60大学物理下册(热力学(习题课))-江西理工大学

习题课(热一定律及其应用) 1.一定量的双原子理想气体从压强为 1105 帕，体积为 10 升的初态等压膨胀到末态，在此过程中对外作功 200J， 则该过程中气体吸热 Q700J；气体的体积变为 12 升。 解: 双原子分子气体 i =5 RiCp27 )(1221 VPdAV 升20312 m 2. 2mol 氢气( 视为理想气体)从状态参量 P0、V 0、T 0 的 初态经等容过程到达末态，在此过程中：气体从外界吸收 热量 Q，则氢气末态温度 TT 0+Q/(5R)；末态压强 P P01+Q/(5RT0) 解: H2: i =5 , Cv=5R/2 , A=0 Q=E 2E 1=Cv(TT 0)=5R(TT 0) ,50R QT)51 0000 PP升升 3.一定量的理想气体经等容升压过程，设在此过程中 气体内能增量为E ，气体作功为 A，外界对气体传递的热 量为 Q，则：( D ) (A)E0，A0 (B)E0，A0 (C)E0，A0 (D)E0，A0 30 解: 等容(体)过程,A=0,排除(A)、 （B） )(2)(2)( 000 PViTRiTCEV D ,0升P 4.一定量的理想气体从体积为 V0 的初态分别经等温压 缩和绝热压缩，使体积变为 V0/2，设等温过程中外界对气 体作功为 A1，绝热过程中外界对气体作功为 A2，则( A ) (A) A1A 2 (B) A1A 2 (C) A1A 2 5.一定量的理想气体经历一准静态过程后，内能增加， 并对外作功则该过程为：( C ) (A)绝热膨胀过程 (B)绝热压缩过程 (C)等压膨胀过程 (D)等压压缩过程 解：对外做功,体积膨胀,排除（B） 、 （D） 。绝热膨胀过程， 内能必减少，排除（A） ，选（C ） 。 6.1mol 氧气由初态 A(P1、V 2)沿如图所示的直线路径 变到末态 B(P2、V 2)，试求上述过程中，气体内能的变化 量，对外界所作的功和从外界吸收的热量(设氧气可视为理 想气体，且 Cv5R/2) VO V0/2 V0 绝热 等温 A2 A1 解： )(2)(00TRiTCEV251P)(2)( 12111 PVA21211PV 从图可知 0 ,12112 P升 , )( PA)(312VPAEQ 7.1mol 氮气 (视为理想气体)作如图所示的循环 abca， 图中 ab 为等容线，bc 为绝热线，ca 为等压线，求循环效 率： 解：已知 ,升510caP升5102b Vc=3610-3m3 i =5 57,2 ,5RCP bc 是绝热过程 0bcQ 由 得cV , 3 7531 109.2106mPbcb ab 是等体过程 Va=Vb=21.910-3m3, B A P2 P1 O P V1 V2 V b a c 2 1 12 P（10 5pa） 36 V（升） 32 )(548)(25)(25)( JVPTRTCQabababVab ca 过程是等压过程 )(4921)(27)(27)( JcacacaPca 在整个循环过程中,系统从外界吸热和向外界放热分别为 JQJQcaab 491 ,54821 %3.0591 12 8.如图所示 abcda 为 1mol 单原子理想气体进行的循环 过程，求循环过程中气体从外界吸收的热量和对外作的净 功。 解： RCi PV25 ,23 , )()(ababab TTCQ )(103)(32JPVaba52525 2bcbbcbcPbc b da 2 1 1 P（10 5pa） 3 V（升） c 2 0 )(105.4)(23)(23)( 2JPVTRTCQcdccdcdVcd .55 2daddadaPda , )(10821 Jbc )(1072 JQc , Q2AE 9. 有 410-3kgH2 被活塞封闭在容器的下半部而与外界 平衡，容器开口处有一凸出边缘可防止活塞脱离，如图， (活塞的质量和厚度可忽略)现把 2104J 的热量缓慢地传给 气体，使气体膨胀，求 H2 最后的压强，温度和体积各变 为多少？( 活塞外大气处于标准状态) 解法一 已知 M=410-3kg, =210-3kg/mol T0=273.15K, P0=1.013105Pa Q=2104J, i=5, CV=5R/2 CP=7R/2, =M/=2mol 由 P0V0=RT0 得 320148.mT 由题意可知,过程的开始阶段是等压膨胀过程, 初态的 状态参量为 P0、T 0、V 0，末态为 P0、 、VT 且 V=2V0=8.9610-2m3 由 得 0 K3.5462000 活塞 H2 30 等压过程中气体吸收热量 )(15897)2(7)( 000 JRTTCQP Q QP 等压膨胀过程结束后气体状态将继续作等 体变化,该过程初态为 P0、 、V，末态为 P、 、V 由 QV=QQ P=4111J 和 得)(CKRTV654 再由 PaPT500 12. 升 H2 最后的压强、温度和体积分别为： P=1.20105Pa , T=645K, V=8.9610m3 解法二 整个过程中,初态的状态参量为 a50103.KT2732048.mPRV 末态的状态参量为: P、T 待求 320196.2 整个过程中,气体对外做功 )(1054.)()( 3000 JVPVA