(物理学)第五章热力学基础.doc

第五章 热力学基础五、计算题1、把标准状态下的14g氮气压缩至原来体积的一半，试分别求出在下列过程中气体内能的变化、传递的热量和外界对系统作的功：（1）等温过程；（2）绝热过程。2、今有80g氧气初始的温度为27，体积为0.41 dm3 ，若经过绝热膨胀，体积增至4.1 dm3。试计算气体在该绝热膨胀过程中对外界所作的功。4、压强为1.013105Pa，体积为8.210-3m3的氮气，从27加热到127，如果加热时体积不变或压强不变，那么各需热量多少？那一过程需要的热量大？为什么？5、质量为100g的理想气体氧气，温度从10升到60，如果变化过程是：（1）体积不变，（2）压强不变，（3）绝热压缩，那么，系统的内能变化如何？三个过程的终态是否是同一状态？7、一定量的氮气，温度为 300K ,压强为1.013105Pa,将它绝热压缩，使其体积为原来体积的，求绝热压缩后的压强和温度各为多少？8、一卡诺热机当热源温度为100，冷却器温度为0时，所作净功为800J。现要维持冷却器的温度不变，并提高热源的温度使净功增为1.60103J，求（1）热源的温度是多少？（2）效率增大到多少？（设两个循环均工作于相同的两绝热线之间，假定系统放出热量不变）11、一压强为1.0105 Pa，体积为1.010-3 m3的氧气自0 加热到100 。问：（1）当压强不变时，需要多少热量？当体积不变时，需要多少热量？（2）在等压或等体过程中各作了多少功？12、空气由压强为1.52105 Pa，体积为5.010-3 m3，等温膨胀到压强为1.01105 Pa，然后再经等压压缩到原来的体积。试计算空气所作的功。13、一卡诺热机的低温热源温度为7，效率为40，若要将其效率提高到50，问高温热源的温度需提高多少？参考答案五、计算题1、解：（1）等温过程 外界对系统作功 系统放热 （2）绝热过程 由绝热过程方程得 则 外界对系统作功系统内能变化 2、解：绝热膨胀时，外界对气体做功为式中，代入上式，则得外界对气体做功为 4、解：(1) 由理想气体状态方程知因为，所以 (2) 等压过程需要的热量大，因为在等压过程中，理想气体在内能改变的同时，还要对环境作功。5、解：因为内能是状态函数，所以三个过程系统的内能变化相同pV等温线绝热三个过程的终态不是同一状态。比如右图所示。7、解：由绝热方程可得氮气经绝热压缩后的压强与温度分别为以上计算结果表明，气体经绝热压缩，外界对气体作正功，气体升温升压。8、解：（1）有，则 。由，得 因低温热源冷却器的温度不变，则 所以， 求得（2）11、解：根据题目所给条件得查表知氧气的定压摩尔热容，定体摩尔热容（1）求、所以，该等压过程氧气（系统）吸热。所以，该等容过程氧气（系统）吸热。12、解：空气在等温膨胀过程中所作的功为空气在等压压缩过程中所作的功为利用等温过程关系，则空气在整个过程中所作的功为13、解：设高温热源的温度分别为、，则有其中T2为低温热源温度。由上述两式可得高温热源需提高的温度为