大學物理第6章練習答案

第六章熱力學基礎(chǔ)練習一.選擇題一絕熱容器被隔板分成兩半，一半是真空，另一半是理想氣體，若把隔板抽出，氣體將進行自由膨脹，達到平衡后（A）(A)溫度不變，熵增添；(B)溫度高升，熵增添；(C)溫度降低，熵增添；(D)溫度不變，熵不變。對于理想氣系統(tǒng)統(tǒng)來說，在以下過程中，哪個過程系統(tǒng)所吸取的熱量、內(nèi)能的增量和對外作做的功三者均為負值。（C）(A)等容降壓過程；(B)等溫膨脹過程；(C)等壓壓縮過程；(D)絕熱膨脹過程。必然量的理想氣體，分別經(jīng)歷如圖1(1)所示的abc過程(圖中虛線ac為等溫線)和圖1(2)所示的def過程(圖中虛線df為絕熱線)。pp判斷這兩過程是吸熱仍是放熱：（A）adabc過程吸熱，def過程放熱；(B)abc過程放熱，def過程吸熱；becf(C)abc過程def過程都吸熱；OVOV(D)abc過程def過程都放熱。(1)(2)4.如圖2，必然量的理想氣體，由平衡狀態(tài)A圖1變到平衡狀態(tài)B(pA=pB)，則無論經(jīng)過的是什么過程，系統(tǒng)p必然（B）AB(A)對外做正功；··(B)內(nèi)能增添；(C)從外界吸熱；(D)向外界放熱。OV二.填空題圖.2必然量的理想氣體處于熱動平衡狀態(tài)時，此熱力學系統(tǒng)不隨時間變化的三個宏觀量是PVT，而隨時間變化的微觀量是每個分子的狀態(tài)量。2.必然量的單原子分子理想氣體在等溫過程中，外界對它做功為200J，則該過程中需吸熱__-200_____J。3.必然量的某種理想氣體在某個熱力學過程中，外界對系統(tǒng)做功240J，氣體向外界放熱620J，則氣體的內(nèi)能減少，(填增添或減少)，E2E1=-380J。4.處于平衡態(tài)A的熱力學系統(tǒng)，若經(jīng)準靜態(tài)等容過程變到平衡態(tài)B，將從外界吸熱416J，若經(jīng)準靜態(tài)等壓過程變到與平衡態(tài)B有相同溫度的平衡態(tài)C，將從外界吸熱582J，因此，從平衡態(tài)A變到平衡態(tài)C的準靜態(tài)等壓過程中系統(tǒng)對外界所做的功為582-416=166J。1三.計算題1.必然量氫氣在保持壓強為4.00×105Pa不變的狀況下，溫度由0℃高升到50．0℃時，吸取了6.0×104J的熱量。(1)求氫氣的摩爾數(shù)?(2)氫氣內(nèi)能變化多少?(3)氫氣對外做了多少功?(4)若是這氫氣的體積保持不變而溫度發(fā)生相同變化、它該吸取多少熱量?解：（1）由QvCp,mTvi2RT得vC25（2）ETvi8.31504.29104JV,mRT41.322（3）AQE(6.04.29)1041.71104J（4）QE4.29104J2.必然量的理想氣體，其體積和壓強依據(jù)V=aP的規(guī)律變化，此中a為常數(shù)，試求：(1)氣體從體積V1膨脹到V2所做的功；(2)體積為V1時的溫度T1與體積為V2時的溫度T2之比。V2V22a21(1)：WPdVa2dV1V1V1VV1V2(2):P1V1nRT1T1V2T2V13.一熱力學系統(tǒng)由如圖3所示的狀態(tài)a沿acb過程到達狀態(tài)b時，吸取了560J的熱量，對外做了356J的功。(1)若是它沿adb過程到達狀態(tài)b時，對外做了220J的功，它吸取了多少熱量?當它由狀態(tài)b沿曲線ba返回狀態(tài)a時，外界對它做了282J的功，它將吸取多少熱量？是真吸了熱，仍是放了熱?解：依據(jù)熱力學第必然律QEW1）∵a沿acb過程達到狀態(tài)b，系統(tǒng)的內(nèi)能變化是：因為內(nèi)能是狀態(tài)系數(shù)，與系統(tǒng)所經(jīng)過的過程沒關(guān)∴系統(tǒng)由a沿acb過程到達狀態(tài)b時E204Jab系統(tǒng)吸收的熱量是：QEW204J220J424J圖3abacbEbaEabJ（2）系統(tǒng)由狀態(tài)b沿曲線ba返回狀態(tài)a時，系統(tǒng)的內(nèi)能變化：204即系統(tǒng)放出熱量486J第六章熱力學基礎(chǔ)練習二2一.選擇題1.如圖1所示，必然量的理想氣體從體積V1膨脹到體積V2分別經(jīng)歷的過程是：AB等壓過程,AC等溫過程,AD絕熱過程。此中吸熱最多的過程（A）P(A)是AB；(B)是AC；(C)是AD；ABC(D)既是AB，也是AC，二者相同多。DVECVT(式中CV為定容摩爾熱容量，2.用公式為OV1V2氣體摩爾數(shù)),計算理想氣體內(nèi)能增量時，此式（D）圖1(A)只適用于準靜態(tài)的等容過程；(B)只適用于全部等容過程；(C)只適用于全部準靜態(tài)過程；(D)適用于全部始末態(tài)為平衡態(tài)的過程。3.用以下兩種方法:(1)使高溫熱源的溫度T1高升T，(2)使低溫熱源的溫度T2降低相同的T值，分別可使卡諾循環(huán)的效率高升和2，二者對照:（B）1(A)12；(B)21；(C)1=2；(D)沒法確立哪個大。二.填空題1.同一種理想氣體的定壓摩爾熱容CP大于定容摩爾熱容CV，其原由是除了增添內(nèi)能還需對外做功。2.常溫常壓下，必然量的某種理想氣體(視為剛性分子，自由度為i)，在等壓過程中吸熱為Q，對外做功為A，內(nèi)能增添為

