.7kJ/mol·K，表示在恒压下，每摩尔空气每升高1K所需吸收的热量。\n2. 空气视为理想气体意味着其体积变化不会引起温度的变化，即其热容不随温度变化。\n3. 对于定容加热，由于体积不变，所以不需要供给额外的热量，因此加热到20℃需要的热量与定容加热相同。\n4. 对于定压加热，由于有压强的变化，会产生热量的损耗，需要额外供给热量。但是在这个题目中给出的空气密度变化非常小，可视为几乎没有压强的变化，所以对于本题中的情况，定压加热和定容加热需要的热量基本相同。\n\n因此，选项C是正确的。选项A和D描述的是定容加热和定压加热的不同情况，而选项B则与题目描述的实际情况不符。'
2.

一块非常大的温度为100℃的黑色金属平行板平行放置在完全相同的、另一块温度为10℃的平板上方，它们的温度都有水流使之保持恒定；两板之间为真空。另有两块亦相同的金属板，相互平行地插入这两板之间，它们之间都不接触。试问达到稳态时,下列说法正确的是

A:被插入的两块板，其中之一的温度为312K B:被插入的两块板的温度分别是 C:被插入的两块板，其中之一的温度为331K D:插入两块板，总热流减少为原来的三分之一
答案:AI参考:正确选项是B:被插入的两块板的温度分别是。\n\n在这个实验中，两块黑色金属板之间的温度达到了平衡状态，这可能是因为金属的热传导作用导致的。在完全相同的另一块温度为10℃的平板上方放置这两块金属板时，热量在两块金属板之间流动并传递热量，使金属板之间的温度达到了平衡状态。这个过程中没有接触的两块金属板通过热传导互相影响对方的温度，导致达到稳态时两块金属板的温度相等。\n\n关于A、C、D选项，这些描述并不符合这个实验的情况。没有明确证据表明插入的两块板之间会产生热量，而且热量交换的过程也无法减少为原来的三分之一。因此，答案为B选项。'
3.

2mol 理想气体氦起始温度是27℃，体积是这些氦先定压膨胀至体积为原体积的2倍，然后作绝热膨胀至其温度恢复到起始温度。正确的是：

A:过程中外界为系统做功12465J B:该过程所做的功，与从初态到末态做等温过程所做的功 C:最后的体积为 D: 过程中吸热12465J
答案:"AI参考:正确答案是：B:该过程所做的功，与从初态到末态做等温过程所做的功。 根据理想气体状态方程，有：$PV = nRT$，其中$n$为摩尔数，$R$为气体常数，$T$为温度。已知氦气起始温度为27℃，体积为1立方米，则初始状态为：$P_{1} = 1 imes 10^{5}Pa，V_{1} = 1m^{3}$。 已知体积变为原来的两倍，即$V_{2} = 2V_{1}$，则末态体积为：$V_{2} = 2 imes 1m^{3} = 2m^{3}$。 根据题意，该过程先定压膨胀至体积为原体积的2倍，再作绝热膨胀至其温度恢复到起始温度。 定压膨胀过程，根据理想气体状态方程：$frac{PV}{T} = ext{ } ext{ }C$可知，$W_{P} = ext{ }PV_{2} ext{ } - PV_{1} = ext{ }PV(2 - 1) = 1 imes 2 imes 10^{5}J$。由于是等温过程，$Delta U = Q = C cdot Delta T = C cdot (T_{2} - T_{1})$，即做功等于从初态到末态做等温过程所做的功。 绝热过程$Delta U = 0$，$Delta Q = W$，即吸热等于做功。所以该过程所做的功等于从初态到末态做等温过程所做的功加上绝热过程所做的功。 因此，该过程所做的功为：$W = W_{P} + W_{Q} = (PV(2 - 1)) + Delta Q$，解得$Delta Q = (PV(2 - 1)) = (2 imes 10^{5}J) + (4.35 imes 10^{6}J) = 4.35 imes 10^{6}J$。所以选项D错误。 对于C选项，根据题目描述，该过程没有发生吸热或放热现象，所以最后的体积与初态体积相同，即C选项错误。 综上所述，正确选项为B。"
4.

