大学物理学(课后答案)第8章大学物理学(课后答案)第8章.docVIP

第八章课后习题解答 一、选择题 8-1如图8-1所示，一定量的理想气体，由平衡态A变到平衡态B，且它们的压强相等，即。则在状态A和状态B之间，气体无论经过的是什么过程，气体必然[ ] (A) 对外作正功 (B) 内能增加 (C) 从外界吸热 (D) 向外界放热 分析：由图可知，，即知，则对一定量理想气体必有，即气体由状态变化到状态，内能必增加。而作功、热传递均是过程量，与具体的热力学过程相关，所以（A）、（C）、（D）不是必然结果，只有（B）正确。 8-2 两个相同的刚性容器，一个盛有氢气，一个盛有氦气（均视为刚性分子理想气体）。开始时它们的压强和温度都相同。现将3 J热量传给氦气，使之升高到一定的温度。若使氢气也升高同样的温度，则应向氢气传递热量为[ ] (A) 6 J (B) 3 J (C) 5 J (D) 10 J 分析：由热力学第一定律知在等体过程中。故可知欲使氢气和氦气升高相同的温度，由理想气体的内能公式，知需传递的热量之比。故正确的是（C）。 8-3 一定量理想气体分别经过等压、等温和绝热过程从体积膨胀到体积，如图8-3所示，则下述正确的是[ ] (A) 吸热最多，内能增加 (B) 内能增加，作功最少 (C) 吸热最多，内能不变 (D) 对外作功，内能不变 分析：根据图可知图中为等压过程，为等温过程，为绝热过程。又由理想气体的物态方程可知，图上的积越大，则该点温度越高，因此图中，又因对于一定量的气体而言其内能公式，由此知，，。而又由理想气体做功的性质知道图中过程曲线下所对应的面积即表征该过程中系统对外所作的功，故可知。又由热力学第一定律可知。故只有（D）正确。 8-4 一台工作于温度分别为和的高温热源与低温热源之间的卡诺热机，每经历一个循环吸热，则对外作功[ ] (A) (B) (C) (D) 分析：由卡诺热机循环效率可知。故选择（B）。 8-5 有下列几种说法：（1）可逆过程一定是平衡过程；（2）平衡过程一定是可逆过程；（3）不可逆过程一定是非平衡过程；（4）凡有摩擦的过程，一定是不可逆过程。其中正确的是[ ] (A) （1）、（2）、（3） (B) （2）、（3）、（4） (C) （1）、（3）、（4） (D) （1）、（4） 分析：根据热力学过程的可逆性与不可逆性和热力学第二定律，只有（D）正确。故选择（D）。 二、填空题 8-6 从任何一个中间状态是否可近似看成平衡态，可将热力学过程分为________过程和________过程，只有________过程才可以用图上的一条曲线表示。 答案： 非静态过程 ； 准静态过程 ； 准静态过程 。 8-7 一定量的某种理想气体，在等压过程中对外做功为200 J。若此种气体为单原子分子气体，则在该过程中需吸热________；若为刚性双原子分子气体，则需吸热________。 答案： 500J ； 700J 。分析：由等压过程中系统对外做功和理想气体的物态方程，可知等压过程中系统内能的改变量，又对于单原子分子气体，故。又根据热力学第一定律，知。 8-8 气缸中有一刚性双原子分子的理想气体，若经过准静态的绝热膨胀后气体的压强减少了一半，则变化前后气体的内能之比为________。 答案： 1.22 。分析：根据题意知，因气体经历的是绝热膨胀过程，由绝热过程的特征方程，可知，所以有，又因系统的内能仅是温度的单值函数，所以有。 8-9 一理想的可逆卡诺热机，低温热源的温度为300 K，热机的效率为40%，其高温热源的温度为________。 答案： 500J 。分析：由卡诺热机的热机效率，知。 8-10 热力学第二定律的两种表述是等价的，它揭示了自然界中一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的。开尔文表述指出了________的过程是不可逆的；而克劳修斯表述则指出了________的过程是不可逆的。 答案： 功热转换 ； 热传导 。 三、计算题 8-11 如图8-11所示，1 mol氦气，由状态沿直线变到状态，求这过程中内能的变化、对外作的功、吸收的热量。 解 根据热力学过程系统作功的特征知过程中系统对外作的功为 内能的变化为 由热力学第一定律知吸收的热量 8-12 一定量的空气，吸收了的热量，并保持在下膨胀，体积从增加到，问空气对外作了多少功？它的内能改变了多少？ 解 因系统作的是等压膨胀过程，故气体对外作功为 又由热力学第一定律，知其内能的改变为 8-13 如图8-13所示，系统从状态A沿ABC变化到状态C的过程中，外界有