(完整版)大學(xué)物理學(xué)(課后答案)第8章

第八章課后習(xí)題解答一、選擇題8-1如圖8-1所示，一定量的理想氣體，由平衡態(tài)A變到平衡態(tài)B，且它們的壓強(qiáng)相等，即狀態(tài)A和狀態(tài)B之間，氣體無(wú)論經(jīng)過(guò)的是什么過(guò)程，氣體必然[]。則在(A)對(duì)外作正功(B)內(nèi)能增加(C)從外界吸熱(D)向外界放熱習(xí)題8-1圖分析：由圖可知，，即知，則對(duì)一定量理想氣體必有，即氣體由狀態(tài)變化到狀態(tài)，內(nèi)能必增加。而作功、熱傳遞均是過(guò)程量，與具體的熱力學(xué)過(guò)程相關(guān)，所以（A）、（C）、（D）不是必然結(jié)果，只有（B）正確。8-2兩個(gè)相同的剛性容器，一個(gè)盛有氫氣，一個(gè)盛有氦氣（均視為剛性分子理想氣體）。開(kāi)始時(shí)它們的壓強(qiáng)和溫度都相同。現(xiàn)將3J熱量傳給氦氣，使之升高到一定的溫度。若使氫氣也升高同樣的溫度，則應(yīng)向氫氣傳遞熱量為[](A)6J(B)3J(C)5J(D)10J分析：由熱力學(xué)第一定律度，由理想氣體的內(nèi)能公式知在等體過(guò)程中。故可知欲使氫氣和氦氣升高相同的溫，知需傳遞的熱量之比。故正確的是（C）。8-3一定量理想氣體分別經(jīng)過(guò)等壓、等溫和絕熱過(guò)程從體積確的是[]膨脹到體積，如圖8-3所示，則下述正習(xí)題8-3圖(A)吸熱最多，內(nèi)能增加(B)(C)(D)內(nèi)能增加，作功最少吸熱最多，內(nèi)能不變對(duì)外作功，內(nèi)能不變分析：根據(jù)的物態(tài)方程圖可知圖中可知，為等壓過(guò)程，為等溫過(guò)程，為絕熱過(guò)程。又由理想氣體圖上的積越大，則該點(diǎn)溫度越高，因此圖中，又因?qū)τ谝欢康臍怏w而言其內(nèi)能公式，由此知，，。而又由理想氣體做功的性質(zhì)知道圖中過(guò)程曲線下所對(duì)應(yīng)的面積即表征該過(guò)程中系統(tǒng)對(duì)外所作的功，故可知。又由熱力學(xué)第一定律可知。故只有（D）正確。8-4一臺(tái)工作于溫度分別為和的高溫?zé)嵩磁c低溫?zé)嵩粗g的卡諾熱機(jī)，每經(jīng)歷一個(gè)循環(huán)吸熱，則對(duì)外作功[](A)(B)(C)(D)分析：由卡諾熱機(jī)循環(huán)效率可知。故選擇（B）。8-5有下列幾種說(shuō)法：（1）可逆過(guò)程一定是平衡過(guò)程；（2）平衡過(guò)程一定是可逆過(guò)程；（3）不可逆過(guò)程一定是非平衡過(guò)程；（4）凡有摩擦的過(guò)程，一定是不可逆過(guò)程。其中正確的是[](A)（1）、（2）、（3）(C)（1）、（3）、（4）(B)（2）、（3）、（4）(D)（1）、（4）分析：根據(jù)熱力學(xué)過(guò)程的可逆性與不可逆性和熱力學(xué)第二定律，只有（D）正確。故選擇（D）。二、填空題8-6從任何一個(gè)中間狀態(tài)是否可近似看成平衡態(tài)，可將熱力學(xué)過(guò)程分為_(kāi)_______過(guò)程和________過(guò)程，只有________過(guò)程才可以用圖上的一條曲線表示。答案：非靜態(tài)過(guò)程；準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程；準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程。