热力学基础答案

1、姓名 学号大学物理I答题纸第八章12第八章热力学基础一选择题1. 【基础训练4】A 一定量理想气体从体积 Vi，膨胀到体积V2分别经历的过程是: Af B等压过程，A t C等温过程；At D绝热过程，其中吸热量最多的过程(A) 是 AtB.(B) 是 At C.(C) 是 At D.(D) 既是At B也是AtC,两过程吸热一样多。【参考答案】o 一?根据热力学过程的功即过程曲线下的面积，知aAb . aAc aAd ；再由热力学第一定律气体吸热Q = EAD过程Q = 0 ;AC 过程 Q = AAc ;AB 过程 Q = Aab + 也Eab，且 E AB 02. 【基础训练6】:B 如

2、图所示，一绝热密闭的容器，用隔板分成相等的两部分,左边盛有一定量的理想气体，压强为po,右边为真空今将隔板抽去，气体自由膨胀，当气体达到平衡时，气体的压强是(A) po.(B)Po / 2 (C) 2Ypo.(D)po / 2二肝p,-； -【参考答案】该过程是绝热的自由膨胀过程，所以Q = oA = o寸汪由热力学第一定律E = o .汀=o由V/ =2Vo= p/二p23. 【基础训练io】:D 一定量的气体作绝热自由膨胀，设其热力学能增量为E，熵增量为.S，则应有(a)e : o：s 二 o(C)e =0 ：S =0 .【参考答案】由上题分析知:(B) E . 0S 0.(D) E =

3、0 S0=e 0;而绝热自由膨胀过程是不可逆的，故熵增加。4. 【自测提高1】:D 质量一定的理想气体，从相同状态出发，分别经历等温过程、等压过程和绝热过程，使其体积增加1倍.那么气体温度的改变(绝对值)在(A) 绝热过程中最大，等压过程中最小.(B) 绝热过程中最大，等温过程中最小.(C) 等压过程中最大，绝热过程中最小.(D) 等压过程中最大，等温过程中最小.【参考答案】参考【基础训练 4】题图由-pAV= RTapdVdRTdVb二Vd=2VaPa 二PbTaTbTd有 Tb =2Ta及 互二细：2= Td 2Ta 即订ab ：TadTaPa5. 【自测提高3】:A 一定量的理想气体，

4、分别经历如图(1)所示的abc过程，(图中虚线ac为等温线)，和图(2)所示的def过程(图中虚线df为绝热线)判断这两种过程 是吸热还是放热.(A) abc过程吸热，def过程放热.(B) abc过程放热，def过程吸热.(C) abc过程和def过程都吸热.(D) abc过程和def过程都放热. 参考答案】pV内能是状态量，与过程无关。所以图(1)中：abc过程和ac过程的内能增量相同，并由ac为等温线可知 厶E =0。而功是过程曲线下的面积，显然abc过程的功A 0。由热力学第一定律：abc过程：Q. = A = A . 0所以abc过程是吸热过程。同理，在图(2)中：def过程和df过

5、程的内能增量相同，并由绝热 df过程知 .E - - A 根据过程曲线下的面积：def过程的功A./小于df过程的功A.所以def过程Q A ： E = A/(-A) ： 0 所以def过程是放热过程6. 【自测提高6】:B :理想气体卡诺循环过程的两条绝热线下的面积大小(图中阴影部分)分别为和S2,则二者的大小关系是：(A) S1 S2.(B) S1 = S2.(C) S1 BW1(Pb Pa)(Vb -Va) = 200J23L E1 = Cv (Tb TA ) ( PbVB - PaVA)= 750J2Q1 = W|匚 E1 =950B- C W =0巳 “Cv(Tc _Tb) =3(P

6、cVc _PbVb) = _600J2Q2 E2 二-600JC AW3 二 pA(VA -VC)二-100J3也Cv (Ta -口)(PaVa - PcVc) =-150J2Q3 =W3E3 = -250JWW2 W3 -100JQ 7 Q2 Q3 =1 0 015. 【基础训练22】一定量的理想气体经历如图所示的循环过程，At B和Ct D是等压过程,BtC和Dt A是绝热过程.已知：Tc= 300 K , Tb= 400 K 试求：此循环的效率.【参考答案】解：=1 -Q2pQ1八 A BQ1 = VCP CB -Ta)，Q2 =”Cp (Tc -Td )(Q2Tc -TdTc(1-Td

7、/Tc)OD_c=VQ1Tb Ta 一 Tb(1Ta/Tb)A v根据绝热过程方程得到：pA* = pDF,pB% = pCf而Pa = Pb ， Pc = pD所以有Ta/Tb =Td /TC故 =1 Q2 =1 Tc =25%Q1Tb（此题不能直接由 式得出，因为不是卡诺循环。在该系统的循环过程中,是经过推导后得出结论 Q2 =Tc，但这个推导过程是必须的）Q1 Tb16. 【自测提高19】如果一定量的理想气体，其体积和压强依照V =a/、； p的规律变化，其中a为已知常量.试求：（1）气体从体积V1膨胀到V2所作的功；（2）气体体积为 V时的 温度T1与体积为V2时的温度T2之比.【参考

8、答案】解：由V =a/ Jp得P =2占V221211(1) 依作功的定义A二PdVa22 dV =a2()V1V2V1 V2根据理想气体状态方程P1V1P2V2入=PMT2F2V21V12V2V117.【自测提高22】单原子分子的理想气体作卡诺循环，已知循环效率在绝热膨胀时，气体体积增大到原来的几倍？【参考答案】解：应用绝热方程T1V2 二 T2V3 4得1V1 =(!1)二V2T2V22n =20%，试求气体由卡诺循环效率 得=1 一丁2仃1T11T2V2单原子理想气体已知 =0.2，将、值代入式四附加题18.【自测提高21】两端封闭的水平气缸，被一可动活塞平分为左右两室，每室体积均为 V

9、o,其中盛有温度相同、压强均为po的同种理想气体现保持气体温度不变，用外力缓慢移动活塞（忽略磨擦），使左室气体的体积膨胀为右室的2倍，问外力必须作多少功？【参考答案】外力1? / z / zz / / y / x / / j / / / / x / / j解：设左、右两室中气体在等温过程中对外作功分别用Wi、W2表示，外力作功用 W表示由题知气缸总体积为 2V0 ,、42初态体积均为Vo，末态体积各为Vo和 Vo3 3据等温过程理想气体做功：WRTI n()MV,得W=PoVo In4V = PoVoIn-3Vo32Vo2W PoVo I n o 二 mV。I n (2)3Vo3现活塞缓慢移动，作用于活塞两边的力应相等，则W W,- -她4 29W = -W, -她 二-P