高中物理奥林匹克竞赛专题10.热力学定律习题.doc

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1、习题10-1.如图所示，、是绝热过程，是等温过程，是任意过程，组成一个循环。若图中所包围的面积n加油为，所包围的面积为，CEA过程中系统放热，求过程中系统吸热为多少？解：由题意可知在整个循环过程中内能不变，图n加油中所包围的面积n加油为，则意味着这个过程对外作功为70J，也就是n加油放热为70J；所包围的面积为，则意味着这个过程外界对它作功为30J，也n加油就是吸热为70J，所以整个循环中放热是70-30n加油=40J。而在这个循环中，、是绝热过程，没有热量n加油的交换，所以如果CEA过程中系统放热，则过程中系统吸热为100+40=140J。n加油10-2.如图所示，已知图中画不同斜线的两n加

2、油部分的面积分别为n加油和.n加油（1）如果气体的膨胀过程为a─1─b，则气体对外做功多少？（2）n加油如果气体进行a─2─b─1─a的循环过程，则它对外做功又为多少？n加油解：根据作功的定义，在P—V图形中曲线围成的面积就n加油是气体在这一过程所作的功。则：（1）如果气体n加油的膨胀过程为a─1─b，则气体对外做功为S1+S2。（2）如果气体进行a─n加油2─b─1─a的循环过程，则它对外做功为：－S1。10-3.一系统n加油由如图所示的状态沿到达状态，有334J热量传入系统，系统做功。（1）经过程，系统做功，问有多少热量传入系统?（2）当系n加油统由n加油状态沿曲线返回状态时，外界对系统做

3、功为，试问系统是吸热还是放热？热量传递了多少? n加油解：由acb过程可求出b态和a态的内能之差Q=ΔE+A，ΔE=Q-A=3n加油34-126=208Jadb过程，系n加油统作功A=42J，Q=ΔE+A=208+42=250n加油J系统吸收热量ba过程，外界对系统作功A=-8n加油4J，Q=ΔE＋A=-208-84=-292n加油J系统放热10-4.温度为25oC、压强为1atm的1moln加油刚性双原子分子理想气体，经等温过程体积膨胀至原来的3倍。（1）n加油计算该过程中气体对外的功；（2）假设气体经绝热过程n加油体积膨胀至原来的3倍，那么气体对外的功又是多少？解：（1）在等n加油温过程气

4、体对外作功：J（2）在绝热过程中气体对外做功为：由绝热n加油过程中温度和体积的关系n加油得到温度T2：代入上式：J1n加油0-5.汽缸内有2mol氦气，初始温度为27oC，体积为20L。先将氦n加油气定压膨胀，直至体积加倍，然后绝热膨胀，直至回复初温为止。若把氦气视为理n加油想气体，求：（1）在该过程中氦气吸热多少？（2）氦气的内能变化是多少？（3n加油）氦气所做的总功是多少？解：（1）在定压膨n加油胀过程中，随着体积加倍，则温度也加倍，所以该过程吸收的热量为n加油：而接下来的绝热过程不吸收热量，所以本题结果就是这个；（2）由于n加油经过刚才的一系列变化，温度回到原来的值，所以内能变化为零。（

5、3n加油）根据热力学第二定律，氦气所做的总功就等于所吸收的n加油热量为：。10-6.0.02kg的氦气（视为理想气体），温度由17on加油C升为27oC，若在升温过程中：（1）体积保持不变；n加油（2）压强保持不变；（3）不与外界交换能量。分别求出气体内能的改n加油变、吸收的热量、外界对气体做功。解：(1)等体过程由热力n加油学第一定律得Q=ΔE吸热Ｑ=ΔE=νCn加油V(T２-T１)=ν(i/2)R(T２-Ｔ１)Ｑ=ΔE=5×(3n加油/2)×8.31×(300-290)=623J对外作功A=0n加油(2)等压过程Ｑ=νCp（T２-T１）=ν[(i+2)/2n加油]R(T２－T１)吸热Ｑ=5

6、×(5/2)×8.31×(3n加油00-290)=1038.5JΔE=νCn加油V(T２－T１)内能增加ΔE=5×(3/2)×8.31×(300-290)n加油=623J对外作功A=Q-ΔE=1038.n加油5-623=415.5J(3)绝热过程由n加油热力学第一定律得A=ΔE做功与内能的变化均为A=ΔE=νCV(Tn加油２-T１)=ν(i/2)R(T２-Ｔ１)A=ΔE=n加油5×(3/2)×8.31×(300-290）=623J吸热Qn加油=010-7.一定量的刚性双原子分子气体，开始时处于压n加油强为p0=1.0×105Pa，体积为V0=4×10-3n加油m3，温度为T0=300K的初态，

7、后经等压膨胀过程温度上升到T1=4n加油50K，再经绝热过程温度回到T2=300K，求整个过程中对外n加油做的功。解：等压过程末态的体积等压过程气体对外做功根据热力学第一定n加油律，绝热过程气体对外做的功为这里则气体在整个过程中对外n加油所做的功10-8．n加油摩尔的某种理想气体，状态按的规律变化(式中n加油为正常量)，当气体体积从膨胀到时，求气体所作的功及气体温度的变化各为多少？解：在这过程中，