8-7一定量的某種理想氣體，在等壓過(guò)程中對(duì)外做功為200J。若此種氣體為單原子分子氣體，則在該過(guò)程中需吸熱________；若為剛性雙原子分子氣體，則需吸熱________。答案：500J；700J。分析：由等壓過(guò)程中系統(tǒng)對(duì)外做功和理想氣體的物態(tài)方程，可知等壓過(guò)程中系統(tǒng)內(nèi)能的改變量，又對(duì)于單原子分子氣體。，故。又根據(jù)熱力學(xué)第一定律，知8-8氣缸中有一剛性雙原子分子的理想氣體，若經(jīng)過(guò)準(zhǔn)靜態(tài)的絕熱膨脹后氣體的壓強(qiáng)減少了一半，則變化前后氣體的內(nèi)能之比為_(kāi)_______。答案：1.22。分析：根據(jù)題意知，因氣體經(jīng)歷的是絕熱膨脹過(guò)程，由絕熱過(guò)程的特征方程，可知，所以有，又因系統(tǒng)的內(nèi)能僅是溫度的單值函數(shù)，所以有。8-9一理想的可逆卡諾熱機(jī)，低溫?zé)嵩吹臏囟葹?00K，熱機(jī)的效率為40%，其高溫?zé)嵩吹臏囟葹開(kāi)_______。答案：500J。分析：由卡諾熱機(jī)的熱機(jī)效率，知。8-10熱力學(xué)第二定律的兩種表述是等價(jià)的，它揭示了自然界中一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的實(shí)際宏觀過(guò)程都是不可逆的。開(kāi)爾文表述指出了________的過(guò)程是不可逆的；而克勞修斯表述則指出了________的過(guò)程是不可逆的。答案：功熱轉(zhuǎn)換；熱傳導(dǎo)。三、計(jì)算題8-11如圖8-11所示，1mol氦氣，由狀態(tài)沿直線變到狀態(tài)，求這過(guò)程中內(nèi)能的變化、對(duì)外作的功、吸收的熱量。習(xí)題8-11圖解根據(jù)熱力學(xué)過(guò)程系統(tǒng)作功的特征知過(guò)程中系統(tǒng)對(duì)外作的功為內(nèi)能的變化為由熱力學(xué)第一定律知吸收的熱量8-12一定量的空氣，吸收了的熱量，并保持在下膨脹，體積從增加到，問(wèn)空氣對(duì)外作了多少功？它的內(nèi)能改變了多少？解因系統(tǒng)作的是等壓膨脹過(guò)程，故氣體對(duì)外作功為又由熱力學(xué)第一定律，知其內(nèi)能的改變?yōu)?-13如圖8-13所示，系統(tǒng)從狀態(tài)A沿ABC變化到狀態(tài)C的過(guò)程中，外界有的熱量傳遞給系統(tǒng)，同時(shí)系統(tǒng)對(duì)外作功。如果系統(tǒng)從狀態(tài)C沿另一曲線CA回到狀態(tài)A，外界對(duì)系統(tǒng)作功為，則此過(guò)程中系統(tǒng)是吸熱還是放熱？傳遞熱量是多少？習(xí)題8-13圖解由題意知系統(tǒng)經(jīng)，過(guò)程所吸收的熱量及對(duì)外所作的功分別為則由熱力學(xué)第一定律可得由到過(guò)程中系統(tǒng)內(nèi)能的增量由此可得從到，系統(tǒng)內(nèi)能的增量為從到，系統(tǒng)所吸收的熱量為式中符號(hào)表示系統(tǒng)向外界放熱。8-14一壓強(qiáng)為，體積為的氧氣自加熱到，問(wèn)：（1）當(dāng)壓強(qiáng)不變時(shí)，需要多少熱量？當(dāng)體積不變時(shí)，需要多少熱量？（2）在等壓或等體過(guò)程中各作了多少功？解根據(jù)題給初態(tài)條件得氧氣的物質(zhì)量為氧氣的摩爾定壓熱容，摩爾定容熱容。（1）故等壓過(guò)程中系統(tǒng)吸熱等體過(guò)程系統(tǒng)