E，則A/Q=

2，E/Q=i。2i2i3.一卡諾熱機(可逆的)，低溫熱源的溫度為27℃，熱機效率40%，其高溫熱源溫度為t1227Ct100C

。今欲將熱機效率提升為50%，若低溫熱源保持不變，則高溫熱源的溫度增添。bPc4.如圖2所示，必然量的理想氣體經(jīng)歷abc過程，在此過程中氣體從外界吸取熱Q，系統(tǒng)內(nèi)能變化E，請在以下空格內(nèi)填上0或0或=0。Q>0，aVOE>0。圖2.計算題如圖3所示兩端封閉的水平氣缸，被一可動活塞均分為左右兩室，每室體積均為V，此中裝有溫度相同、壓強均為P的同種理想00氣體，現(xiàn)保持氣體溫度不變，用外力遲緩搬動活塞外力(忽略摩擦)，使左室氣體的體積膨脹為右室的2倍，問外力一定做多少功？圖33解：F1P1SPVPV0，F(xiàn)2P0V000S0V1xlx2.比熱容比=1.40的理想氣體，進行如圖4所示的ABCA循環(huán)，狀態(tài)A的溫度為300K。(1)求狀態(tài)B、C的溫度；(2)計算各過程中氣體吸取的熱量、P(Pa)氣體所做的功平和體內(nèi)能的增量。400AA:400M300–2R300得：B:TBm200–225KC:TC75K100CBV(m3)W0RiCA等體過程，QMT1500JEm2C等壓過程

