热力学基础习题课

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1、解：对等压膨胀：1.对于室温下的双原子分子，在等压膨胀的情况下，系统对外所作的功与从外界吸收的热量之比W/Q为热力学基础所以由理想气体状态方程，得解：三个过程的E相同并且>0；三个过程对外做功<0;2.如图，bca为理想气体绝热过程，b1a和b2a是任意过程，则上述两过程中气体做功与吸收热量的情况是：（A）b1a过程放热，作负功；b2a过程放热，作负功（B）b1a过程吸热，作负功；b2a过程放热，作负功（C）b1a过程吸热，作正功；b2a过程吸热，作负功（D）b1a过程放热，作正功；b2a过程吸热，作正功对于绝热过程，对b1a过程，对b2a过程，解：两种气体

2、经历等容过程,升高相同温度3.两个相同的容器，一个盛氢气，一个盛氦气（均视为刚性分子理想气体），开始时它们的压强和温度都相等，现将6J热量传给氦气，使之升高到一定温度。若使氢气也升高同样温度，则应向氢气传递热量12J10J6J5J对于氦气对于氢气由于两种气体初始状态具有完全相同的p,V,T解：由理想气体状态方程求出该过程体积变化规律4.如图，一定质量的理想气体，其状态在p-T图上沿着一条直线从平衡态a变到平衡态b，下列说法正确的是：(1)这是一个膨胀过程(2)这是一个等体过程(3)这是一个压缩过程(4)数据不足，无法判断由p-T图可知解：理想气体的内能5.一定

3、质量的理想气体的内能E随体积V的变化为一直线(其延长线过E~V图的原点)，则此直线表示的过程为：(1)等温过程(2)等压过程(3)等体过程(4)绝热过程理想气体状体方程因此，在E~V中p表示直线的斜率，即在该过程p保持恒量解：题设包括两个的过程T相同E相同6.处于平衡态A的一定量的理想气体，若经准静态等体过程变到平衡态B，将从外界吸收热量416J，若经准静态等压过程变到与平衡态B有相同温度的平衡态C，将从外界吸收热量582J，所以，从平衡态A变到平衡态C的准静态等压过程中气体对外界所作的功为AB，等容过程AC，等压过程7.由绝热材料包围的容器被隔板隔

4、为两半，左边是理想气体，右边真空。如果把隔板撤去，气体将进行自由膨胀过程，达到平衡后气体的熵，气体的温度将解：由不可逆过程的熵增原理、理想气体绝热自由膨胀过程的特点求解8.一热机从温度为727C的高温热源吸热，向温度为527C的低温热源放热。若热机在最大效率下工作，且每一循环吸热2000J，则此热机每一循环做功为解：热机在最大效率下工作，即工作在卡诺循环下的热机，其效率为9.1mol理想气体经过等温膨胀，体积由V0变到2V0，则气体的熵变为解：由熵变公式对可逆等温膨胀10.一定量的理想气体，由状态a经b到达c。(如图，abc为一直线)，求此过程中(1)气体

5、对外做的功；(2)气体内能的增量；(3)气体吸收的热量。(1atm=1.013105Pa)解(1)气体对外做的功等于abc下的面积(2)由图看出(3)由热力学第一定律，得11.一定量的理想气体进行如图所示的循环过程。已知气体在状态A的温度为TA=300K，求(1)气体在状态B、C的温度；(2)各过程中气体对外所作的功；(3)经过整个循环过程，气体从外界吸收的总热量(各过程吸热的代数和)。解:(1)CA为等体过程BC为等压过程解:(2)各过程中气体对外所作的功分别为AB:BC:CA:(3)经过整个循环过程，气体从外界吸收的总热量(各过程吸热的代数和)

6、。整个过程气体做的总功气体从外界吸收的总热量12.1mol理想气体在T1=400K的高温热源与T2=300K的低温热源间作卡诺循环(可逆的)，在400K的等温线上起始体积为V1=0.001m3，终止体积为V2=0.005m3，试求此气体在每一循环中(1)从高温热源吸收的热量Q1；(2)气体所作的净功；(3)气体传给低温热源的热量Q2。解(1)在等温过程中吸收的热量即为等温过程对外做的功(2)该卡诺热机的效率(3)传给低温热源的热量13.1mol氢气在压强1个大气压，温度20C时，其体积为V1，今使其经以下两种过程到达同一状态，试分别计算下述两种过程中气体吸收

7、的热量，对外做功和气体内能的增量，并作p-V图。（1）先保持体积不变，加热，使温度升高到80C，然后作等温膨胀，体积变为原来的两倍。（2）先使其等温膨胀至原体积的两倍，然后保持体积不变，加热到80C。解：初态：1mol氢气,p=1atm,20C解：对abc过程：对adc过程：