用绝热壁作成一圆柱形的容器，在容器中间放置一无摩擦、绝热的可动活塞，活塞两侧各有 nmol的理想气体，开始状态均为。设气体定容摩尔热容量为常数，绝热指数。将一通电线圈放到活塞左侧的气体中，对这部份气体缓慢地加热，左侧气体膨胀，同时通过活塞压缩右方气体，最后使右方气体的压强增大为,则

A: B:左侧气体吸收的热量为 C:左侧气体经历的是多方过程 D:对活塞右侧气体做的功为
答案:AI参考:正确选项为D，对活塞右侧气体做的功为。\n\n根据题目描述，左侧气体膨胀并加热，同时通过活塞压缩右方气体，最后使右方气体的压强增大。这个过程中，左侧气体膨胀对外做功，右侧气体被压缩，系统内能增加。由于绝热壁的存在，左侧气体和右侧气体之间没有热交换，因此左侧气体的温度升高是由于加热产生的，而右侧气体的压强增大是由于活塞压缩产生的。\n\n根据这些信息，可以得出以下结论：\n\nA. 左侧气体吸收的热量为零，因为左侧气体膨胀时对外做功，这个过程不是热力学系统从外界吸收热量。\n\nB. 左侧气体经历的是等温过程，因为左侧气体膨胀时温度降低，这个过程不是多方过程。\n\nC. 对活塞右侧气体做的功为正值，因为这个过程是外界对系统做功的过程。\n\n因此，选项D是正确的。'
5.

1mol单原子分子理想气体经历如下图的过程，关于吸热放热，正确的是

A:整个过程先升温，到达最高温度时，开始放热 B:整个过程先吸热后放热，先升温后降温 C: 在放热阶段，放出热量225J D:当体积膨胀到为时，开始放热
答案:AI参考:正确选项为B：“整个过程先吸热后放热，先升温后降温”。\n\n根据题目描述，单原子分子理想气体经历了一个先升温后降温的过程，因此选项B是正确的。在升温阶段，气体吸收热量；在降温阶段，气体放出热量。由于题目没有给出具体的温度变化和体积变化，因此无法确定在哪个温度和体积下开始放热，所以选项D不正确。选项A和C也与题目描述不符。'
6.下列物理量是态函数的是（ ）
A:功 B:焓 C:热量 D:内能
答案:AI参考:正确选项为：B、C、D。\n\n焓、热量、内能都是状态函数，而功是过程量。因此，选项B、C、D都是态函数。'
7.一定质量的理想气体，压强为，温度为，与同体积的压强为，温度为的同种理想气体相混合。已知混合后气体的体积为原来的体积之和，在混合过程中未与外界发生能量交换，且气体比热可视作常数，则混合后气体的特性下列表述正确的是（ ）
A:混合后气体的温度是 B:混合后气体的温度是 C:混合后气体的压强是 D:混合后气体的压强是
答案:AI参考:正确选项是B：混合后气体的温度是 。\n\n根据理想气体状态方程：PV/T = C（常数），可知混合后气体的温度是相同的。题目中未提及其他变化过程，所以可以确定混合后气体的温度不变，选项B正确。其他选项中的压强因气体初始状态的不同而不同，故选项A和C错误。由于混合过程中未与外界发生能量交换，所以气体的内能也未发生变化，因此选项D也是错误的。'
8.气体经绝热节流过程后具有的不变量是（ ）。
A:熵 B:焓 C:内能
答案:AI参考:气体经绝热节流过程后具有的不变量是内能。在绝热节流过程中，气体的温度会发生变化，同时也会伴随熵和焓的变化。但是，由于过程是绝热的，所以系统的内能不会发生变化。因此，正确答案是C。'
9.遵从麦克斯韦速率分布的气体分子，其最概然平动动能是（ ）。
A: B: C: D:
答案:AI参考:正确答案是C：气体分子的最概然平动动能是其平均平动动能除以一个无量纲数（摩尔体积比上分子质量）。\n\n麦克斯韦速率分布描述的是气体分子在某一速率附近出现的概率，而最概然平动动能是气体分子的平均平动动能除以一个无量纲数（摩尔体积比上分子质量），这个无量纲数决定了平均平动动能在一个多大的速率附近出现概率最大。所以答案为C。'
10.已知氢气在气压、温度时，其分子平均自由程为，则氢气分子的有效直径为（ ）。
A: B: C: D:
答案:AI参考:正确答案是：B: 。\n气体分子在空气中自由运动，通常是无规则运动，也就是完全自由的，因为大气压力的变化不是使分子移动的主要因素。当分子受到外力作用时，就会形成一种叫做碰撞的有效直径。因此，对于氢气分子来说，其有效直径应该与平均自由程相同。所以正确答案为B选项。'
11.一个篮球在室温为0℃时打入空气，使其达到1.5atm。当在一场球赛过程中，球被扎破了一个小洞．开始漏气。球赛结束后，篮球逐渐回复到室温，最终球内漏掉的空气是原有空气的 （ ）。（篮球体积不变，室内外压强均为1atm）
A: B: C: D: 12.电阻丝把的水从加热到（大气压下），则下面表述正确的是（ ）。已知玻耳兹曼常数。
A:水微观状态数增加的倍数是 B:水微观状态数增加的倍数是 C:熵变是 D:内能改变量是 13.三维麦克斯韦速度分布对应的平均速度是（ ）。
A: B: C: D:0 14.设某星球大气按体积计是由90%的和10%的气组成，则其大气的平均摩尔质量为（ ）g/mol。
A:42.4 B:45.2 C:28.9 D:53.2 15.下列哪个公式能表示气体分子的无吸引力刚球模型？（ ）
A: B: C: D: 16.

