[2017年整理](物理学)第五章热力学基础.doc

第五章 热力学基础 五、计算题 1、把标准状态下的14g氮气压缩至原来体积的一半，试分别求出在下列过程中气体内能的变化、传递的热量和外界对系统作的功：（1）等温过程；（2）绝热过程。 2、今有80g氧气初始的温度为27℃，体积为0.41 dm3 ，若经过绝热膨胀，体积增至4.1 dm3。试计算气体在该绝热膨胀过程中对外界所作的功。 4、压强为1.013×105Pa，体积为8.2×10-3m3的氮气，从27℃加热到127℃，如果加热时体积不变或压强不变，那么各需热量多少？那一过程需要的热量大？为什么？ 5、质量为100g的理想气体氧气，温度从10℃升到60℃，如果变化过程是：（1）体积不变，（2）压强不变，（3）绝热压缩，那么，系统的内能变化如何？三个过程的终态是否是同一状态？ 7、一定量的氮气，温度为 300K ,压强为,将它绝热压缩，使其体积为原来体积的，求绝热压缩后的压强和温度各为多少？ 1.0×105 Pa，体积为1.0?10?3 m3的氧气自0 ℃加热到100 ℃。问：（1）当压强不变时，需要多少热量？当体积不变时，需要多少热量？（2）在等压或等体过程中各作了多少功？ 12、空气由压强为1.52?105 Pa，体积为5.0?10?3 m3，等温膨胀到压强为1.01?105 Pa，然后再经等压压缩到原来的体积。试计算空气所作的功。 13、一卡诺热机的低温热源温度为7℃，效率为40％，若要将其效率提高到50％，问高温热源的温度需提高多少？ 参考答案 五、计算题 1、解：（1）等温过程 外界对系统作功 系统放热 （2）绝热过程 由绝热过程方程得 则 外界对系统作功 系统内能变化 2、解：绝热膨胀时，外界对气体做功为 　 ?，代入上式，则得外界对气体做功为 ?? ? 4、解：(1) 由理想气体状态方程知 因为， 所以 (2) 等压过程需要的热量大，因为在等压过程中，理想气体在内能改变的同时，还要对环境作功。 5、解：因为内能是状态函数，所以三个过程系统的内能变化相同 三个过程的终态不是同一状态。比如右图所示。 7、解：由绝热方程可得氮气经绝热压缩后的压强与温度分别为 以上计算结果表明，气体经绝热压缩，外界对气体作正功，气体升温升压。 8、解：（1） 有， 则 。 由， 得 因低温热源冷却器的温度不变，则 所以 ， 求得 （2） 11、解：根据题目所给条件得 查表知氧气的定压摩尔热容，定体摩尔热容 （1）求、 所以，该等压过程氧气（系统）吸热。 所以，该等容过程氧气（系统）吸热。 12、解：空气在等温膨胀过程中所作的功为 空气在等压压缩过程中所作的功为 利用等温过程关系，则空气在整个过程中所作的功为 13、解：设高温热源的温度分别为、，则有 其中T2为低温热源温度。由上述两式可得高温热源需提高的温度为 p V 等温线 绝热