习题6-热力学基础.doc

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1、习题66-1　下列表述是否正确？为什么？并将错误更正.(1)ΔQ＝ΔE＋ΔW；　　　　　　　(2)；(3)；(4).解：(1)不正确，(2)不正确，(3)不正确，(4)不正确，6-2　用热力学第一定律和第二定律分别证明，在图上一绝热线与一等温线不能有两个交点，如题6-2图所示.题6-2图解：1.由热力学第一定律有若有两个交点和，则经等温过程有经绝热过程从上得出，这与,两点的内能变化应该相同矛盾．2.若两条曲线有两个交点，则组成闭合曲线而构成了一循环过程，这循环过程只有吸热，无放热，且对外做正功，热机效率为，违背了热力学第二定律．题6-3图6-3　一循环过程如题6-3图所

2、示，试指出：(1)ab，bc，ca各是什么过程；(2)画出对应的图；(3)该循环是否是正循环？(4-)该循环做的功是否等于直角三角形面积？(5)用图中的热量，，表述其热机效率或致冷系数.解：(1)是等体过程过程：从图知有，为斜率由得故过程为等压过程是等温过程(2)图如题图题图(3)该循环是逆循环(4)该循环作的功不等于直角三角形面积，因为直角三角形不是图中的图形．(5)6-4　两个卡诺循环如题6-4图所示，它们的循环面积相等，试问：(1)它们吸热和放热的差值是否相同？(2)对外做的净功是否相等？(3)效率是否相同？答：由于卡诺循环曲线所包围的面积相等，系统对外所作的净功

3、相等，也就是吸热和放热的差值相等．但吸热和放热的多少不一定相等，效率也就不相同． 题6-4图6-5　根据及，这是否说明可逆过程的熵变大于不可逆过程熵变？为什么？说明理由.答：这不能说明可逆过程的熵变大于不可逆过程熵变，熵是状态函数，熵变只与初末状态有关，如果可逆过程和不可逆过程初末状态相同，具有相同的熵变．只能说在不可逆过程中，系统的热温比之和小于熵变．题6-6图6-6　如题6-6图所示，一系统由状态a沿acb到达状态b的过程中，有350J热量传入系统，而系统做功126J.(1)若沿adb时，系统做功42J，问有多少热量传入系统？(2)若系统由状态b沿曲线ba返回状态a

4、时，外界对系统做功为84J，试问系统是吸热还是放热？热量传递是多少？解：由过程可求出态和态的内能之差过程，系统作功系统吸收热量过程，外界对系统作功系统放热6-7　1mol单原子理想气体从300K加热到350K，问在下列两过程中吸收了多少热量？增加了多少内能？对外做了多少功？(1)容积保持不变；(2)压力保持不变.解：(1)等体过程由热力学第一定律得吸热对外作功(2)等压过程吸热内能增加对外作功6-8　0.01m3氮气在温度为300K时，由1MPa(即1atm)压缩到10MPa.试分别求氮气经等温及绝热压缩后的(1)体积；(2)温度；(3)过程对外所做的功.解：(1)等温

5、压缩由求得体积对外作功(2)绝热压缩由绝热方程 由绝热方程得热力学第一定律，所以，题6-9图6-9　1mol的理想气体的图如题6-9图所示，ab为直线，延长线通过原点O.求ab过程气体对外做的功.解：设由图可求得直线的斜率为得过程方程由状态方程得过程气体对外作功6-10　一卡诺热机在1000K和300K的两热源之间工作，试计算(1)热机效率；(2)若低温热源不变，要使热机效率提高到80%，则高温热源温度需提高多少？(3)若高温热源不变，要使热机效率提高到80%，则低温热源温度需降低多少？解：(1)卡诺热机效率 (2)低温热源温度不变时，若要求K，高温热源温度需提高(3)

6、高温热源温度不变时，若要求K，低温热源温度需降低6-11　如题6-11所示是一理想气体所经历的循环过程，其中AB和CD是等压过程，BC和DA为绝热过程，已知B点和C点的温度分别为和.求此循环效率.这是卡诺循环吗？题6-11图解：(1)热机效率等压过程吸热等压过程放热根据绝热过程方程得到绝热过程绝热过程又 (2)不是卡诺循环，因为不是工作在两个恒定的热源之间．6-12　(1)用一卡诺循环的致冷机从7℃的热源中提取1000J的热量传向27℃的热源，需要多少功？从－173℃向27℃呢？(2)一可逆的卡诺机，作热机使用时，如果工作的两热源的温度差愈大，则对于做功就愈有利.当作致

7、冷机使用时，如果两热源的温度差愈大，对于致冷是否也愈有利？为什么？解：(1)卡诺循环的致冷机℃→℃时，需作功℃→℃时，需作功(2)从上面计算可看到，当高温热源温度一定时，低温热源温度越低，温度差愈大，提取同样的热量，则所需作功也越多，对致冷是不利的．6-13　如题6-13图所示，1mol双原子分子理想气体，从初态，，经历3种不同的过程到达末态，.图中1→2为等温线，1→4为绝热线，4→2为等压线，1→3为等压线，3→2为等容线.试分别沿这3种过程计算气体的熵变.题6-13图解：熵变等温过程, 熵变 等压过程等体过程在等温过程中所以熵变