第二章热力学第一定律

1、黄淑清热学教程习题解答第二章 热力学第一定律2.8 0.2kg的氮气等压地从20加热别100，问要吸收多少热量？氮气的内能增加了多少？它对外界作了多少功?(氮的比热容：、）解：比热容 知 吸收热量：内能增量： 对外界作功：由 得：2.9 一定量的氮在压强为时的体积为，试求它在下述不同条件下体积膨胀到的过程中所发生的内能改变. (1)压强不变；(2)绝热变化。 怎样解释这两种不同条件下内能变化的不同？(氦的定容摩尔热容；定压摩尔热容）解：由理想气体物态方程 得 内能改变 （1） 压强不变 （2） 绝热变化 2.12 分别通过下列过程把标准状态下0.014kg的氮气压缩为原体积的一半：(1)等温过

2、程；(2)绝热过程；(3)等压过程，试分别求出在这些过程中气体内能的增量，传递的热量和外界对气体所作的功。已知氮的。解：（1） 等温过程 内能增加 热力学第一定律 Q=A 对外作功 外界对气体作功 传递热量 （2） 绝热过程 传递热量Q=0 J 外界对气体作功 内能增量 （3） 等压过程 内能增量 传递能量 外界对气体作功 2.13 在标准状态下0.016kg的氧气，分别经过下列过程从外界吸收了334J的热量(1)总为等温过程，求终态体积 (2)若为等体过程，求终态压强 (3)若为等压过程 求气体内能的增量。氧的。解： 0.016kg氧气 （1）等温过程 吸热 终态体积 （2）等体过程 吸热

3、终态压强 （3）等压过程 内能增量 吸热 得 2.18 如图表示一个除底部外都绝热的气筒，被一位置固定的导热板隔成相等的两部分A和B，其中各盛有1摩尔的理想气体氮，今将334J的热量缓慢地由底部供给气体，设活塞上的压强始终保持为。求A部和B部温度的改变以及各自吸收的热量。(导热板的热容可忽略)若将位置固定的导热板换成可以自由活动的绝热板，重复上述的讨论。 解：（1） 若隔板的位置固定且是导热的，则B部吸热后按等压过程变化。 A部既能吸收热量又向B部放热，按等体过程变化。 A部吸收的热量=A部内能增加+向B部释放的热量。 A部等体过程 B部等压过程 隔板是导热的 A部从底部吸收的热量为： A部和

4、B部温度改变 A部净吸收热量 B部净吸收热量 （2）若隔板是自由活动的绝热板，则A部吸热后按等压过程变化。 A部B部压强始终相等且为大气压。 B部不吸收热量且通过活塞和外界相连，B压强始终和外界相等不作功，所以内能不变。 A部吸收热量=A部内能增加+对外作功 A部净吸收热量 B部隔板绝热 状态不变化 2.19 如图，用绝热壁作成一圆柱形的容器，在容器中间放置一无摩擦的、绝热的可动活塞，活塞两侧各有摩尔的理想气体，开始状态均为、,设气体定体摩尔热容为常数，。 将一通电线圈放到活塞左侧气体中，对气体缓慢地加热，左侧气体膨胀同时通过活塞压缩右方气体，最后使右方气体的压强增为，问： (1)对活塞右侧气

5、体作了多少功? (2)右侧气体的终温是多少? (3)左侧气体的终温是多少? (4)左侧气体吸收了多少热量? 解： 由题知终态压强 力平衡。设最终左、右侧气体压强分别为和，温度分别为和，体积分别为和 （1）过程中左侧气体对右侧气体作准静态绝热压缩功 右侧气体 得 左侧气体对右侧气体作功 （2）右侧气体绝热过程 得（3）由（1）知 由理想气体状态方程 左侧气体最终温度 （4）思路1左方气体吸收热量不仅增加自己内能，同时还对右方气体作绝热功，绝热功增加右方气体内能。思路2把左右气体作为研究对象，不对外做功，左侧气体吸热就是左、右气体内能的增量。 左侧气体吸收的热量 由，得 2.24 如图所示为一理想气体（其值为已知）的循环过程，其中CA为绝热过程。A点的状态参量和B点的状态参量均为已知。 （1）试列表说明各分过程的名称，各过程中系统内能的增量、自外界吸收的热量和对外界做的功A正负。（2）求这个循环的效率。