河北科技大学大学物理答案第9章.doc

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1、第9章思考题9-1理想气体物态方程是根据哪些实验定律导出的，其适用条件是什么？9-2内能和热量的概念有何不同？下面两种说法是否正确？(1)物体的温度愈高，则热量愈多；(2)物体的温度愈高，则内能愈大？9-3在p-V图上用一条曲线表示的过程是否一定是准静态过程？理想气体经过自由膨胀由状态(p1,V1,T1)改变到状态(p2,V2,T1)，这一过程能否用一条等温线表示。9-4有可能对物体传热而不使物体的温度升高吗？有可能不作任何热交换，而系统的温度发生变化吗？9-5在一个房间里，有一台电冰箱在运转着，如果打开冰箱的门，它能不能

2、冷却这个房间？空调为什么会使房间变凉？9-6根据热力学第二定律判别下列两种说法是否正确？(1)功可以全部转化为热，但热不能全部转化为功；(2)热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体。9-7一条等温线和一条绝热线是否能有两个交点？为什么？9-8为什么热力学第二定律可以有许多不同的表述？9-9瓶子里装一些水，然后密闭起来。忽然表面的一些水温度升高而蒸发成汽，余下的水温变低，这件事可能吗？它违反热力学第一定律吗？它违反热力学第二定律吗？9-10有一个可逆的卡诺机，以它做热机使用时，若工作的两热源温差愈大，则

3、对做功越有利；当作制冷机使用时，如果工作的两热源温差愈大时，对于制冷机是否也愈有利？（从效率上谈谈）9-11可逆过程是否一定是准静态过程？准静态过程是否一定是可逆过程？有人说“凡是有热接触的物体，它们之间进行热交换的过程都是不可逆过程。”这种说法对吗？9-12如果功变热的不可逆性消失了，则理想气体自由膨胀的不可逆性也随之消失，是这样吗？9-13热力学第二定律的统计意义是什么？如何从微观角度理解自然界自发过程的单方向性？9-14西风吹过南北纵贯的山脉：空气由山脉西边的谷底越过，流动到山顶到达东边，在向下流动。空气在上升时膨胀

4、，下降时压缩。若认为这样的上升、下降过程是准静态的，试问这样的过程是可逆的吗？9-15一杯热水置于空气中，他总要冷却到与周围环境相同的温度。这一过程中，水的熵减少了，这与熵增加原理矛盾吗？9-16一定量气体经历绝热自由膨胀。既然是绝热的，即,那么熵变也应该为零。对吗？为什么？习题9-1一定量的某种理想气体按（C为恒量）的规律膨胀，分析膨胀后气体的温度的变化情况。解：已知理想气体状态方程，将(2)式代如(1)式，得,整理，对于一定质量的理想气体，为定值，令,则，所以膨胀后气体温度成比例降低。9-20.020kg的氦气温度由1

5、7℃升到27℃，若在升温的过程中：（1）体积保持不变；（2）压强保持不变；（3）不与外界交换热量，试分别求出气体内能的改变，吸收的热量，外界对气体所作的功。(设氦气可看作理想气体)解：理想气体内能是温度的单值函数，一过程中气体温度的改变相同，所以内能的改变也相同，为：热量和功因过程而异，分别求之如下：（1）等容过程：V=常量     A＝0由热力学第一定律，（2）等压过程：由热力学第一定律，负号表示气体对外作功，（3）绝热过程Q＝0由热力学第一定律9-3分别通过下列过程把标准状态下的0.014kg氮气压缩为原体积的一半：（

6、1）等温过程；（2）绝热过程；（3）等压过程。试分别求出在这些过程中内能的改变，传递的热量和外界对气体所作的功。设氮气可看作理想气体，且。解（1）等温过程：理想气体内能是温度的单值函数，过程中温度不变，故由热力学第一定律负号表示系统向外界放热（2）绝热过程由或得由热力学第一定律另外，也可以由及先求得A（3）等压过程，有或而所以＝＝＝由热力学第一定律，也可以由求之另外，由计算结果可见，等压压缩过程，外界作功，系统放热，内能减少，数量关系为，系统放的热等于其内能的减少和外界作的功。9-4在标准状态下0.016kg的氧气，分别经

7、过下列过程从外界吸收了80cal的热量。（1）若为等温过程，求终态体积。（2）若为等体过程，求终态压强。（3）若为等压过程，求气体内能的变化。设氧气可看作理想气体，且。解：（1）等温过程        则故   （2）等体过程             （3）等压过程9-5单原子理想气体的温度从增加到，（1）容积保持不变；（2）压强保持不变。问在这两个过程中各吸收了多少热量？增加了多少内能？对外做了多少功？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9-6的氢气，在压强为，温度为20℃时

8、，其体积为。如先保持体积不变，加热使其温度升高到80℃，然后使其作等温膨胀，体积变为原体积的2倍。试计算该过程中吸收的热量，气体对外做的功和气体内能的增量。解：9-7标准状态下的氧气，分别经过下列过程并从外界吸收的热，（1）经等体过程，求末状态的压强；（2）经等温过程，求末状态的体积；（3）经等压过程，