湘潭大学物理练习热力学基础17,18,19要点讲解.ppt

* 练习17 热力学基础（一） 1。氮、氖、水蒸气（均视为理想气体），它们的摩尔数相同，初始状态相同，若使它们在体积不变的情况下吸收相等的热量，则： （A）它们的温度升高相同，压强增加相同； （B）它们的温度升高相同，压强增加不相同； （C）它们的温度升高不相同，压强增加不相同； （D）它们的温度升高不相同，压强增加相同。 答案为： （C） 三种气体的自由度i不同 氮：i=5 氖: i=3 水蒸气: i=6 2。一定量的理想气体，经历某过程后，它的温度升高了，则根据热力学定律可以断定： （1）该理想气体系统在此过程中吸收了热量。 （2）在此过程中外界对该理想气体系统做了正功。 （3）该理想气体系统的内能增加了。 （4）在此过程中理想气体系统既从外界吸了热，又对外做了正功. （A） (1)、（3）； （B）（2）、（3）； （C）（3）； （D） （3）、（4）； （E）（4） 答案为： （C） 使温度升高的方法：做功与吸热 等温压缩为放热过程 解：（1）如下图所示： 等压膨胀，绝热膨胀， 初态与末态在同一等温线上 解：整个过程由定压与绝热过程构成，只在定压过程吸热 （２） Ｔ1＝273＋27＝300Ｋ 据 Ｖ1／Ｔ1＝Ｖ2／Ｔ2， 得 Ｔ2＝ＶＴ1／Ｖ1＝600Ｋ Ｑ＝?Ｃp（Ｔ2－Ｔ1）＝1.25×104Ｊ （３） 温度不变，内能不变， ?Ｅ＝０ （４） 据热力学第一定律Ｑ＝?Ｅ＋Ａ ∴ Ａ＝Ｑ＝1.25×104Ｊ 氦气Ｃv=3R/2,Cp=5R/2 解： （1）氦气为单原子分子理想气体，ｉ＝３ 定容过程，Ｖ＝常量，Ａ＝０； 据 Ｑ＝?Ｅ＋Ａ 可知： （２）定压过程，ｐ＝常量，  Ｅ与（１）相同． Ａ＝Ｑ－?Ｅ＝417Ｊ （３）Ｑ＝０，?Ｅ与（１）同 Ａ＝－?Ｅ＝－623Ｊ （负号表示外界作功） 注意：温度单位要换成K 练习18 热力学基础（二） 答案为： （D） 热力学第一定律适用条件：准静态过程，非静态过程，但初态和末态为平衡态 2。对于室温下的双原子分子理想气体，在等压膨胀的情况下，系统对外所做的功与从外界吸收的热量之比A/Q等于： （A）1/3； (B)1/4； （C）2/5； （D）2/7 答案为： （D） 4. 图1为一理想气体几种状态变化过程的P-V图，其中MT为等温线MQ为绝热线，在AM、BM、CM三种准静态过程中： （1）温度升高的是（ ）过程； （2）气体吸热的是（ ）过程。 答案为： （1）BM、CM；（2）CM 考虑循环CM－MQ－QC，正循环吸热过程 而QC过程为等体降温过程，放热，MQ为绝热过程，则CM为吸热过程。 同理考虑循环BM－MQ－QB，逆循环放热，QB为等体升温，吸热，则BM为放热过程。 考虑循环AM－MQ－QA，同理AM为放热过程 5。一定量的某种理想气体进行如图2所示的循环过程。已知气体在状态A的温度T＝300K，求： （1）气体在状态B、C的温度； （2）各过程中气体对外所做的功 ； （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）。 解：由图，PA＝300Ｐａ，PB＝Pc＝100Ｐａ； ＶA＝ＶC＝１ｍ3，ＶB＝３ｍ3 （１）Ｃ→Ａ为等容过程，据方程 PA／TA＝PC／TC得 TC＝TAPC／PA ＝ 100Ｋ． Ｂ→Ｃ为等压过程，据方程 ＶB／TB＝ＶC／TC得 TB＝TCVB／VC＝300Ｋ． ２）各过程中气体所作的功分别为 Ａ→Ｂ：Ａ1＝(PA＋PC)（ＶB－ＶC）/2＝400Ｊ Ｂ→Ｃ：Ａ2＝PB（ＶC－ＶB）＝－200Ｊ． Ｃ→Ａ：Ａ3＝０． （３）整个循环过程中气体所作总功为 Ａ＝Ａ1＋Ａ2＋Ａ3＝200Ｊ． 因为循环过程气体内能增量为 ?Ｅ＝０，因此一循环中气体总 吸热 Ｑ＝Ａ＋?Ｅ＝200Ｊ． 根据热力学第一定律，由做功来求吸热 直接求做功不好求， 通过求热量来求做功 练习19 热力学基础（三） 1。关于可逆过程和不可逆过程的判断： （1）可逆热力学过程一定是准静态过程； （2）准静态过程一定是可逆过程； （3）不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程； （4）凡有摩擦的过程一定是不可逆过程； 以上判断，其中正确的是： A（1）、（2）、（