大学物理简明教程陈执平参考解答(完整版)13.热力学习题

1、131压强为一个大气压，温度为27摄氏度，质量为千克的某刚性双原子气体（氮气，摩尔质量为28g/mol），经一等压过程体积变为原来的2倍，求气体作的功、内能增量及所吸的热。解：等压过程，得对双原子气体，对氮气，132已知等压过程中某双原子刚性分子气体作功，求过程的吸热。 解：，133某一定量理想气体在图上从状态经由直线过程到状态，求该过程中系统作的功及内能的改变量。解：由，知，故134温度为，体积，质量的氧气分别经（1）等温过程；（2）绝热过程后，体积变为。分别计算这两个过程中气体所作的功（氧气的摩尔质量为）。解：，（1）等温过程（2）绝热过程，135初始压强为，体积为的双原子理想气体经一等压

2、过程，体积增大一倍，再等容放热，压强降为，最后绝热膨胀到初始温度为止，求：全过程系统内能的增量和系统对外界所作的总功。解：先画出P-V图，整个过程有三个分过程组成：ab为等压过程，bc为等容过程，cd为绝热过程，有关状态量：Pa=Pb=1.0105Pa Pc=0.7105Pa Va=1.010-3m3 Vb=Vc=2Va Td=Tc i=5,Cv=5/2R,Cp=7/2R1因Td=Ta，而理想气体的内能仅仅是温度的函数，故：E总=02要计算A总，可先求Aab,Abc(=0),Acd，再求和。但因为E总=0,所以A总=Q总=Qab+Qbc+Qcd (Qcd=0)Qab=uCp(Tb-Ta)=7/

3、2uR(Tb-Ta)=7/2(PbVb-PaVa)=7/2PaVa=3.5102(J)Qbc=uCv(Tc-Tb)=5/2uR(Tc-Tb)=5/2(PcVc-PbVb)=5(Pc-Pb)Va=-1.5102(J)A总=200（J）136压强为、体积为的的双原子理想气体，经过一等压过程，体积增大为原来的倍，又经一等体过程冷却到原来的温度，最后经一等温过程压缩回到最初状态。求工作物质在以上三个过程中作的功及该循环的效率。解 （1）循环的pV图如图所示（2）等压过程等体过程 等温过程 （3）系统只在等压过程中吸热，有循环效率为 p p1 b 绝热线 p2 a c O V2 V1 V137求如图双原

4、子理想气体（刚性分子）循环的效率。解： 而，为放热过程；为吸热过程，故因此138一理想卡诺热机，在循环中从高温热源吸热，把吸取热量的80放到低温热源中去，求循环的效率及一个循环作的功。 解 （1）卡诺热机在循环中吸热为，放热为，则（2）一个循环作的功为139对于一工作于高温热源与低温热源温度分别为和的卡诺热机，问（1）若将其高温提高，保持低温不变；（2）低温下降，保持高温不变，则效率各提高多少？解：，1310理想气体作卡诺循环。若高温热源与低温热源温度分别为与，且在的等温线上起始体积，终了体积，求该气体在一次循环中从高温热源吸收的热量、气体作的功及气体向低温热源放出的热量。 解： ，1311外壁绝热的容器分隔为两个部分，开始时分别盛有和水，经从高温的水向低温的水传递了的热量后，两部分水温度均匀一致。求过程的系统熵变。 解： 高温水释放热量Q，低温水吸收等量热量Q1312的理想气体，经过一等压过程体积变为原来的倍，接着又经一等容放热过程，回到初始温度，求气体的熵变 解：可以设计一个等温过程来计算熵变1313处于一个大气压下，温