大学物理课后答案_第五六章

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1、习题精解5-11mol理想气体，例如氧气，有状态A(,)pV在图5.2上pV−沿一条直线变到状态11BpV(,)，该气体的热力学能的增量为多少？22Mi解理想气体的热力学能E=RTµ2氧气为双原子分子i=5M氧气的摩尔数为=1µMi5∆=EE=RT(2−T1)=(pV22−pV11)µ225-2如图5.3所示，一定质量的理想气体，沿图中斜向下的直线由状态A变化到状态B初态5−325时压强为4.010×Pa，体积为1.010×m，末态的压强为2.010×Pa，体积为−323.010×m，求此过程中气体对外所做的功。解理想气体做功的表达式为W=∫pdV,

2、其数值等于pV−图中过程曲线下所对应的面积115−32W=(pA+pB)(VB−VA)=×(2.04.0+)×10×(3.01.0−)×10=6.010×(J)225-3如图5.4所示，系统从状态A沿ACB变化到状态B，有334J的热量传递给系统，而系统对外做功为126J.(1)若系统从状态A沿ADB变化到状态B是，系统做的功42J，问由多少热量传递给系统。（2）当系统从状态B沿曲线BEA返回到状态A时，外界对系统做功为84J,问系统是吸热还是放热？传递热量多少？(3)若E−E=167J，求系统沿AD及DB变化时，各吸收多少热量？DA解（1）对于过程

3、ACBEB−EA=QACB−WACB=334126−=208(J)对于过程ADB过程QADB=(EB−EA)+WADB=20842+=250(J)（2）对于过程BEAQ=(EA−EB)+WCEAB=−20884−=−292(J)负号表示放热。1（3）对于过程ADQAD=ED−EA+WADB=16742+=209(J)对于过程DB过程QDB=(EB−EA)−(ED−EA)=208167−=41(J)5−335-4将压强为1.01310×Pa，体积为110×m的氧气，自0°C加热到160°C，问：（1）当压强不变时，需要多少热量?(2)当体积不变时，需要

4、多少热量?(3)在等压和等体过程中各做多少功？解氧气的摩尔数为5−3mpV111.01310×××110−2n====4.4610×(mol)µRT8.31273×1氧气为双原子分子，i=5i5−1−1CV=R=×8.3120.8=(Jmol••K)22⎛i⎞7−1−1Cp=⎜+1⎟R=×8.3129.1=(Jmol••K)⎝2⎠2（1）当压强不变时，系统所吸热为−22Qp=∫pdV+∆=EnCTp(2−T1)=4.4610××29.1×(433273−)=2.0810×(J)（2）体积不变时，系统所吸热为−22QV=∆=EnCV(T2−T1)=4.

5、4610××20.8×(433273−)=1.4810×(J)（3）在等压过程中所做功为T2−2Wp=∫pdV=∫TnRdT1=4.4610××8.31×(433273−)=59.3(J)1在等体积过程中，气体体积不变，故所做的功为零。说明：功的值亦可用热力学第一定律Q=∆+EW来求−22∆=EnCV(T2−T1)=4.4610××20.8×(433273−)=1.4810×(J)22Wp=Qp−∆=E2.0810×−1.4810×=59.3(J)22W=Q−∆=E1.4810×−1.4810×=0VV55-5如图5.5所示，1mol的氢气，在压强为

6、1.01310×Pa，温度为20°C时，体积为V，0现通过以下两种过程使其达到同一状态：（1）保持体积不变，加热使其温度升高到80°C，然后令其做等温膨胀，体积变为2V；（2）先使其作等温膨胀至体积为2V，然后保持体积00不变，加热使其温度升高到80°C，试分析计算以上两中过程中，气体吸收的热量，对外所做的功和热力学能的增量。25解氢气的等体积摩尔热容为C=R,在A-B等提过程中，气体不做功，热力学能增量V2为∆E1553∆E1=CV∆=TRT∆=×8.31601.2510×=×(J)22在B-C等温过程中热力学能不变，氢气的体积从V变化到2V，气体

7、对外所做的功为002V03W1=RTln=8.31353ln2××=2.0310×(J)V0在A-B-C过程中，气体吸收热量为333QABC=∆E1+W1=1.2510×+2.0310×=3.2810×(J)（2）在A-D等温过程中，热力学能不变，气体对外做功为W22V03W2=RT0ln=8.31293ln21.6910××=×(J)V0在D-C等体吸热的过程中气体不做功，热力学能增量为∆E2553∆E2=CV∆=TRT∆=×8.31601.2510×=×(J)22在A-D-C过程中，气体吸收热量为QABC333QABC=QABC=∆E2+W2=1

8、.2510×+1.6910×=2.9410×(J)−2−335-6如图5.6所示，质量为6.410×kg的氧