第13章熱力學(xué)基礎(chǔ)習(xí)題及答案

1、第十三章習(xí)題熱力學(xué)第一定律及其應(yīng)用1、關(guān)于可逆過(guò)程和不可逆過(guò)程的判斷：(1) 可逆熱力學(xué)過(guò)程一定是準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程(2) 準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程一定是可逆過(guò)程(3) 不可逆過(guò)程就是不能向相反方向進(jìn)行的過(guò)程(4) 凡有摩擦的過(guò)程 ,一定是不可逆過(guò)程 以上四種判斷，其中正確的是p2、如圖所示，一定量理想氣體從體積V1，膨脹到體積 V2 分別經(jīng)歷的過(guò)程是： AB 等壓過(guò)程， AC 等溫過(guò)程； AD 絕熱過(guò)程， 其中吸熱量最多的過(guò)程 。3、一定量的理想氣體，分別經(jīng)歷如圖(1) 所示ac 為等溫線 )，和圖(2)ap p 的 abc 過(guò)程， ( 圖中虛線 示的 def 過(guò)程(圖中虛線 df 為絕熱線 )判斷這兩 種過(guò)程是

2、吸熱還是放熱abc 過(guò)程熱， def 過(guò)程熱圖(1)O V圖 (2)4、如圖所示，一絕熱密閉的容器，用隔板分成相等的兩部 分，左邊盛有一定量的理想氣體， 壓強(qiáng)為 p0，右邊為真空今p0將隔板抽去， 氣體自由膨脹， 當(dāng)氣體達(dá)到平衡時(shí)， 氣體的壓 強(qiáng)是 。 ( Cp/CV)5、一定量理想氣體， 從同一狀態(tài)開(kāi)始使其體積由 V1 膨脹到 2V1，分別經(jīng)歷以下 三種過(guò)程： (1) 等壓過(guò)程； (2) 等溫過(guò)程； (3) 絕熱過(guò)程其中： 過(guò)程氣體對(duì)外作功最多； 過(guò)程氣體內(nèi)能增加最多； 過(guò)程氣體吸收的熱量最多p1,V1,答案Tp1 Vp01、（1）（4）是正確的。2、是 A-B 吸熱最多。3、abc 過(guò)程吸

3、熱， def 過(guò)程放熱4、P0/2 。5、 等壓， 等壓， 等壓理想氣體的功、內(nèi)能、熱量1、有兩個(gè)相同的容器，容積固定不變，一個(gè)盛有氦氣，另一個(gè)盛有氫氣（看成 剛性分子的理想氣體） ，它們的壓強(qiáng)和溫度都相等，現(xiàn)將 5J 的熱量傳給氫氣，使 氫氣溫度升高，如果使氦氣也升高同樣的溫度，則應(yīng)向氨氣傳遞熱量是 。2、 一定量的理想氣體經(jīng)歷 acb 過(guò)程時(shí)吸熱 經(jīng)歷 acbda 過(guò)程時(shí)，吸熱為 。1V (×10 3 m3)e1 4O3、一氣缸內(nèi)貯有 10 mol 的單原子分子理想氣體，在壓縮過(guò)程中外界作功 209J ，氣體升溫 1 K ，此過(guò)程中氣體內(nèi)能增量為 ，外界傳給氣體的熱量為 （普適氣

4、體常量 R = 8.31 J/mol K）·4、一定量的某種理想氣體在等壓過(guò)程中對(duì)外作功為200 J若此種氣體為單原子分子氣體，則該過(guò)程中需吸熱 J；若為雙原子分子氣體，則需吸熱 J.5、 1 mol 雙原子分子理想氣體從狀態(tài)A(p1,V1)沿 p V 圖所示直線變化到狀態(tài) B(p2,V2)，試求：(1) 氣體的內(nèi)能增量(2) 氣體對(duì)外界所作的功(3) 氣體吸收的熱量(4) 此過(guò)程的摩爾熱容(摩爾熱容 C = Q / T ，其中 Q 表示 1 mol 物質(zhì)在過(guò)程中 升高溫度 T 時(shí)所吸收的熱量 )答案摩爾熱容C= Q/ T=3R1、3J2、-700J3、124.7 J， 84.3 J

