热力学基础习题课.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,解：,对,等压膨胀：,1.,对于室温下的双原子分子，在等压膨胀的情况下，系统对外所作的功与从外界吸收的热量之比,W,/,Q,为,热力学基础,所以,由理想气体状态方程，得,解：,三个过程的,E,相同并且,0,；,三个过程对外做功,0;,2.,如图，,bca,为理想气体绝热过程，,b,1,a,和,b,2,a,是任意过程，则上述两过程中气体做功与吸收热量的情况是：,（,A,）,b,1,a,过程放热，作负功；,b,2,a,过程放热，作负功,（,B,）,b,1,a,过程吸热，作负功；,b,2,a,过程放热，作负功,（,C,）,b,1,a,过程吸热，作正功；,b,2,a,过程吸热，作负功,（,D,）,b,1,a,过程放热，作正功；,b,2,a,过程吸热，作正功,对于绝热过程，,对,b,1,a,过程，,对,b,2,a,过程，,解：,两种气体经历等容过程,升高相同温度,3.,两个相同的容器，一个盛氢气，一个盛氦气（均视为刚性分子理想气体），开始时它们的压强和温度都相等，现将,6 J,热量传给氦气，使之升高到一定温度。若使氢气也升高同样温度，则应向氢气传递热量,12 J 10 J 6 J 5 J,对于氦气,对于氢气,由于两种气体初始状态具有完全相同的,p,V,T,解：,由理想气体状态方程求出该过程体积变化规律,4.,如图，一定质量的理想气体，其状态在,p,-,T,图上沿着一条直线从平衡态,a,变到平衡态,b,，下列说法正确的是：,(1),这是一个膨胀过程,(2),这是一个等体过程,(3),这是一个压缩过程,(4),数据不足，无法判断,由,p,-,T,图可知,解：,理想气体的内能,5.,一定质量的理想气体的内能,E,随体积,V,的变化为一直线,(,其延长线过,E,V,图的原点,),，则此直线表示的过程为：,(1),等温过程,(2),等压过程,(3),等体过程,(4),绝热过程,理想气体状体方程,因此，在,E,V,中,p,表示直线的斜率，即在该过程,p,保持恒量,解：,题设包括两个的过程,T,相同,E,相同,6.,处于平衡态,A,的一定量的理想气体，若经准静态等体过程变到平衡态,B,，将从外界吸收热量,416J,，若经准静态等压过程变到与平衡态,B,有相同温度的平衡态,C,，将从外界吸收热量,582J,，所以，从平衡态,A,变到平衡态,C,的准静态等压过程中气体对外界所作的功为,A,B,，,等容过程,A,C,，,等压过程,7.,由绝热材料包围的容器被隔板隔为两半，左边是理想气体，右边真空。如果把隔板撤去，气体将进行自由膨胀过程，达到平衡后气体的熵,，气体的温度将,解,：由不可逆过程的熵增原理、理想气体绝热自由膨胀过程的特点求解,8.,一热机从温度为,727,C,的高温热源吸热，向温度为,527 C,的低温热源放热。若热机在最大效率下工作，且每一循环吸热,2000 J,，则此热机每一循环做功为,解,：,热机在最大效率下工作，即,工作在卡诺循环下的热机，其效率为,9.,1 mol,理想气体经过等温膨胀，体积由,V,0,变到,2,V,0,，则气体的熵变为,解,：由熵变公式,对可逆等温膨胀,10.,一定量的理想气体，由状态,a,经,b,到达,c,。,(,如图，,abc,为一直线,),，求此过程中,(1),气体对外做的功；,(2),气体内能的增量；,(3),气体吸收的热量。,(1,atm,=1.013,10,5,Pa,),解,(1),气体对外做的功等于,abc,下的面积,(2),由图看出,(3),由热力学第一定律，得,11.,一定量的理想气体进行如图所示的循环过程。已知气体在状态,A,的温度为,T,A,=300 K,，求,(1),气体在状态,B,、,C,的温度；,(2),各过程中气体对外所作的功；,(3),经过整个循环过程，气体从外界吸收的总热量,(,各过程吸热的代数和,),。,解,:,(1),C,A,为等体过程,B,C,为等压过程,解,:,(2),各过程中气体对外所作的功分别为,A,B:,B,C:,C,A:,(3),经过整个循环过程，气体从外界吸收的总热量,(,各过程吸热的代数和,),。,整个过程气体做的总功,气体从外界吸收的总热量,12.,1 mol,理想气体在,T,1,=400 K,的高温热源与,T,2,=300 K,的低温热源间作卡诺循环,(,可逆的,),，在,400 K,的等温线上起始体积为,V,1,=0.001 m,3,，终止体积为,V,2,=0.005 m,3,，试求此气体在每一循环中,(1),从高温热源吸收的热量,Q,1,；,(2),气体所作的净功；,(3),气体传给低温热源的热量,Q,2,。,解,(1),在等温过程中吸收的热量即为等温过程对外做的功,(2),该卡诺热机的效率,(3),传给低温热源的热量,13.,1mol,氢气在压强,1,个大气压，温度,20,C,时，其体积为,V,1,，今使其经以下两种过程到达同一状态，试分别计算下述两种过程中气体吸收的热量，对外做功和气体内能的增量，并作,p,-,V,图。（,1,）先保持体积不变，加热，使温度升高到,80,C,，然后作等温膨胀，体积变为原来的两倍。（,2,）先使其等温膨胀至原体积的两倍，然后保持体积不变，加热到,80,C,。,解,：,初态：,1mol,氢气,p,=1atm,20,C,解：,对,abc,过程：,对,adc,过程：,