大學物理5熱力學定律作業(yè)思考題

《大學物理5熱力學定律作業(yè)思考題》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、習題55-1．容器的體積為2V0，絕熱板C將其隔為體積相等的A、B兩個部分，A內(nèi)儲有1mol單原子理想氣體，B內(nèi)儲有2mol雙原子理想氣體，A、B兩部分的壓強均為p0。（1）求A、B兩部分氣體各自的內(nèi)能；（2）現(xiàn)抽出絕熱板C，求兩種氣體混合后達到平衡時的壓強和溫度。解：（1）由理想氣體內(nèi)能公式：A中氣體為1mol單原子理想氣體：，B中氣體為2mol雙原子理想氣體：；（2）混合前總內(nèi)能：，由于，，∴，則：；混合后內(nèi)能不變，設(shè)溫度為，有：∴；。5-2．1mol單原子理想氣體從300K加熱至350K，問在以下兩個過程中各吸收了多少熱量？增加了多少內(nèi)能？對外做了

2、多少功？矚慫潤厲釤瘞睞櫪廡賴。（1）容積保持不變；（2）壓強保持不變。解：（1）等容升溫過程做功：內(nèi)能變化：吸熱：（2）等壓升溫過程做功：內(nèi)能變化：吸熱：5-3．1g氦氣中加進1J的熱量，若氦氣壓強無變化，它的初始溫度為200K，求它的溫度升高多少？解：等壓過程5-4．如圖所示，、是絕熱過程，是等溫過程，是任意過程，組成一個循環(huán)。若圖中所包圍的面積為，所包圍的面積為，CEA過程中系統(tǒng)放熱，求過程中系統(tǒng)吸熱為多少？聞創(chuàng)溝燴鐺險愛氌譴凈。解：由題意可知在整個循環(huán)過程中內(nèi)能不變，圖中為正循環(huán)，所包圍的面積為，則意味著這個過程對外作功為；為逆循環(huán)，所包圍的面積為

3、，則意味著這個過程外界對它作功為，所以整個循環(huán)中，系統(tǒng)對外作功是。殘騖樓諍錈瀨濟溆塹籟。而在這個循環(huán)中，、是絕熱過程，沒有熱量的交換，所以如果CEA過程中系統(tǒng)放熱，由熱力學第一定律，則過程中系統(tǒng)吸熱為：。釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。5-5．如圖所示，已知圖中畫不同斜線的兩部分的面積分別為和。（1）如果氣體的膨脹過程為a─1─b，則氣體對外做功多少？（2）如果氣體進行a─2─b─1─a的循環(huán)過程，則它對外做功又為多少？解：根據(jù)作功的定義，在P—V圖形中曲線圍成的面積就是氣體在這一過程所作的功。則：（1）如果氣體的膨脹過程為a─1─b，則氣體對外做功為S1+S2。

4、（2）如果氣體進行a─2─b─1─a的循環(huán)過程，此循環(huán)是逆循環(huán)，則它對外做功為：－S1。5-6．一系統(tǒng)由如圖所示的狀態(tài)沿到達狀態(tài)，有熱量傳入系統(tǒng)，系統(tǒng)做功。（1）經(jīng)過程，系統(tǒng)做功，問有多少熱量傳入系統(tǒng)?（2）當系統(tǒng)由狀態(tài)沿曲線返回狀態(tài)時，外界對系統(tǒng)做功為，試問系統(tǒng)是吸熱還是放熱？熱量傳遞了多少?解：（1）由acb過程可求出b態(tài)和a態(tài)的內(nèi)能之差：，adb過程，系統(tǒng)作功：，則：，系統(tǒng)吸收熱量；（2）曲線ba過程，外界對系統(tǒng)作功：，則：，系統(tǒng)放熱。5-7某單原子分子理想氣體在等壓過程中吸熱QP=200J。求在此過程中氣體對外做的功W。解：氣體在等壓過程中吸熱：

5、內(nèi)能變化為：由熱力學第一定律：那么，∴，對于單原子理想氣體，，有。5-8．溫度為25℃、壓強為1atm的1mol剛性雙原子分子理想氣體，經(jīng)等溫過程體積膨脹至原來的3倍。彈貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡。（1）計算該過程中氣體對外的功；（2）假設(shè)氣體經(jīng)絕熱過程體積膨脹至原來的3倍，那么氣體對外的功又是多少？解：（1）在等溫過程氣體對外作功：；（2）在絕熱過程中氣體對外做功為：由絕熱過程中溫度和體積的關(guān)系，考慮到，可得溫度：代入上式：5-9．汽缸內(nèi)有2mol氦氣，初始溫度為27℃，體積為20L。先將氦氣定壓膨脹，直至體積加倍，然后絕熱膨脹，直至回復初溫為止。若把氦氣視為

6、理想氣體，求：謀蕎摶篋飆鐸懟類蔣薔。（1）在該過程中氦氣吸熱多少？（2）氦氣的內(nèi)能變化是多少？（3）氦氣所做的總功是多少？解：（1）在定壓膨脹過程中，隨著體積加倍，則溫度也加倍，所以該過程吸收的熱量為：而接下來的絕熱過程不吸收熱量，所以本題結(jié)果如上；（2）理想氣體內(nèi)能為溫度的單值函數(shù)。由于經(jīng)過剛才的一系列變化，溫度回到原來的值，所以內(nèi)能變化為零。（3）根據(jù)熱力學第一定律，那么氦氣所做的總功就等于所吸收的熱量為：。5-10．一側(cè)面絕熱的氣缸內(nèi)盛有1mol的單原子分子理想氣體，氣體的溫度，活塞外氣壓，活塞面積，活塞質(zhì)量(活塞絕熱、不漏氣且與氣缸壁的摩擦可忽略

7、)。由于氣缸內(nèi)小突起物的阻礙，活塞起初停在距氣缸底部為處．今從底部極緩慢地加熱氣缸中的氣體，使活塞上升了的一段距離，如圖所示。試通過計算指出：廈礴懇蹣駢時盡繼價騷。（1）氣缸中的氣體經(jīng)歷的是什么過程？（2）氣缸中的氣體在整個過程中吸了多少熱量？解：（1）可分析出起初氣缸中的氣體的壓強由于小于P2（P2=外界壓強+活塞重力產(chǎn)生的壓強），所以體積不會變，是一個等容升溫的過程，當壓強達到P2時，它將繼續(xù)做一個等壓膨脹的過程，則氣缸中的氣體的過程為：等容升溫+等壓膨脹；煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚。（2），，等容升溫：，等壓膨脹：，∴。5-11．一定量的理想氣體，從態(tài)出

8、發(fā)，經(jīng)圖中所示的過程到達態(tài)，試求在這過程中，該氣體吸收的熱量。解：分析A、B兩點