大學(xué)物理基礎(chǔ)教程答案23熱課件

第三章熱力學(xué)第一定律內(nèi)能3-1利用氣體絕熱節(jié)流膨脹前后的關(guān)系式:U1+P1V1=

U2+P2V2,證明理想氣體的絕熱節(jié)流膨脹前后,若T1=T2,則內(nèi)能不變(U1=U2),從而得出與焦耳實(shí)驗(yàn)相同的結(jié)論.解：氧氣的3-2

一定量氧氣處在壓力P1=120大氣壓,體積V1=1.0升,溫度t1=270C的狀態(tài),經(jīng)(1)絕熱膨脹,(2)等溫膨脹,(3)自由膨脹,體積增加至V2=5.0升.求這三個(gè)過(guò)程中氣體對(duì)外所作用的功及末態(tài)的壓力值.解：對(duì)于理想氣體PV=RT,所以PV1=RT1,PV2=RT2

當(dāng)T1=T2時(shí),有V1=V2,所以體積改變,內(nèi)能不變,內(nèi)能只是溫度函數(shù).1第三章熱力學(xué)第一定律內(nèi)能3-1利用氣體絕熱節(jié)流膨（1）絕熱膨脹（2）等溫膨脹（3）自由膨脹，T不變3-3將416.8焦耳的熱量傳給標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的5.00×103千克的氫氣

(CV,M=20.331焦耳/摩爾），（1）若體積不變，這熱量變?yōu)槭裁矗繗涞臏囟茸優(yōu)槎嗌?？?）若溫度不變,這熱量變?yōu)槭裁?？氫的壓力及體積變?yōu)槎嗌?？?）若壓力不變，這熱量變?yōu)槭裁?？氫的溫度和體積變?yōu)槎嗌?解：(1)V不變2（1）絕熱膨脹（2）等溫膨脹（3）自由膨脹，T不變3-3(2)T不變(3)P不變3(2)T不變(3)P不變3計(jì)算結(jié)果是因?yàn)镃p

和Cv

近似取值若取實(shí)驗(yàn)值可得：(1)等溫過(guò)程V132絕熱等溫p解：3-4有20.0升的氫氣，溫度為27°C，壓強(qiáng)為p=1.25×105帕，設(shè)氫氣經(jīng)（1）等溫過(guò)程；（2）先等壓后絕熱過(guò)程；（3）先絕熱后等壓；（4）先等壓后等容變化到體積為40.0升，溫度為27°C的狀態(tài)，試計(jì)算內(nèi)能增量、對(duì)外作的功和外界傳給氫氣的熱量。4計(jì)算結(jié)果是因?yàn)镃p和Cv近似取值若取實(shí)驗(yàn)值可得：((2)先等壓后絕熱（如圖）,因?yàn)榻^熱過(guò)程中,而其中(3)先絕熱后等壓同（2）5(2)先等壓后絕熱（如圖）,因?yàn)榻^熱過(guò)程中,而其中(3)先絕124等溫pV絕熱(4)先等壓后等容p152V3-5如圖一系統(tǒng)沿一路徑ACB從狀態(tài)A變到狀態(tài)B時(shí),這系統(tǒng)吸收335焦耳的熱量,對(duì)外作了126焦耳的功.(1)如果這系統(tǒng)經(jīng)路徑ADB作功42焦耳,系統(tǒng)將吸收多少熱量?(2)要使系統(tǒng)沿曲線從狀態(tài)B回到狀態(tài)A,外界需對(duì)系統(tǒng)作功84焦耳,這系統(tǒng)是吸收還是放出熱量數(shù)量是多少?(3)如果UD-UA=40焦耳,求：沿AD及DB各吸收熱量？VPDABC解:熱力學(xué)第一定律6124等溫pV絕熱(4)先等壓后等容p152V3-5如圖一(1)根據(jù)熱力學(xué)第一定律7(1)根據(jù)熱力學(xué)第一定律73-7圖示為一理想氣體的可逆循環(huán)，其中MN為等溫線，NK為絕熱線。請(qǐng)?jiān)诒碇刑顚懜鞣诌^(guò)程中各增量函數(shù)的的符號(hào)（+表示增加，-表示減少，0表示不變。）解：(1).等壓膨脹3-6單原子理想氣體在等壓加熱過(guò)程中當(dāng)體積膨脹原來(lái)體積兩倍時(shí),給于氣體的熱量中有多少消耗在對(duì)外作功上,若改為雙原子理想氣體(剛性分子),結(jié)果如何?試比較說(shuō)明為什么?解：等壓膨脹,Q=U2-U1+W=CV(T2-T1)+P(V2-V1)=CV(T2-T1)+R(T2-T1)=(CV+R)(T2-T1)單原子理想氣體CV=3R/2雙原子理想氣體CV=5R/283-7圖示為一理想氣體的可逆循環(huán)，其中MN為等溫線，NK過(guò)程等壓過(guò)程(KL)等容過(guò)程(LM)等溫過(guò)程(MN)絕熱過(guò)程(NK)+++++++00000(3).等溫壓縮(2).等容過(guò)程VpKLMN(4).絕熱過(guò)程9過(guò)程等壓過(guò)程(KL)等容過(guò)程(LM)等溫過(guò)程(MN)絕熱過(guò)程VPaV2V1V3bcd解：3-8圖中所示為理想的狄塞爾(Diesel)內(nèi)燃機(jī)的工作循環(huán)，它由兩條絕熱線ab、cd和一條定壓線bc、一條定容線da組成。求其熱機(jī)效率.10VPaV2V1V3bcd解：3-8圖中所示為理想的狄塞爾3-9將1摩爾的單原子理想氣體經(jīng)AB等溫準(zhǔn)靜態(tài)膨脹過(guò)程，BC等壓準(zhǔn)靜態(tài)壓縮，CA等容準(zhǔn)靜態(tài)壓縮完成正循環(huán)，已知tA=2000C,VA=3.0升,VB=6.0升。求：TC？哪個(gè)過(guò)程吸熱的？吸收的總熱量是多少？此熱機(jī)的效率是多少？113-9將1摩爾的單原子理想氣體經(jīng)AB等溫準(zhǔn)靜態(tài)膨脹過(guò)解：TA=TB=473.15KAB過(guò)程吸熱：CA過(guò)程吸熱：BC過(guò)程放熱VPABC12解：TA=TB=473.15KAB過(guò)程吸熱：CA過(guò)程吸解:由圖知03-10熱機(jī)從鍋爐t1中吸熱，向暖氣系統(tǒng)t2放熱，對(duì)外作功帶動(dòng)一熱機(jī)—制冷機(jī)從溫度t3為處吸熱傳給暖氣系統(tǒng)t2.若