第07章(热力学第一定律)带答案刘培姣.doc

思 考 题7-1 “功，热量和内能都是系统状态的单值函数”这种说法对吗？答:仅内能是系统状态的单值函数, 功，热量是过程量,即使初、末状态一定,经历不同的过程,系统所做的功和吸收的热量不同.7-2 一物质系统从外界吸收一定的热量，则 (A) 系统的内能一定增加 (B) 系统的内能一定减少 (C) 系统的内能一定保持不变 (D) 系统的内能可能增加，也可能减少或保持不变解:改变系统的内能有两种方式:做功和热传递,选 D 7-3 一定量的理想气体处于热动平衡状态时，此热力学系统有三个宏观量不随时间变化，是哪三个？ 体积、温度和压强 解:是描述热力学系统的三个宏观量参量: 体积、温度和压强 7-4 一定量的某种理想气体起始温度为T，体积为V，该气体在下面循环过程中经过三个平衡过程：(1) 绝热膨胀到体积为2V，(2)等体变化使温度恢复为T，(3) 等温压缩到原来体积V，则此整个循环过程中(A) 气体向外界放热 (B) 气体对外界作正功(C) 气体内能增加 (D) 气体内能减少 解:从P-V图上可知系统作逆循环,外界对系统做功,而内能不变,故气体向外界放热.选 A 7-5 对于理想气体系统来说，在下列过程中，哪个过程系统所吸收的热量、内能的增量和对外作的功三者均为负值？ (A) 等体降压过程 (B) 等温膨胀过程 (C) 绝热膨胀过程 (D) 等压压缩过程 解: 等压压缩过程体积减小,温度降低,外界对气体做功,内能减少,放热, 系统所吸收的热量、内能的增量和对外作的功三者均为负值。前三选项总有一者为零。选 D 思考题7-6图7-6 如图所示，一定量理想气体从体积V1，膨胀到体积V2分别经历的过程是：AB等压过程，AC等温过程；AD绝热过程，其中吸热量最多的过程(A) 是AB. (B)是AC. (C)是AD. (D)既是AB也是AC, 两过程吸热一样多. 解: AB 过程对外做功最多，内能增量最大，根据热力学第一定律，AB 过程吸热量最多。选 A 7-7 一个作可逆卡诺循环的热机，其效率为h，它逆向运转时便成为一台致冷机，该致冷机的致冷系数，指出 与w的关系 解：则有 或 习 题7-1 一气体分子的质量可以根据该气体的定体比热来计算氩气的定体比热，求氩原子的质量m(波尔兹曼常量)解：氩气的定体摩尔比热7-2 1mol的单原子分子理想气体从状态A变为状态B，如果不知是什么气体，变化过程也不知道，但A、B两态的压强、体积和温度都知道，则可求出下面哪一个?(A) 气体所作的功 (B) 气体内能的变化(C) 气体传给外界的热量 (D) 气体的质量 B 解：理想气体的内能是状态的单值函数，故选 B 7-3 一定量的某种理想气体在等压过程中对外作功为 200 J若此种气体为单原子分子气体，问：（1）该过程中需要吸热多少？（2）若为双原子分子气体，则需要吸热多少？ 500 J ；700 J 解：单原子分子气体： 双原子分子气体：（1）对外做功：内能的增量：吸收的热量：（2）同理，将换为，则7-4 气缸中有一定量的氦气(视为理想气体)，经过绝热压缩，体积变为原来的一半，则气体分子的平均速率变为原来的多少倍？ 21/3 解：氦气： 由绝热方程：得7-5 用绝热材料制成的一个容器，体积为2V0，被绝热板隔成A、B两部分，A内储有1 mol单原子分子理想气体，B内储有2 mol刚性双原子分子理想气体，A、B两部分压强相等均为p0，两部分体积均为V0，求：(1) 两种气体各自的内能分别为EA与EB ；(2) 抽去绝热板，两种气体混合后处于平衡时的温度为T ，； 解： （1）（2）设两种气体混合后处于平衡时的温度为T，气体内能不变，有 7-6 汽缸内有2 mol氦气，初始温度为27，体积为20 L(升)，先将氦气等压膨胀，直至体积加倍，然后绝热膨涨，直至回复初温为止把氦气视为理想气体试求：(1) 在pV图上大致画出气体的状态变化过程(2) 在这过程中氦气吸热多少？ (3) 氦气的内能变化多少？(4) 氦气所作的总功是多少？ 图略；1.25104 J；0；1.25104 J 解：（1） （2）氦气： 等压膨胀: (3) (4) 7-7 3 mol温度为T0 =273 K的理想气体，先经等温过程体积膨胀到原来的5倍，然后等体加热，使其末态的压强刚好等于初始压强，整个过程传给气体的热量为Q = 8104 J试画出此过程的pV图，并求这种气体的比热容比g = Cp / CV值 图略；1.4 解： 7-8 1 mol理想气体在T1 = 400 K的高温热源与T2 = 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V1 = 0.001 m3，终止体积为V2 = 0.005 m3，试求此气体在每一循环中：(1)从高温热源吸收的热量Q1；(2)气体所作的净功W；(3)气体传给低温热源的热量Q2 J；0.25；J ； 解：（1）等温膨胀吸热：（2）卡诺循环（3）7-9 温度为25、压强为1 atm的1 mol刚性双原子分子理想气体，经等温过程体积膨胀至原来的3倍(1) 计算这个过程中气体对外所作的功； (2) 假若气体经绝热过程体积膨胀为原来的3倍，那么气体对外作的功又是多少？ 2.72103 J；2.20103 J 解：（1）等温膨胀：（2）双原子分子： 由绝热方程：得习题7-10图7-10 器壁与活塞均绝热的容器中间被一隔板等分为两部分，其中左边贮有1mol处于标准状态的氦气（视为理想气体），另一边为真空. 现先把隔板拉开，待气体平衡后再缓慢向左推动活塞，把气体压缩到原来的体积. 问氦气的温度改变了多少？ 160K 解：氦气： 自由膨胀T不变，绝热过程初态：；绝热过程末态：由绝热方程：得7-11 一卡诺循环的热机，高温热源温度是 400 K每一循环从此热源吸进 100 J热量并向一低温热源放出80 J热量求：(1) 低温热源温度；(2) 该循环的热机效率320 K；解：（1） （2）习题7-13图7-12 一可逆卡诺热机低温热源的温度为，效率为40%. 若要将其效率提高到50%，则高温热源的温度需要提高多少度？ 解： 7-13 奥托循环（小汽车、摩托车汽油机的循环模型）如图. ab各cd为绝热过程， bc各da为等体过程. 用、分别代表a态、b态、c态、d态的温度.若已知温度和，求此循环的效率，判断此循环是否为卡诺循环. ；否 解：由绝热方程： 卡诺循环由两个等温过程和两个绝热过程组成，此循环不是卡诺循环。