大学物理第6章练习答案

第六章热力学基础练习一.选择题一绝热容器被隔板分成两半，一半是真空，另一半是理想气体，若把隔板抽出，气体将进行自由膨胀，达到平衡后（A）(A)温度不变，熵增添；(B)温度高升，熵增添；(C)温度降低，熵增添；(D)温度不变，熵不变。对于理想气系统统来说，在以下过程中，哪个过程系统所吸取的热量、内能的增量和对外作做的功三者均为负值。（C）(A)等容降压过程；(B)等温膨胀过程；(C)等压压缩过程；(D)绝热膨胀过程。必然量的理想气体，分别经历如图1(1)所示的abc过程(图中虚线ac为等温线)和图1(2)所示的def过程(图中虚线df为绝热线)。pp判断这两过程是吸热仍是放热：（A）adabc过程吸热，def过程放热；(B)abc过程放热，def过程吸热；becf(C)abc过程def过程都吸热；OVOV(D)abc过程def过程都放热。(1)(2)4.如图2，必然量的理想气体，由平衡状态A图1变到平衡状态B(pA=pB)，则无论经过的是什么过程，系统p必然（B）AB(A)对外做正功；··(B)内能增添；(C)从外界吸热；(D)向外界放热。OV二.填空题图.2必然量的理想气体处于热动平衡状态时，此热力学系统不随时间变化的三个宏观量是PVT，而随时间变化的微观量是每个分子的状态量。2.必然量的单原子分子理想气体在等温过程中，外界对它做功为200J，则该过程中需吸热__-200_____J。3.必然量的某种理想气体在某个热力学过程中，外界对系统做功240J，气体向外界放热620J，则气体的内能减少，(填增添或减少)，E2E1=-380J。4.处于平衡态A的热力学系统，若经准静态等容过程变到平衡态B，将从外界吸热416J，若经准静态等压过程变到与平衡态B有相同温度的平衡态C，将从外界吸热582J，因此，从平衡态A变到平衡态C的准静态等压过程中系统对外界所做的功为582-416=166J。1三.计算题1.必然量氢气在保持压强为4.00×105Pa不变的状况下，温度由0℃高升到50．0℃时，吸取了6.0×104J的热量。(1)求氢气的摩尔数?(2)氢气内能变化多少?(3)氢气对外做了多少功?(4)若是这氢气的体积保持不变而温度发生相同变化、它该吸取多少热量?解：（1）由QvCp,mTvi2RT得vC25（2）ETvi8.31504.29104JV,mRT41.322（3）AQE(6.04.29)1041.71104J（4）QE4.29104J2.必然量的理想气体，其体积和压强依据V=aP的规律变化，此中a为常数，试求：(1)气体从体积V1膨胀到V2所做的功；(2)体积为V1时的温度T1与体积为V2时的温度T2之比。V2V22a21(1)：WPdVa2dV1V1V1VV1V2(2):P1V1nRT1T1V2T2V13.一热力学系统由如图3所示的状态a沿acb过程到达状态b时，吸取了560J的热量，对外做了356J的功。(1)若是它沿adb过程到达状态b时，对外做了220J的功，它吸取了多少热量?当它由状态b沿曲线ba返回状态a时，外界对它做了282J的功，它将吸取多少热量？是真吸了热，仍是放了热?解：依据热力学第必然律QEW1）∵a沿acb过程达到状态b，系统的内能变化是：因为内能是状态系数，与系统所经过的过程没关∴系统由a沿acb过程到达状态b时E204Jab系统吸收的热量是：QEW204J220J424J图3abacbEbaEabJ（2）系统由状态b沿曲线ba返回状态a时，系统的内能变化：204即系统放出热量486J第六章热力学基础练习二2一.选择题1.如图1所示，必然量的理想气体从体积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。此中吸热最多的过程（A）P(A)是AB；(B)是AC；(C)是AD；ABC(D)既是AB，也是AC，二者相同多。DVECVT(式中CV为定容摩尔热容量，2.用公式为OV1V2气体摩尔数),计算理想气体内能增量时，此式（D）图1(A)只适用于准静态的等容过程；(B)只适用于全部等容过程；(C)只适用于全部准静态过程；(D)适用于全部始末态为平衡态的过程。3.用以下两种方法:(1)使高温热源的温度T1高升T，(2)使低温热源的温度T2降低相同的T值，分别可使卡诺循环的效率高升和2，二者对照:（B）1(A)12；(B)21；(C)1=2；(D)没法确立哪个大。二.填空题1.同一种理想气体的定压摩尔热容CP大于定容摩尔热容CV，其原由是除了增添内能还需对外做功。2.常温常压下，必然量的某种理想气体(视为刚性分子，自由度为i)，在等压过程中吸热为Q，对外做功为A，内能增添为