质量为50.0g, 温度为18°C的氮气装在10.0L 的密闭绝热容器中，容器以200m/s的速率作匀速直线运动，若容器突然停止，定向运动的动能全部转化为分子热运动的动能，则平衡后氮气的压强增大多少?(    )

A:2×105 Pa B:2×104 Pa C:4×104 Pa D:4×105 Pa 17.设氮气温度为，求速率在到之间的氮分子数与速率在到之间的氮分子数之比最接近于 ( )
A:0.3 B:0.45 C:0.15 D:0.6 18.1 mol的氧在节流过程中膨胀．其体积由高压强一边的4.0×10-3m3•moJ-1增至低压强一边的1.2×10-2m3·mol-1o假定氧遵从范德瓦尔斯方程，并知摩尔内能的变化为：

已知氧的范德瓦尔斯常数：
a=0.138N•m4mol-2
b=3.2×l0-5m3•mol-1
以及Cm,V=20.8J·mol-1·K-1。
计算节流膨胀前后温度之变化。 （ ）
A:减小16 K B:增加16 K C:增加1.6 K D:减小1.6 K 19.

一定量的理想气体氦，原来的压强为0.101MPa，温度为27℃，若经过一绝热过程，使其压强增大到3.232MPa，求终态时单位体积内的分子数。  ( )

A:1.95×1025 m-3 B:1.95×1026 m-3 C:1.95×1023 m-3 D:1.95×1024 m-3 20.一系统满足的平衡速率分布函数为：，其中是常数，则其平均速率为（ ）。
A: B: C: D: 21.在常温下,将2.0g的气体与3.0g的气体混合,则混合气体的定容摩尔热容为( )
A:22 B:11 C:33 D:44 22.当摄氏温度等于（ ）时，华氏温标和摄氏温标能显示相同的读数。
A: B: C: D: 23.在求理想气体系统经绝热自由膨胀过程后的熵变时，可以把该过程假设为（ ）。
A:可逆绝热过程 B:可逆等压膨胀过程 C:可逆等温膨胀过程 D:其它答案都不对 24.下列关于范德瓦尔斯方程的描述中有误的是（ ）。
A:以平均作用力代表多分子对单一分子的吸引力 B:作出了分子间吸引力所引起的修正 C:作出了分子固有体积所引起的修正 D:做出了分子间碰撞所引起的修正 25.开始时有大小两个肥皂泡，用玻璃管连通着，下面对接下来的现象描述正确的是（ ）。
A:大泡变小，小泡变大 B:大泡和小泡保持不变 C:大泡变得更大，小泡变得更小 26.

对一物质的量为v的系统，实验测得,其中p,V分别为系统的压强和体积，R和a为常量，则该系统的状态方程为：

A: B: C: D: 27.

理想气体系统经历了（   ）过程，系统内能增大。

A:等体降压 B:等温膨胀 C:等压膨胀 D:等温压缩 28.在气体放电管中，电子不断与分子气体相撞，因电子速率远大于气体分子的平均速率，所以后者可认为是静止不动的,电子的直径为，分子的直径为求电子与气体分子的碰撞截面是（ ）。
A: B: C: D: 29.水蒸气可分解为同温度的氢气和氧气， ，即1mol的水蒸气可以分解成1mol的氢气和0.5mol的氧气。若不考虑振动自由度的影响，此过程中内能增量是( ) 。
A: B: C: D: 30.已知摩尔的某种气体摩尔质量为，其在压强为，温度为的黏滞系数为，则这种气体分子的平均自由程为（ ）。
A: B: C: D: 31.已知粒子系统的速率分布函数为： ，由此可知常量等于（ ）。
A: B: C: D: 32.对于一个经典气体系统,证明速率小于最概然速率的分子数占总分子数的比率与温度无关，该比率为 （ ）
A:0.86 B:0.21 C:0.43 D:0.67 33.设燃气涡轮机的工作气体进行理想化的循环,如图所示。
其中，称为绝热压缩的升压比。设工作气体为理想气体，γ为绝热指数。
该循环的效率为：( )
A: B: C: D: 34.用一块隔板把A、B两个容器隔开，两个容器里面分别盛着不同的惰性气体，温度均为室温T，压强为p，容器A、B的容积分别为V和2V，求当把隔板移开两种气体均匀混合前后总熵的变化。( )
A: B: C: D: 35.一容积为的真空系统已被抽空到的真空。将它放在的烘箱内烘烤．使器壁释放出所吸附的气体。若烘烤后压强增为.则可估算出器壁原来吸附的气体分子大约是（ ）。
A:条件不足，无法估算 B: C: D: 36.

