中國(guó)石油大學(xué) 大物2-18章習(xí)題解答03--

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1、習(xí)題 8 習(xí)題8-1(1)圖 8-1．選擇題 1．一定量的理想氣體，分別經(jīng)歷習(xí)題8-1(1)(a) 圖所示的abc過程(圖中虛線ac為等溫線)和習(xí)題8-1(1)(b) 圖所示的def過程(圖中虛線df 為絕熱線)，試判斷這兩過程是吸熱還是放熱（ ） (A) abc過程吸熱，def過程放熱 (B) abc過程放熱，def 過程吸熱 (C) abc過程def過程都吸熱 習(xí)題8-1(2)圖 (D) abc過程def過程都放熱 2．如習(xí)題8-1(2) 圖所示，一定量的理想氣體從體積V1膨脹到體積V2分別經(jīng)歷的過程是：A-B等壓過程；A-C等溫過程； A-D絕熱過程。

2、其中,吸熱最多的過程（ ） (A) A-B (B) A-C (C) A-D (D) 既是A-B，也是A-C，兩者一樣多 3．用公式E=νCV，mT(式中CV，m為定容摩爾熱容量，ν為氣體的物質(zhì)的量)計(jì)算理想氣體內(nèi)能增量時(shí)，此式( ) (A) 只適用于準(zhǔn)靜態(tài)的等容過程 (B) 只適用于一切等容過程 (C) 只適用于一切準(zhǔn)靜態(tài)過程 (D) 適用于一切始末態(tài)為平衡態(tài)的過程 習(xí)題8-1(5)圖 4．要使高溫?zé)嵩吹臏囟萒1升高ΔT，或使低溫?zé)嵩吹臏囟萒2降低同樣的ΔT值，這兩種方法分別可使卡諾循環(huán)的效率升高Δ1和Δ2。兩者相比有（ ） (A) Δ1>

3、Δ2 (B) Δ1<Δ2 (C) Δ1= Δ2 (D) 無法確定哪個(gè)大 5. 理想氣體卡諾循環(huán)過程的兩條絕熱線下的面積大小(如習(xí)題8-1(5)圖中陰影所示)分別為S1和S2，則兩者的大小關(guān)系是（ ） (A) S1 > S2 (B) S1 = S2 (C) S1 < S2 (D) 無法確定 6. 熱力學(xué)第一定律表明（ ） (A) 系統(tǒng)對(duì)外做的功不可能大于系統(tǒng)從外界吸收的熱量 (B) 系統(tǒng)內(nèi)能的增量等于系統(tǒng)從外界吸收的熱量 (C) 不可能存在這樣的循環(huán)過程

4、，在此循環(huán)過程中，外界對(duì)系統(tǒng)做的功不等于系統(tǒng)傳給外界的熱量 (D) 熱機(jī)的效率不可能等于1 7. 根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知（ ） (A) 功可以全部轉(zhuǎn)換為熱，但熱不能全部轉(zhuǎn)換為功 (B) 熱可以從高溫物體傳到低溫物體，但不能從低溫物體傳到高溫物體 (C) 不可逆過程就是不能向相反方向進(jìn)行的過程 (D) 一切宏觀的自發(fā)過程都是不可逆的 8.不可逆過程是（ ） (A) 不能反向進(jìn)行的過程 (B) 系統(tǒng)不能回復(fù)到初始狀態(tài)的過程 (C) 有摩擦存在的過程或者非準(zhǔn)靜態(tài)過程 (D) 外界有變化的過程 9. 關(guān)于熱功轉(zhuǎn)換和熱量傳遞過程，有下列敘述： (1) 功可以完全變?yōu)闊崃浚?/p>