E，则A/Q=

2，E/Q=i。2i2i3.一卡诺热机(可逆的)，低温热源的温度为27℃，热机效率40%，其高温热源温度为t1227Ct100C

。今欲将热机效率提升为50%，若低温热源保持不变，则高温热源的温度增添。bPc4.如图2所示，必然量的理想气体经历abc过程，在此过程中气体从外界吸取热Q，系统内能变化E，请在以下空格内填上0或0或=0。Q>0，aVOE>0。图2.计算题如图3所示两端封闭的水平气缸，被一可动活塞均分为左右两室，每室体积均为V，此中装有温度相同、压强均为P的同种理想00气体，现保持气体温度不变，用外力迟缓搬动活塞外力(忽略摩擦)，使左室气体的体积膨胀为右室的2倍，问外力一定做多少功？图33解：F1P1SPVPV0，F2P0V000S0V1xlx2.比热容比=1.40的理想气体，进行如图4所示的ABCA循环，状态A的温度为300K。(1)求状态B、C的温度；(2)计算各过程中气体吸取的热量、P(Pa)气体所做的功平和体内能的增量。400AA:400M300–2R300得：B:TBm200–225KC:TC75K100CBV(m3)W0RiCA等体过程，QMT1500JEm2C等压过程

O246图43.如图5为一循环过程的T—V图线。该循环的工质是必然质量的理想气体。其CV,m和均已知且为常量。已知a点的温度为T，体积为V，b点的体积11为V2，ca为绝热过程。求：(1)c点的温度；(2)循环的效率。r1r1解：（1）ca为绝热过程，TcVaV1TaT1VcV2（2）ab等温过程，工质吸热QvRT1V2图5lnV1bc为等容过程，工质放热为TcV1r1QvCV.m(Tbc)vCV.mT1vCV.mT1T1T1V2r1C1V1QV2V.m循环过程的效率121QRV21lnV1第六章热力学基础练习三.选择题41.理想气体卡诺循环过程的两条绝热线下的面积大小(图1中暗影部分)分别为S1和S2，则二者的大小关系是（B）P(A)S1>S2；(B)S1=S2；(C)S1<S2；(D)没法确立。2.在以下说法中，哪些是正确的？（C）S2(1)可逆过程必然是平衡过程；S1VO(2)平衡过程必然是可逆的；图1不行逆过程必然是非平衡过程；非平衡过程必然是不行逆的。(A)(1)、

(4)

；

(B)(2)、

(3)

；

(C)(1)、(2)

、(3)、

(4)

；

(D)

(1)、

(3)

。3.依据热力学第二定律可知（

D）功能够所有变换为热，但热不能够所有变换为功；热能够从高温物体传到低温物体，但不能够从低温物体传到高温物体；不行逆过程就是不能够向相反方向进行的过程；全部自觉过程都是不行逆的。4.“理想气体和单一热源接触作等温膨胀时，吸取的热量所有用来对外做功”。对此说法，有以下几种议论，哪一种是正确的？（C）不违犯热力学第必然律，但违犯热力学第二定律；不违犯热力学第二定律，但违犯热力学第必然律；不违犯热力学第必然律，也不违犯热力学第二定律；违犯热力学第必然律，也违犯热力学第二定律。二.填空题1.如图2的卡诺循环:(1)abcda，(2)dcefd，(3)abefa，其效率分别为:=1/3，=1/2，3=2/3。122.卡诺致冷机，其低温热源温度为T2=300K，高温热源温度为T1=450K，每一循环从低温热源吸热Q2=400J，已知该致冷机的致冷系数=Q2/A=T2/(T1－T2)(式中A为外界对系统做的功)，则每一循环中外界一定做功A=200J。3.1mol理想气体(设=Cp/CV为已知)的循环过程如图3的T—V图所示，此中CA为绝热过程，A点状态参量(T1，V1)和B点的状态参量(T1，V2)为已知，试求C点的状态量:r1V1r1Vc=V2，Tc=V1T1，Pc=RT1。VV22rpa3T0三.计算题TABbd2T0cfT05COeVOV图2图31.一热机在1000K和300K的两热源之间工作，若是(1)高温热源提升为1100K；(2)低温热源降低为200K，从理论上说，热机效率各可增添多少?为了提升热机效率哪一种方案为好?热机在1000KT和300K的两热源之间工作，T12，100030070%T11000解:高温热源提升为1100K：低温热源降低为200K：

12

110072.73%，效率提升：2.73%3001100100080%，效率提升：10%2001000提升热机效率降低低温热源的温度的方案为好。2.1mol单原子分子理想气体的循环过程如图4的T—V图所示，此中c点的温度为Tc=600K，试求:(1)ab、bc、ca各个过程系统吸取的热量；(2)经一循环系统所做的净功；(3)