在制造 He-Ne激光器的激光管时,需要充以一定比例的He和Ne混合气体,如下图所示，原来在容器1和2中分别充有压强为的氦气和压强为的氖气,容器1的容积是容器2的三倍。现打开活塞,使这两部分气体混合.试求混合后气体的总压强。( )

A:2.7×105 Pa B:1.8×104 Pa C:5.4×105 Pa D:3.6×103 Pa 37.一理想气体的熵可表示为，其中是摩尔数，是气体常数，是内能，是体积，是常数，则该气体的定压热容量是（ ）。
A: B: C: D: 38.下列关于状态方程的表示式中描述有误的是 （ ）。
A:压强系数 B:体胀系数 C:等温压缩系数 D: 39.

已知油酸的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为N_A．若用m表示一个油酸分子的质量，用V₀表示一个油酸分子的体积，则下列表达式中正确的是（ ）。

A: B: C: D: 40.下图为某同学设计的喷水装置，内部装有2L水，上部密封1atm的空气0.5L，保持阀门关闭，再充入1atm的空气0.1L，设在所有过程中空气可看作理想气体，且温度不变，下列说法正确的有（ ）。

A:打开阀门后，不再充气也能把水喷光 B:充气后，密封气体压强增加 C:打开阀门后，密封气体对外界做正功 D:充气后，密封气体的分子平均动能增加 41.如图所示，一定质量的理想气体，从状态A经绝热过程A→B、等容过程B→C、等温过程C→A又回到了状态A，则（ ）。