5、熱量不可以完全變?yōu)楣? (2) 一切熱機(jī)的效率都只能小于1 (3) 熱量不能從低溫物體向高溫物體傳遞 (4) 熱量從高溫物體向低溫物體的傳遞是不可逆的 以上這些敘述中正確的是（ ） (A) 只有(2)，(4)正確 (B) 只有(2)，(3)，(4)正確 (C) 只有(1)，(3)，(4)正確 (D) 全部正確 8-2．填空題 1．一定量的理想氣體處于熱動(dòng)平衡狀態(tài)時(shí)，此熱力學(xué)系統(tǒng)的不隨時(shí)間變化的三個(gè)宏觀量是 ，而隨時(shí)間變化的微觀是 。 2．處于平衡態(tài)A的熱力學(xué)系統(tǒng)，若經(jīng)準(zhǔn)靜態(tài)等容過程變到平衡態(tài)B，將從外界吸熱416J，

6、若經(jīng)準(zhǔn)靜態(tài)等壓過程變到與平衡態(tài)B有相同溫度的平衡態(tài)C，將從外界吸熱582J。由此可知，從平衡態(tài)A變到平衡態(tài)C的準(zhǔn)靜態(tài)等壓過程中系統(tǒng)對(duì)外界所作的功為 。 3．同一種理想氣體的定壓摩爾熱容Cp，m大于定容摩爾熱容CV，m, 其原因是 。 4．常溫常壓下一定量的某種理想氣體(視為剛性分子，自由度為i)，在等壓過程中吸熱為Q，對(duì)外作功為A, 內(nèi)能增加為DE， 則 = ，= 。 5．習(xí)題8-2(5)圖所示的卡諾循環(huán)中:(1)abcd

7、a，(2)dcefd，(3)abefa的效率分別為 、 習(xí)題8-2(5)圖 和 。 6．某卡諾致冷機(jī)的低溫?zé)嵩礈囟葹門2=300K，高溫?zé)嵩礈囟葹門1=450K，每一循環(huán)從低溫?zé)嵩次鼰酫2=400J，已知該致冷機(jī)的致冷系數(shù)為 (其中A為外界對(duì)系統(tǒng)做的功)，則每一循環(huán)中外界必須做功為功為 。 7．有物質(zhì)的量相同的三種氣體：He、N2、CO2 (均視為剛性分子的理想氣體)，它們從相同的初態(tài)出發(fā)，都經(jīng)歷等容吸熱過程，若吸取相同的熱量， 則： (1) 三者的溫度升高 ；(相

8、同或不同) (2) 三者壓強(qiáng)的增加 ； (相同或不同) 8．由絕熱材料包圍的容器被隔板隔為兩半，左邊是理想氣體，右邊是真空。如果把隔板撤去，氣體將進(jìn)行自由膨脹過程，達(dá)到平衡后氣體的溫度_________(升高、降低或不變)，氣體的熵___________(增加、減小或不變)。 答案： 8-1．選擇題 1.A；2. A；3. D；4. B；5. B；6 .C；7. D；8 .C；9. A 8-21．填空題 1． 溫度，壓強(qiáng)，體積；每個(gè)微觀粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 2． 166J 3．在等壓升溫過程中氣體要膨脹而作功，所以要比氣體等體升溫過程多吸收一部分熱量 4． ,

9、 5． ，， 6． 200J 7． 不同，不同 8． 不變，增加 8-3．一定量的理想氣體，其體積和壓強(qiáng)依照V=的規(guī)律變化，其中a為已知常數(shù)。試求： (1)氣體從體積V1膨脹到V2所作的功； (2)體積為V1時(shí)的溫度T1與體積為V2時(shí)的溫度T2之比。 解： （2）由狀態(tài)方程 得 8-4. 0.02kg的氦氣(視為理想氣體)，溫度由17℃升為27℃，假設(shè)在升溫過程中 (1)體積保持不變；(2)壓強(qiáng)保持不變；(3)不與外界交換熱量。試分別求出氣體內(nèi)能的改變，吸收的熱量，外界對(duì)氣體所作的功