5、4、500J ； 700J5、解： (1)CV (T2T1 )5(p 2V2 p1V1)2(2)1W( p1p )(V V ) ，2 2 1W 為梯形面積，2根據(jù)相似三角形有p1V2= p2V1，則1W( p2Vp V ) 2 1 12(3) Q = E+ W=3( p2V2 p1V1 )(4) 以上計(jì)算對(duì)于 A B 過(guò)程中任一微小狀態(tài)變化均成立，故過(guò)程中 Q =3 ( pV) 由狀態(tài)方程得 ( pV) =R T， 故 Q =3 R T，循環(huán)過(guò)程1、 如圖表示的兩個(gè)卡諾循環(huán)，第一個(gè)沿ABCDA 進(jìn)行，D第二個(gè)沿 ABC D A 進(jìn)行，這兩個(gè)循環(huán)的效率1 和 2系及這兩個(gè)循環(huán)所作的凈功 W1 和

6、 W2 的關(guān)系是,W1 W2S22、理想氣體卡諾循環(huán)過(guò)程的兩條絕熱線下的面積大小(圖中陰影部分 )分別為 S1 和 S2，則二者的大小關(guān)系是：OV 3、一卡諾熱機(jī) (可逆的 )，低溫?zé)嵩吹臏囟葹?7 ，熱機(jī)效率為40，其高溫?zé)嵩礈囟葹?K 今欲將該熱機(jī)效率提高到 50，若低溫?zé)嵩幢３植蛔儯瑒t高溫?zé)嵩吹臏囟葢?yīng)增加4、如圖，溫度為 T0，2 T0， 3 T0 三條等溫線與兩條絕熱線 圍成三個(gè)卡諾循環(huán)： ， ，其效(1) abcda (2) dcefd (3) abefa率分別為1， 2， 3 5、一卡諾熱機(jī) (可逆的 )，當(dāng)高溫?zé)嵩吹臏囟葹?27、低溫?zé)嵩礈囟葹?27時(shí)，其每次循環(huán)對(duì)外作凈功 80

7、00 J今維持低溫?zé)嵩吹臏囟炔蛔儯?提高高溫?zé)嵩礈囟龋?使其每次循環(huán)對(duì)外作凈功10000 J若兩個(gè)卡諾循環(huán)都工作在相同的兩條絕熱線 之間，試求： (1) 第二個(gè)循環(huán)的熱機(jī)效率；(2) 第二個(gè)循環(huán)的高溫?zé)嵩吹臏囟萒 (K)6、 1 mol 單原子分子理想氣體的循環(huán)過(guò)程如TV 圖所示，其中 c 點(diǎn)的溫度為 Tc=600 K 試求：c(1) ab 、 bc、 ca 各個(gè)過(guò)程系統(tǒng)吸收的熱量；ab(2) 經(jīng)一循環(huán)系統(tǒng)所作的凈功；V (10 3m3)(3) 循環(huán)的效率 O 26、解：?jiǎn)卧臃肿拥淖杂啥萯 =3從圖可知，ab 是等壓過(guò)程，Va/Ta= V b /T b， Ta=T c =600 KTb =(

8、V b /Va)T a=300 Ki(1)QabC (T b Tc ) (1) R(T b Tc ) = 6.23 × 10p2QbcC (Tc Tb )R(Tc Tb ) =3.74 × 10J (吸熱) V2Qca = R Tcln( Va /Vc) =3.46 × 103 J3 (2) W =( Qbc +Q ca ) | Qab | =0.97 ×10 J (3)Q1 =Q bc +Q ca， =W / Q 1=13.4%（吸熱）Q1 為循環(huán)過(guò)程（注：循環(huán)效率 =W/ Q1，W 為循環(huán)過(guò)程系統(tǒng)對(duì)外作的凈功， 系統(tǒng)從外界吸收的熱量 ln2=0.69

9、3） 答案1、=；2、 S1 = S2 3、500 ； 1004、33.3 ； 50；66.7WT5、解： (1)Q 2QT121TQ T122QW且QT1T T111 2Q2 = T2 Q1 /T1即T1T 22T2QW 24000 J2T TTTT1211 2由于第二循環(huán)吸熱Q1WQ W2Q2( Q2Q1Q T1 1Q2 )W / Q 29.4 1T(2) 2 T 425 K1 1熱力學(xué)第二定律1、根據(jù)熱力學(xué)第二定律判斷下列說(shuō)法的正誤：(A) 功可以全部轉(zhuǎn)換為熱，但熱不能全部轉(zhuǎn)換為功 ( )(B) 熱可以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 ( )5(C) 不可逆過(guò)程就是不能向相反方向進(jìn)行的過(guò)程(D) 一切自發(fā)過(guò)程都是不可逆的 ( )表明在自然界中與2、熱力學(xué)第二定律的開(kāi)爾