Ch17热力学基础

1、7第十七章热力学基础17-1 0.02 kg的氦气（视为理想气体）,温度由17C升为27 C.若在升温过程中， 体 积保持不变；（2）压强保持不变；（3）不与外界交换热量；试分别求出气体内能的改变、吸 收的热量、外界对气体所作的功.（普适气体常量 R =8.31 J mol JK A）（答案：Q= . ：E = 623J , W=0； ：E = 623J , Q=1.04 x 103 j, w = 417 J ；Q =0, W = J：E=-623 J （负号表示外界作功）17-2汽缸内有2 mol氦气，初始温度为 27C，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，

2、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？（普适气体常量 R=8.31 J mol J K J）（答案：pV图略；1.25x 104 j； 0； 1.25X 104 J）2 J,必须传给气体多（答案：7J）17-3为了使刚性双原子分子理想气体在等压膨胀过程中对外作功 少热量？p2)(V2 一 V1)； 3( p2V2- p1V1 ) ； 3R)17-4 1 mol双原子分子理想气体从状态A（p1,V1）沿p -V图所示直线变化到状态B（P2,V2），试求：（1）气体的内

3、能增量.（2）气体对外界所作的功.（3）气体吸收的热量.（4）此过程的摩尔热容.（摩尔热容C = Q / T，其中.Q表示1 mol物质在过 程中升高温度时所吸收的热量.）（答案:2(p13、 m )17-5 一定量的单原子分子理想气体，从初 态A出发，沿图示直线过程变到另一状态B,又经过等容、等压两过程回到状态A. 求AtB, C, CtA各过程中系统对 外所作的功W,内能的增量,:E以及所吸收的热 量Q.(2)整个循环过程中系统对外所作的总功以 及从外界吸收的总热量(过程吸热的代数和)(答案：At B： W| =200J , Ei=750 J, Qi= 750 J; Bt C： W? =0

4、, E2= Q2 = 600 J;Ct a : W3 = 100 J, E3= 150 J, Q3 = 250 J;W= Wi +W2 +W3=100 J, Q= Q1+Q2+Q3 =100 J)17-6温度为25 C、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.(普适气体常量 R= 8.31 J mol K , In 3=1.0986)(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？(答案:2.72 X 103 J； 2.20X 103 J)PV17-7如图所示，AB、DC是绝热过程

5、，CEA是等温过程，BED 是任意过程，组成一个循环。若图中EDCE所包围的面积为70 J,EABE所包围的面积为 30 J,过程中系统放热100 J,求BED过程中 系统吸热为多少？(答案：140 J)17-8 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 5 = 0.005 m 3,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Q2333(答案：5.35X 10 J； 1.34X 10 J;

6、4.01 X 10 J)17-9 一定量的某种理想气体进行如图所示的循环 过程.已知气体在状态 A的温度为Ta= 300 K，求(1) 气体在状态B、C的温度；(2) 各过程中气体对外所作的功；(3) 经过整个循环过程，气体从外界吸收的总热量 (各过程吸热的代数和).(答案:100 K , 300 K ; AtB : 400 J,B C: _200 J, Ct A:0; 200 J)p (atm)7V71 a1H1 .V2V (L)17-10 1 mol氦气作如图所示的可逆循环 过程，其中ab和cd是绝热过程，be和da为等体过程，已知 / = 16.4 L , V2 = 32.8 L , p

7、a = 1 atm, pb = 3.18 atm , pe = 4 atm , pd = 1.26 atm , 试求：(1) 在各态氦气的温度.(2) 在e态氦气的内能.(3) 在一循环过程中氦气所作的净功.(1 atm = 1.013 x 105 Pa)1 1(普适气体常量 R = 8.31 J mol -K )(答案:Ta =400 K , Tb= 636 K ,Te = 800 K ; Ee = 9.97X 103 j；30.748X 10 J)17-11 一卡诺循环的热机，高温热源温度是 并向一低温热源放出 80 J热量.求：(1) 低温热源温度；(2) 这循环的热机效率.400 K

8、.每一循环从此热源吸进100 J热量(答案：320 K ； 20%)17-12 一定量理想气体，经历如图所示的循环过程， 其中AB和 CD是等压过程，BC和DA是绝热过程，已知 Tc = 300 K , Tb = 400 K,(1) 这循环是不是卡诺循环？为什么？(2) 求此循环的效率.(答案：不是卡诺循环；25%)17-13 个mol的某种理想气体，开始时处于压强为P1,体积为V1的状态.经等压膨胀过程，体积变为V2然后经绝热膨胀过程，体积变为V3.最后经等温压缩过程回到始态.已知V1和V2，求此循环的效率.（答案:=1V In(V2 /V,)V2 -V,17-14气缸内贮有36 g水蒸汽（

9、视为刚性 分子理想气体），经abcda循环过程如图所 示.其中a b、c-d为等体过程，b- c为等 温过程，d- a为等压过程试求：（1）d- a过程中水蒸气作的功Wda（2）a- b过程中水蒸气内能的增量 dab（3）循环过程水蒸汽作的净功 WV (L)（4）循环效率（注：循环效率=W/Q1, W为循环过程水蒸汽对外作的净功，Q1为循环过程水蒸汽吸收的热量，1 atm= 1.013 x 105 Pa）（答案： Wda= - 5.065 X03 J; Eab=3.039 x 104 J； W =5.47 x 103 J； n =13%）17-15设以氮气（视为刚性分子理想气体）为工作物质进行

10、卡诺循环，在绝热膨胀过程中气体的体积增大到原来的两倍，求循环的效率.17-16 一理想气体的循环过程如图所 示由1经绝热压缩到2，再等体加热到 3然 后绝热膨胀到4，再等体放热到1设V1, V2, 为已知，且循环的效率 =W/Q（式中W为循环 过程气体对外作的净功，Q为循环中气体吸收 的热量），求证：此循环的效率=1 -(V /V2)1 24%)17-17 一致冷机用理想气体为工作物质进行如图所示的 循环过程，其中ab、cd分别是温度为 T2、的等温过程，be、 da为等压过程试求该致冷机的致冷系数.（答案：一）T2 V17-18 1 mol单原子分子理想气体，在恒定压强下经一准静态过程从 求气体的熵的改变.（普适气体常量R = 8.31 J moL K*）0 C加热到100 C,(答案：6.48 J/K)17-19 1 mo