大学物理答案 8.第八章

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1、第八章热力学第一和第二定律思考题8-13强光照射物体，可以使物体的温度上升，导致物体内能的改变。试问这一过程属于热量传递还是广义的做功。8-14储气瓶中的二氧化碳急速喷出，瓶口处会出现固态的二氧化碳----干冰。为什么？8-15日常生活中有“摩擦生热”的提法，从物理上讲正确的表述是什么？8-16有人说：只有温度改变时，才有吸热或放热现象。这种说法正确吗？试举例说明之。8-17微元dW、dQ和dU与具体微元过程有关吗？微元呢？8-18参考§8.4关于开尔文表述与克劳修斯表述等价性的证明，试用反证法证明卡诺循环与克劳修斯表述的等价性。8-19等温膨胀过程的熵变大于零，

2、有人说这表明此过程是不可逆的过程。这种说法正确吗？8-20基于克劳修斯表述证明两条绝热线不可能相交。8-21定义状态量焓H=U+pV。对准静态且只有压强做功的过程，证明dH=Tds+Vdp，并说明该量在等压过程中的物理意义。8-22报载，一小孩在夏季午睡时，由于长时间压着一个一次性打火机，导致打火机破裂，其皮肤轻度冻伤。试思考其中的物理原因。8-23一般来说，物体吸热（放热）温度上升（下降），其热容量为正值。但是对于自引力系统，热容量可能取负值。试以第七章例7.3为例说明之。习题8-1某一定量氧气原处于压强P1=120atm、体积V1=1.0L、温度t1=27摄氏

3、度的状态，经（1）绝热膨胀，（2）等温膨胀，（3）自由膨胀，体积增至V2=5.0L。求这三个过程中气体对外做功及末状态压力值。解：氧气的（1）绝热膨胀：（2）等温过程：（3）自由膨胀，T不变W=08-2将418.6J的热量传给标准态下的5.00×10-3kg的氢气[Cv,m=20.331J/(mol.k)](1)若体积不变，这热量变为什么？氢气的温度变为多少？(2)若温度不变，这热量变为什么？氢气的压强及体积变为多少?(3)若压强不变，这热量变为什么？氢气的温度和体积变为多少？解：（1）V不变（2）T不变（3）P不变计算结果是因为Cp和Cv近似取值，若取实验值可得

4、：8-3有20.0L的氢气，温度为27摄氏度，压强为P=1.25105pa。设氢气经（1）等温过程；（2）先等压后绝热过程；（3）先绝热后等压；（4）先等压后等体变化到体积为40.0L，温度为27摄氏度的状态，试计算内能增量、对外做功和外界传给氢气的热量。解：（1）等温过程（2）先等压后绝热（如图），因为绝热过程中，其中（1）先绝热后等压（2）先等压后等容8-4如图8-4图所示，使一系统沿路径ACB从状态A变到状态B时，这系统吸收335J的热量，对外做了126J的功。（1）如果这系统经路径ADB做功42J，系统将吸收多少热量？（2）要使系统沿曲线从状态B回到状态A

5、，外界需对系统做功84J，该系统是吸收还是放出热量？其数量是多少？（3）如果UD-UA=40J，试求沿AD及DB各吸收热量多少？解：热力学第一定律题8-4图（1）热力学第一定律已知系统对外界做功系统内能改变（1）系统从B沿曲线到A对外界做功（2）系统内能改变8-5题8-5图为一理想气体的可逆循环，其中MN为等温线，NK为绝热线。请在表中填写各分过程中各增量函数的符号（+表示增加，-表示减少，0表示不变）解：（1）等压膨胀（2）等容过程题8-5图（3）等温过程（4）绝热过程过程ΔQΔWΔUΔTΔS+++++等压过程KL等容过程LM-0---等温过程MN--00-绝热

6、过程NK0-++08-6题8-6所表示的是理想的迪赛尔内燃机的工作循环，它由两条绝热线ab.cd和一条等压线da组成，求其热机效率。解：8-71mol单原子理想气体进行如题8-7图所示的循环过程，其中A--àB为等温过程，B-àC为等压过程，C-àA为等体过程。已知VA=3.00L，VB=6.00L，求循环的热效率。解：QA到B过程吸热过程：C到A过程吸热：B到C过程放热：8-8有一动力暖气装置如下图所示，热机从温度为t1的锅炉内吸收热，对外做功带动一热机，制冷机自温度为t3的水池中吸热传给暖气系统t2,此暖气系统同时作为热机的冷却器。若t1=210摄氏度，t2=

7、60摄氏度，t3=15摄氏度，煤的燃烧值为H=2.09107J/kg,回锅炉每燃烧1.0kg的煤，暖气中的水得到的热量Q是多少？（设两部机器都作卡诺可逆循环）ΔQ1ΔQ3ΔQ2’ΔQ2解：由图知8-9试求1kg的水在1atm下进行如下过程的熵变[已知在1atm下水的溶解热是3.33KJ/kg，汽化热是2256KJ/kg，比定压热容是4.2KJ/(Kg.k)];（1）100摄氏度的水蒸气化为100摄氏度的水蒸气；（2）0摄氏度的水转化为100摄氏度的水蒸气；（3）水结成冰的过程中的熵变。解：（1）1atm=1.03×105pa（2）O摄氏度的水升温至100摄氏度水的

8、过程，可以