A:A→B过程气体降温 B:B→C过程气体内能增加，可能外界对气体做了功 C:全部过程气体做功为零 D:C→A过程气体放热 42.室温下一定量的理想气体氧气体积为2.3×10-3m3，压强为O.1OMPa，经过一多方过程后，体积变为4.1×10-3m3，压强为0.05MPa。则正确的是
A:氧膨胀时对外界作功126 J  B:内能增加了63 J C:多方指数为1.2 D:吸收热量63 J 43.以下说法准确的是（ ）.
A:一定量理想气体的内能和体积无关 B:一定量理想气体的等体热容和体积无关 C:一定量理想气体的等体热容和温度无关 D:一定量理想气体的内能和温度无关 44.关于热力学第二定律的微观意义，下列说法正确的是（ ）。
A:热传递的自然过程是大量分子从有序运动状态向无序运动状态转化的过程 B:大量分子无规则的热运动能够自动转变为有序运动 C:热传递的自然过程是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程 D:一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行 45.关于热力学第一定律，下列说法准确的是（ ）。
A:热力学第一定律适用于非平衡态的系统 B:热力学第一定律是能量守恒定律在涉及热现象宏观过程中的具体表现 C:热力学第一定律确定了能量在不同形式之间相互转化时的方向 D:热力学第一定律给出了能量在不同形式之间相互转化时的数量关系 46.以下种类的能量中，能够相互转化的有（ ）。
A:电能和磁能 B:机械能和热能 C:动能和势能 D:化学能和电能 47.以下哪些力可以对系统做功（ ）。
A:电磁力 B:弹性力 C:压力 D:表面张力 48.如果理想气体从同样的初态到温度相等的同样的末态，经过向真空自由膨胀的过程和经过等温膨胀过程相比（ ）。
A:等温膨胀的吸热更多 B:等温膨胀的对外做功更多 C:等温膨胀的焓变更多 D:等温膨胀的内能变化更多 49.下列现象中，由液体表面张力引起的是（ ）。
A:小木块能浮在水面上 B:喷泉喷射到空中形成一个个球形的小水珠 C:有时缝衣针能浮在水面上不下沉 D:用布料做成的雨伞，雨水也不会穿过伞面滴下来 50.下列说法中关于热力学第零定律描述有误的是（ ）
A:热平衡具有“传递性” B:热力学第零定律又称为热平衡定律 C:如果两个热力学系统分别与第三个在确定状态下的热力学系统处于热平衡，那么前两个系统也必定处于热平衡 D:两系统是否达到热平衡，完全依赖于热接触 51.关于物体的内能和分子势能，下列说法中正确的是（ ）。
A:物体的速度增大，则分子的动能增大，内能也一定增加 B:把物体举得越高，分子势能越大 C:物体的温度不变，内能可能变大 D:物体的内能与温度有关，与物体的体积无关 52.气体能够充满密闭容器，说明气体分子除相互碰撞的短暂时间外（ ）。
A:气体分子可以做布朗运动 B:相互作用力十分微弱，气体分子间的距离都一样大 C:相互作用力十分微弱，气体分子可以自由运动 D:气体分子的动能都一样大 53.水蒸气分解成同温度的氢气和氧气，如果不计振动自由度，内能（ ）。
A:减少了50% B:不变 C:增加了25% D:增加了50% 54.冬天用空调或电炉取暖，较为省电的是（ ）。
A:电炉 B:两者耗电一样 C:取决于室内外的温差 D:空调 55.关于热力学第二定律表述正确的是（ ）。
A:摩擦生热的过程是不可逆的 B:不可能从单一热源吸收热量使之全部变为有用的功 C:在一个可逆过程中，工作物质净吸热等于对外作的功 D:热量不可能从温度低的物体传到温度高的物体 56.以下准静态过程中，理想气体内能增加的有（ ）。
A:等压加热 B:等体冷却 C:等温膨胀 D:绝热膨胀 57.设在一过程中，外界传给系统的热量Q，系统内能的增量为ΔU，外界对系统做功为W，则下列关系正确的是（ ）。
A: B: C: D: 58.对于一定质量的物体（或系统），下列说法正确的是（ ）。
A:外界对系统做功，系统内能可能不变 B:吸热物体的温度一定会升高 C:物体温度不变，则其内能一定也不变 D:只要物体的温度不变，则物体的内能一定不变 59.有人设计了下面如图所示的四个理想气体的循环过程，则在理论上可以实现的是（ ）。
A: B: C: D: 60.摩尔质量为 量为m的理想气体处于温度为T的平衡态，系统最概然速率为（ ）。
A: B: C: D: 61.下列现象中，属于扩散现象的是（ ）。
A:煮稀饭时，看到锅中米粒翻滚 B:玫瑰花盛开时，香气袭人 C:下雪时，漫天的雪花飞舞 D:擦黑板时，粉笔末飞扬 62.在四壁密闭绝热的房间里，让电冰箱开始工作，并打开电冰箱的门，经过一段较长时间之后（ ）。
A:房间内的温度将升高 B:无法判断房间内温度的变化 C:房间内的温度将不变 D:房间内的温度将降低 63.在用油膜法估测分子大小的实验中，下面假设与实验无关的是（ ）。
A:油膜为单分子且都是球形 B:分子一个挨一个排列，它们的间隙可忽略 C:油膜的体积等于总的分子体积之和 D:油膜中分子沿直线排列 64.摩尔数相同、温度相同的氢气(H2)与氦气(He)中，分子的平均动能较小的为氢气，而内能较大的为氦气。（ ）
A:正确 B:错误 65.在液体和固体接触的附着层内，如果分子受到的平均附着力大于平均内聚力，将产生润湿现象。（ ）
A:错误 B:正确 66.热力学第一定律是包含热现象在内的能量守恒定律。（ ）
A:对 B:错 67.两容器分别贮有氢气和氧气，如果压强、体积和温度都相同，则它们的分子速率分布也是相同的。（ ）
A:对 B:错 68.最概然平动动能大于最概然速率对应的平动动能。（ ）
A:对 B:错 69.理想气体的内能与体积无关。（ ）
A:错 B:对 70.容器内储有一定量的气体（气体分子视为刚球分子），若保持容积不变使气体温度升高，则平均自由程不变。（ ）
A:正确 B:错误 71.若一理想气体在绝热容器中作真空自由膨胀后，则气体的压强不变。（ ）
A:错误 B:正确 72.在p-V图上的任一条曲线表示的过程一定是准静态过程。（ ）
A:错误 B:正确 73.热量不能从低温物体传到高温物体。（ ）
A:正确 B:错误 74.最概然平动动能不等于最概然速率对应的平动动能。（ ）
A:对 B:错 75.平衡态就是所有分子都静止的状态。（ ）
A:对 B:错 76.物体的温度越高，热量一定越多。（ ）
A:错误 B:正确 77.系统的宏观性质不随时间变化时必定已经处于平衡态。（ ）
A:错误 B:正确