10、。 解:氦氣為單原子分子理想氣體，i=3 (1)定容過程，V=常量，A=0 據(jù)Q=ΔE+ A 可知 (2)定壓過程，P=常量， ΔE 與（1）同 外界對(duì)氣體所做的功為：A￠=-A=-417J （3）Q=0，ΔE 與（1）同 氣體對(duì)外界做功： 外界對(duì)氣體所做的功為：A’=-A=623J. 習(xí)題8-5圖 8-5．如習(xí)題8-5圖所示，C是固定的絕熱壁，D是可動(dòng)活塞，C，D將容器分成A，B兩部分。開始時(shí)A，B兩室中各裝入同種類的理想氣體，它們的溫度T，體積V，壓強(qiáng)P均相同，并與大氣壓強(qiáng)平衡。現(xiàn)對(duì)A，B兩部分氣體緩慢的加熱，當(dāng)對(duì)A

11、和B給予相等的熱量Q以后，A室中氣體的溫度升高度數(shù)與B室中氣體溫度升高度數(shù)之比為7:5。試求： (1)該氣體的定容摩爾熱容CV，m和定壓摩爾熱容CP，m。 (2)B室中氣體吸收的熱量中有百分之幾用于對(duì)外作功。 解:(1)對(duì)A, B兩部分氣體緩慢的加熱，皆可看作準(zhǔn)靜態(tài)過程, 兩室內(nèi)是同種氣體 ,而且開始時(shí)兩部分氣體的P, V ,T均相等,所以兩室的摩爾數(shù)M/μ 也相同. A室氣體經(jīng)歷的是等容過程,B室氣體經(jīng)歷的是等壓過程, 所以A, B室氣體吸收的熱量分別為 已知 ,由上兩式得 因?yàn)?= +R,代入上式得 (2) B室氣體作功為

12、 B室中氣體吸收的熱量轉(zhuǎn)化為功的百分比 習(xí)題8-7圖 8-6. 有一定量的理想氣體，其壓強(qiáng)按的規(guī)律變化，C是常量。試求： (1) 將氣體從體積V1增加到V2所作的功； (2) 該理想氣體的溫度是升高還是降低。 (1) （2）根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程有： 所以 , 因?yàn)椋? 所以： 因此，理想氣體的溫度降低。 8-7. 1mol單原子分子理想氣體的循環(huán)過程如圖8-7的T—V圖所示，其中c點(diǎn)的溫度為Tc=600K，試求： (1)ab、bc、ca各個(gè)過程系統(tǒng)吸收的熱量； (2)經(jīng)一循環(huán)系統(tǒng)所做的凈功；(3)循環(huán)的效率。(注:循環(huán)效率=A/Q

13、1，A為循環(huán)過程系統(tǒng)對(duì)外作的凈功，Q1為循環(huán)過程系統(tǒng)從外界吸收的熱量，=0.693) 習(xí)題8-8圖 8-8. 熱容比=1.40的理想氣體，進(jìn)行如習(xí)題8-8圖所示的ABCA循環(huán)，狀態(tài)A的溫度為300K。試求： (1)狀態(tài)B和C的溫度； (2)各過程中氣體吸收的熱量、氣體所作的功和氣體內(nèi)能的增量。 8-9. 某理想氣體在P-V圖上等溫線和絕熱線相交于A點(diǎn)，如習(xí)題8-9圖所示，已知A點(diǎn)的壓強(qiáng)P1=2×105Pa，體積V1=0.5×10-3m3，而且A點(diǎn)處等溫線斜率與絕熱線斜率之比為0.741。現(xiàn)使氣體從A點(diǎn)絕熱膨脹至B點(diǎn)，其體積V2=1×10-3m3，試求

14、B點(diǎn)處的壓強(qiáng)和在此過程中氣體對(duì)外作功。 習(xí)題8-9圖 解：（1）等溫線PV =C得 絕熱線 得 由題意知 故: 由絕熱方程 可得 (2) 8-10. 習(xí)題8-10圖中所示是一定量理想氣體所經(jīng)歷的循環(huán)過程，其中a b和c d是等壓過程。bc和da為絕熱過程。已知b點(diǎn)和c點(diǎn)溫度分別和，試求循環(huán)效率，并判斷這個(gè)循環(huán)是否是卡諾循環(huán)。 解：a-b吸熱 習(xí)題7-7圖 a-b放熱 又，絕熱過程方程： 上述兩式相比得： 上式兩邊同減1： 不是卡諾循環(huán)。