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大学物理CI作业 No.05 热力学基础 班级 _ 学号 _ 姓名 _ 成绩 _一、选择题：1. 对于理想气体系统来说，在下列过程中，哪个过程系统所吸收的热量、内能的增量和对外作的功三者均为负值？ (A) 等体降压过程(B) 等温膨胀过程 (C) 绝热膨胀过程(D) 等压压缩过程 解：等体降压过程，系统对外作功为0，等温膨胀过程系统内能量增量为0，绝热膨胀过程系统所吸收的热量为0，而等压压缩过程系统对外作功小于0，内能的增量小于0（温度降低），由热力学第一定律知系统所吸收的热量也小于0。 故选D 2如图所示，一绝热密闭的容器，用隔板分成相等的两部分，左边盛有一定量的理想气体，压强为，右边为真空。今将隔板抽去，气体自由膨胀，当气体达到平衡时，气体的压强是 (B) （）(D) 解：绝热自由膨胀，所以。以气体为研究对象， 因，所以。故选B3. 理想气体经历如图所示的abc平衡过程，则该系统对外作功W，从外界吸收的热量Q和内能的增量的正负情况如下： (A)E0，Q0，W0，Q0，W0 (C)E0，Q0，W0(D) E0，Q0，W0 解：ab过程是等体升压升温过程，系统对外作功为0，内能的增量大于0，由热力学第一定律知从外界吸收的热量Q也大于0；bc过程是等压升温膨胀过程，系统对外作功大于0，内能的增量大于0，由热力学第一定律知从外界吸收的热量Q也大于0；故abc平衡过程系统对外作功大于0，内能的增量大于0，由热力学第一定律知从外界吸收的热量Q也大于0。 故选B4有人设计一台卡诺热机（可逆的），每循环一次可以从400 K的高温热源吸热1800 J，向300 K的低温热源放热800 J。同时对外做功1000 J，这样的设计是 (A) 可以的，符合热力第一定律(B) 可以的，符合热力第二定律(C) 不行的，卡诺循环所作的功不能大于向低温热源放出的热量(D) 不行的，这个热机的效率超过理论值 解：由卡诺定理有工作在二热源之间的卡诺热机效率最大值而此人设计的热机预计效率为这是不可能实现的设计。故选D5设有以下一些过程：(1) 两种不同气体在等温下互相混合。(2) 理想气体在定容下降温。(3) 液体在等温下汽化。(4) 理想气体在等温下压缩。(5) 理想气体绝热自由膨胀。在这些过程中，使系统的熵增加的过程是： (A)（1）、（2）、（3） (B)（2）、（3）、（4）(C)（3）、（4）、（5） (D)（1）、（3）、（5） 解：（1）、（3）、（5）过程均是自发进行的实际宏观过程，它们都是朝着无序度增大，熵增加的方向进行。 故选D二、填空题：1处于平衡态A的热力学系统，若经准静态等容过程变到平衡态B，将从外界吸收热量530 J；若经准静态等压过程变到与平衡态B有相同的温度的平衡态C，将从外界吸收热量640 J。所以，从平衡态A变到平衡态C的准静态等压过程中系统对外界所作的功为 。解：由题意AB过程，过程，因为B、C在同一直线上，所以，故在等压过程中系统对外作功。2将热量Q传给一定量的理想气体，(1) 若气体的体积不变，则其热量转化为 内能 ； (2) 若气体的温度不变，则其热量转化为 对外做功 ；(3) 若气体的压强不变，则其热量转化为 内能和做功 。 pOVV12V1 p1 2p1AB3一定量理想气体，从A状态 (2p1，V1)经历如图所示的直线过程变到B状态(2p1，V2)，则AB过程中系统作功A ；内能改变E= 。 解：（1）此图为图，则AB过程中系统作功A即为AB曲线下的面积，由图可算得面积为；（2）又由图可知PA VA = PB PB，根据，可知TA = TB，则内能改变E=0。4. 1mol的单原子分子理想气体从状态A变为状态B，如果不知是什么气体，变化过程也不知道，但A、B两态的压强、体积和温度都知道，则可求出： 。解：功和热量与过程有关，不知是什么过程，无法求出。由状态方程，因不知是什么气体，则摩尔质量不知道，无法求系统质量M。内能的变化，因单原子分子理想气体总自由度数i = 3，已知，故气体内能的变化可求。5. 1 mol的单原子理想气体，从状态变化至状态，如图所示。此过程气体对外界作功为 , 吸收热量为 。解：气体对外作功等于过程曲线下梯形的面积，即 内能增量，由热力学第一定律，气体吸收热量 Q =三、计算题：12312OV (10-3 m3) p (105 Pa)ABC1.一定量的单原子分子理想气体，从初态A出发，沿图示直线过程变到另一状态B，又经过等容、等压两过程回到状态A。 (1) 求AB，BC，CA各过程中系统对外所作的功W，内能的增量DE以及所吸收的热量Q。 (2) 整个循环过程中系统对外所作的总功以及从外界吸收的总热量(过程吸热的代数和)。 解：(1) AB多方膨胀过程中系统对外所作的功（梯形面积）为 内能增量为 吸收的热量为 BC 等体降压过程中系统对外所作的功为 内能增量为 吸收的热量为 CA等压压缩过程中系统对外所作的功为 内能增量为 吸收的热量为 (2) 整个循环过程中系统对外所作的总功为 从外界吸收的总热量(过程吸热的代数和) 2. 0.02 kg的氦气(视为理想气体)，温度由17升为27。若在升温过程中，(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。(普适气体常量R =8.31 )解：氦气为单原子分子理想气体， (1) 等体过程，V常量，外界对气体所作的功：A =0 据热力学第一定律QDE+A 可知气体内能的改变、吸收的热量为 623 J (2) 定压过程，p = 常量，气体内能的改变DE与(1) 相同，吸收的热量为 =1.04103 J 外界对气体所作的功：A = Q - DE417 J (3) 绝热过程，吸收的热量Q =0，气体内能的改变DE与(1) 相同， 外界对气体所作的功：A = -DE=-623 J (负号表示外界作功) 33mol温度为的理想气体，先经等温过程