大学物理第八章习题及答案.doc

第八章 热力学基础
8-1如图所示，bca为理想气体绝热过程，b1a和b2a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：（B）
(A) b1a过程放热，作负功；b2a过程放热，作负功
(B) b1a过程吸热，作负功；b2a过程放热，作负功
(C) b1a过程吸热，作正功；b2a过程吸热，作负功
(D) b1a过程放热，作正功；b2a过程吸热，作正功
8-2 如图，一定量的理想气体由平衡态A变到平衡态B，且它们的压强相等，则在状态A和状态B之间，气体无论经过的是什么过程，气体必然（ B ）
p
V
A
B
O
(A)对外作正功
(B)内能增加
(C)从外界吸热
(D)向外界放热

8-3 两个相同的刚性容器，一个盛有氢气，一个盛氦气（均视为刚性分子理想气体），开始时它们的压强温度都相同，现将3J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为（ C ）
(A) 6 J (B) 3 J (C) 5J (D) 10 J
8-4 有人想象了如题图四个理想气体的循环过程，则在理论上可以实现的为（ ）

(A) (B)

(C) (D)
8-5一台工作于温度分别为327oC和27oC的高温热源和低温源之间的卡诺热机，每经历一个循环吸热2 000 J，则对外作功（ B ）
(A) 2 000 J (B) 1 000 J
(C) 4 000 J (D) 500 J
8-6 根据热力学第二定律（ A ）
(A) 自然界中的一切自发过程都是不可逆的
(B) 不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程
(C) 热量可以从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体
(D)任何过程总是沿着熵增加的方向进行
8-7 一定质量的气体，在被压缩的过程中外界对气体做功300，但这一过程中气体的内能减少了300，问气体在此过程中是吸热还是放热？吸收或放出的热量是多少？
解：由于外界对气体做功，所以：
由于气体的内能减少，所以：
根据热力学第一定律,得:
是负值，表示气体放热；因此气体放出了600的热量。
8-8一定量的氢气(视为刚性气体)在保持压强为不变的情况下，温度由0升高到50，这个过程吸收了的热量。求：（1）氢气的物质的量；（2）氢气的内能增量；（3）氢气对外做功；（4）如果氢气的体积保持不变而温度发生了同样的变化，则氢气吸收了多少热量？
解：（1）由可得：
（2）由得：
（3）由热力学第一定律得：
（4）由等体过程特点知：
8-9一定质量的刚性双原子分子理想气体，其体积和压强按的规律变化，其中为常数，当气体由膨胀到。求：（1）在膨胀过程中气体所做的功；（2）内能的变化；（3）理想气体吸收或放出的热量。
解：（1）
（2）
因为，所以：
（3）由热力学第一定律得：
8-10有可能利用表层海水和深层海水的温差来制成热机。已知热带海水区域的表层水温是25，300m深处水温约为5。求：在这两个温度之间工作的卡诺热机的效率是多少？
解：有卡诺定理知：
8-11一冰箱工作时，其冷冻室中的温度为-10，室温为15。若按照理想卡诺制冷循环理论，则此制冷机每消耗的功，可以从冷冻室中吸收多少热量？
解：由公式得：
又由公式得：
8-12理想卡诺热机在温度为27和127的两个热源之间工作，若在正循环中，该机从高温热源吸收1200的热量，则将向低温热源放出多少热量？对外做了多少功？
解：由得：

8-13一卡诺热机在1000K和270C的两热源之间工作。若（1）高温热源温度提高到1100K，（2）低温热源降到200K，求理论上的热机效率各增加多少？
解：本题为卡诺循环问题
（1） ，

（2） ，
8-14一定质量的氧气(视为刚性气体)经历
以下两个过程：（1）A到C；（2）A经B
到C。求：两个过程中的、、。
（）

解：（1）A到C:
=
=
=
（2）A经B到C:
,
8-15摩尔质量为自由度为的分子组成的理想气体总质量为,开始时处于压强为温度为的平衡态,后经过一个绝热过程,压强变为,求在此过程中气体对外作的功。
解：由于绝热过程存在公式恒量,所以有：
所以，

8-16汽缸内贮有36g水蒸汽(水蒸汽分
子视为刚性分子理想气体分子), 如图
所示经ABCDA循环过程。其中AB、CD
为等体过程,BC为等温过程,DA为等压
过程。试求:（1）DA过程对外做功；
（2）AB过程内能增量；（3）循环过程
水蒸汽做的净功；（4）循环效率。

解：（1）DA过程对外做功
（2）
（3），
（4），。

8-17物质的量为1mol理想气体从状态
变化至状态，已知其定体摩尔热容为
，其变化的图线如图所示。求：（1）
气体内能增量；（2）气体对外做功；（3）气体
吸收的热量。

解：（1）
（2）用图形面积求:
（3）由得：

8-18下图所示的循环是由两个等体过程和
两个绝热过程组成的正循环。已知B,C
两状态的温度分别是和，试求此循
环的热机效率是多少？

解：A到B过程,放热的多少为
C到D过程,吸热的多少为

由于DA过程： ，BC过程：
所以，，，
故：
8-19一定量的理想气体经历如图所示的循环过程。其中BC，DA为绝热过程，已知,,求循环效率。

解：A到B过程,吸热的多少为
C到D过程,放热的多少为

由于DA过程： ，BC过程：
所以，，，
故： ,

8-20 如图为某种理想气体，已知该气体
的定压摩尔热容与定体摩尔热容之比为
，图中,,,也均为已知量，BC为绝热过程，试用以上五个已知量表示出热机循环效率。

解：A到B过程,吸热的多少为，
等体过程
C到A过程,放热的多少为
等压过程
所以，

8-21 如下图为某单原子理想气体循环过
程的图，为等温线，且。
求：（1）该气体的定体摩尔热容和定压摩
尔热容；（2）循环效率。

解：（1），
（2）设,则,,
计算得：

,
热机效率为：﹪