O246圖43.如圖5為一循環(huán)過程的T—V圖線。該循環(huán)的工質(zhì)是必然質(zhì)量的理想氣體。其CV,m和均已知且為常量。已知a點的溫度為T，體積為V，b點的體積11為V2，ca為絕熱過程。求：(1)c點的溫度；(2)循環(huán)的效率。r1r1解：（1）ca為絕熱過程，TcVaV1TaT1VcV2（2）ab等溫過程，工質(zhì)吸熱QvRT1V2圖5lnV1bc為等容過程，工質(zhì)放熱為TcV1r1QvCV.m(Tbc)vCV.mT1vCV.mT1T1T1V2r1C1V1QV2V.m循環(huán)過程的效率121QRV21lnV1第六章熱力學基礎(chǔ)練習三.選擇題41.理想氣體卡諾循環(huán)過程的兩條絕熱線下的面積大小(圖1中暗影部分)分別為S1和S2，則二者的大小關(guān)系是（B）P(A)S1>S2；(B)S1=S2；(C)S1<S2；(D)沒法確立。2.在以下說法中，哪些是正確的？（C）S2(1)可逆過程必然是平衡過程；S1VO(2)平衡過程必然是可逆的；圖1不行逆過程必然是非平衡過程；非平衡過程必然是不行逆的。(A)(1)、

(4)

；

(B)(2)、

(3)

；

(C)(1)、(2)

、(3)、

(4)

；

(D)

(1)、

(3)

。3.依據(jù)熱力學第二定律可知（

D）功能夠所有變換為熱，但熱不能夠所有變換為功；熱能夠從高溫物體傳到低溫物體，但不能夠從低溫物體傳到高溫物體；不行逆過程就是不能夠向相反方向進行的過程；全部自覺過程都是不行逆的。4.“理想氣體和單一熱源接觸作等溫膨脹時，吸取的熱量所有用來對外做功”。對此說法，有以下幾種議論，哪一種是正確的？（C）不違犯熱力學第必然律，但違犯熱力學第二定律；不違犯熱力學第二定律，但違犯熱力學第必然律；不違犯熱力學第必然律，也不違犯熱力學第二定律；違犯熱力學第必然律，也違犯熱力學第二定律。二.填空題1.如圖2的卡諾循環(huán):(1)abcda，(2)dcefd，(3)abefa，其效率分別為:=1/3，=1/2，3=2/3。122.卡諾致冷機，其低溫熱源溫度為T2=300K，高溫熱源溫度為T1=450K，每一循環(huán)從低溫熱源吸熱Q2=400J，已知該致冷機的致冷系數(shù)=Q2/A=T2/(T1－T2)(式中A為外界對系統(tǒng)做的功)，則每一循環(huán)中外界一定做功A=200J。3.1mol理想氣體(設(shè)=Cp/CV為已知)的循環(huán)過程如圖3的T—V圖所示，此中CA為絕熱過程，A點狀態(tài)參量(T1，V1)和B點的狀態(tài)參量(T1，V2)為已知，試求C點的狀態(tài)量:r1V1r1Vc=V2，Tc=V1T1，Pc=RT1。VV22rpa3T0三.計算題TABbd2T0cfT05COeVOV圖2圖31.一熱機在1000K和300K的兩熱源之間工作，若是(1)高溫熱源提升為1100K；(2)低溫熱源降低為200K，從理論上說，熱機效率各可增添多少?為了提升熱機效率哪一種方案為好?熱機在1000KT和300K的兩熱源之間工作，T12，100030070%T11000解:高溫熱源提升為1100K：低溫熱源降低為200K：

12

110072.73%，效率提升：2.73%3001100100080%，效率提升：10%2001000提升熱機效率降低低溫熱源的溫度的方案為好。2.1mol單原子分子理想氣體的循環(huán)過程如圖4的T—V圖所示，此中c點的溫度為Tc=600K，試求:(1)ab、bc、ca各個過程系統(tǒng)吸取的熱量；(2)經(jīng)一循環(huán)系統(tǒng)所做的凈功；(3)