大学物理规范作业(2013最新版)19解答.pdf

1 大学物理规范作业 总 19 循环过程 热力学第二定律 2 1 1 某理想气体分别进行了如图所示的两个卡诺循环某理想气体分别进行了如图所示的两个卡诺循环 abcdabcd和和a a b b c c d d 且两循环曲线所围面积相等 若两循且两循环曲线所围面积相等 若两循 环的效率及每次在高温热源处吸收的热量分别用环的效率及每次在高温热源处吸收的热量分别用 Q Q及及 Q Q 表示 则 表示 则 A A A A Q Q Q Q Q Q Q Q B B B B Q Q Q Q Q Q Q C C C C Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q B B B B 分析 由 1 2 1 T T 知 AA 一 选择题一 选择题 3 2 2 下列所述 不可逆过程是 下列所述 不可逆过程是 A A A A 不能反向进行的过程 不能反向进行的过程 B B B B 系统不能回复到初态的过程 系统不能回复到初态的过程 C C C C 有摩擦存在的过程或非准静态过程 有摩擦存在的过程或非准静态过程 D D D D 外界有变化的过程 外界有变化的过程 A A A A B B B B C C C C 分析 一个系统 由一个状态出发经过某一过程达到另 一状态 如果存在另一个过程 它能使系统和外界完 全复原 即系统回到原来状态 同时消除了原过程对 外界引起的一切影响 则原来的过程称为可逆过程 反之 如果物体不能回复到原来状态或当物体回 复到原来状态却无法消除原过程对外界的影响 则原 来的过程称为不可逆过程 在热现象中 可逆过程只有在准静态和无摩擦的 条件下才有可能 无摩擦准静态过程是可逆的 4 3 3 关于热功转换和热量传递过程 有下列叙述关于热功转换和热量传递过程 有下列叙述 1 1 1 1 功可以完全变为热量 而热量不能完全变为功 功可以完全变为热量 而热量不能完全变为功 2 2 2 2 一切热机的效率只能小于一切热机的效率只能小于1 1 1 1 3 3 3 3 热量不能从低温物体向高温物体传递 热量不能从低温物体向高温物体传递 4 4 4 4 热 热 量从高温物体向低温物体的传递是不可逆的 量从高温物体向低温物体的传递是不可逆的 以上这些叙述 以上这些叙述 A A A A 2 4 2 4 2 4 2 4 正确 正确 B 2 3 4 B 2 3 4 B 2 3 4 B 2 3 4 正确正确 B B B B C 1 3 4 C 1 3 4 C 1 3 4 C 1 3 4 正确正确 D D D D 全部正确 全部正确 A A A A 分析 等温过程热量可以完全变为功 但会引起外 界发生变化 热量可以从低温物体向高温物体传递 但不能 自动的从低温物体向高温物体传递 5 1 1 气体经历如图所示的一个循环过程 在这个循环气体经历如图所示的一个循环过程 在这个循环 中 外界传给气体的热量是中 外界传给气体的热量是 J J 解 系统对外所作的功等于曲线所包围的面积 90 1040 14 JA 90JAQ 90 二 填空题二 填空题 循环过程0 E 6 2 2 一定量的理想气体经历循环过程用图示一定量的理想气体经历循环过程用图示V TV T曲线表曲线表 示 则此循环过程中 气体从外界吸热的分过程是 示 则此循环过程中 气体从外界吸热的分过程是 过程 过程 解 c a 等压降温 0 0 0 QAE a b 等温膨胀 0 0 0 QAE abababab bcbcbcbc 7 3 3 一定量的理想气体 在一定量的理想气体 在P TP T图上经历一个如图所示的图上经历一个如图所示的 循环过程 循环过程 a a b b c c d d a a 其中其中a a b b c c d d两个过两个过 程为绝热过程 则该循环的效率是程为绝热过程 则该循环的效率是 解 由图可知该循环为卡诺循环 25 25 25 25 1 2 1 T T 25 400 300 1 该循环效率为 8 三 计算题三 计算题 1 1 图图9 9 4444所示为一理想气体循环过程图 其中所示为一理想气体循环过程图 其中abab cdcd 为绝热过程 为绝热过程 bcbc为等压过程 为等压过程 dada为等体过程 已知为等体过程 已知T Ta a T Tb b T T c c 和和T T d d以及气体的热容比以及气体的热容比 求循环的效率求循环的效率 解 damV mol da TTC M M Q TT C M M Q bcm p mol bc 1 damv cbmp TTC TTC 吸热 放热 da bc Q Q 1 da cb TT TT 1 9 2 2 1 1 1 1molmolmolmol单原子理想气体经历图示二个平衡过程 单原子理想气体经历图示二个平衡过程 abcabcabcabc 和和adcadcadcadc 分别计算这二个过程的熵增分别计算这二个过程的熵增 S S S S 解 熵是状态量 adcabc SS bcababc SSS c b b a T T mV T T mp T dTC T dTC b c a b T T R T T Rln 2 3 ln 2 5 b c a b P P R V V Rln 2 3 ln 2 5 2 14KJ 10 dcadadc SSS c d d a T dQ T dQ 同理 c d mP d a mV T dTC T dTC d c mP a d mV V V C P P Clnln d c mP a d mV T T C T T Clnln 3ln 2 5 2 1 ln 2 3 RR 2 14KJ a a a a c c c c m m