熱量和內(nèi)能都是系統(tǒng)狀態(tài)的單值函數(shù)這種說法對嗎.doc

思 考 題7-1 “功，熱量和內(nèi)能都是系統(tǒng)狀態(tài)的單值函數(shù)”這種說法對嗎？答:僅內(nèi)能是系統(tǒng)狀態(tài)的單值函數(shù), 功，熱量是過程量,即使初、末狀態(tài)一定,經(jīng)歷不同的過程,系統(tǒng)所做的功和吸收的熱量不同.7-2 一物質(zhì)系統(tǒng)從外界吸收一定的熱量，則 (A) 系統(tǒng)的內(nèi)能一定增加 (B) 系統(tǒng)的內(nèi)能一定減少 (C) 系統(tǒng)的內(nèi)能一定保持不變 (D) 系統(tǒng)的內(nèi)能可能增加，也可能減少或保持不變 答:改變系統(tǒng)的內(nèi)能有兩種方式:做功和熱傳遞,選 D 7-3 一定量的理想氣體處于熱動平衡狀態(tài)時，此熱力學系統(tǒng)有三個宏觀量不隨時間變化，是哪三個？ 體積、溫度和壓強 答:是描述熱力學系統(tǒng)的三個宏觀量參量: 體積、溫度和壓強 7-4 一定量的某種理想氣體起始溫度為T，體積為V，該氣體在下面循環(huán)過程中經(jīng)過三個平衡過程：(1) 絕熱膨脹到體積為2V，(2)等體變化使溫度恢復為T，(3) 等溫壓縮到原來體積V，則此整個循環(huán)過程中(A) 氣體向外界放熱 (B) 氣體對外界作正功(C) 氣體內(nèi)能增加 (D) 氣體內(nèi)能減少 答:從P-V圖上可知系統(tǒng)作逆循環(huán),外界對系統(tǒng)做功,而內(nèi)能不變,故氣體向外界放熱.選A 7-5 對于理想氣體系統(tǒng)來說，在下列過程中，哪個過程系統(tǒng)所吸收的熱量、內(nèi)能的增量和對外作的功三者均為負值？ (A) 等體降壓過程 (B) 等溫膨脹過程 (C) 絕熱膨脹過程 (D) 等壓壓縮過程 答:等壓壓縮過程體積減小,溫度降低,外界對氣體做功,內(nèi)能減少,放熱, 系統(tǒng)所吸收的熱量、內(nèi)能的增量和對外作的功三者均為負值。前三選項總有一者為零。選 D 思考題7-6圖7-6 如圖所示，一定量理想氣體從體積V1，膨脹到體積V2分別經(jīng)歷的過程是：AB等壓過程，AC等溫過程；AD絕熱過程，其中吸熱量最多的過程(A) 是AB. (B)是AC. (C)是AD. (D)既是AB也是AC, 兩過程吸熱一樣多. 答:AB 過程對外做功最多，內(nèi)能增量最大，根據(jù)熱力學第一定律，AB 過程吸熱量最多。選 A 7-7 一個作可逆卡諾循環(huán)的熱機，其效率為h，它逆向運轉(zhuǎn)時便成為一臺致冷機，該致冷機的致冷系數(shù)，指出 與w的關(guān)系 答:則有 或 習 題7-1 一氣體分子的質(zhì)量可以根據(jù)該氣體的定體比熱來計算氬氣的定體比熱CV =0.314 k Jkg-1K-1，求氬原子的質(zhì)量m(波爾茲曼常量k=1.3810-23 J/ K) 6.5910 -26 kg 解：氬氣的定體摩爾比熱 CV =0.314 k Jkg-1K-17-2 1mol的單原子分子理想氣體從狀態(tài)A變?yōu)闋顟B(tài)B，如果不知是什么氣體，變化過程也不知道，但A、B兩態(tài)的壓強、體積和溫度都知道，則可求出下面哪一個?(A) 氣體所作的功 (B) 氣體內(nèi)能的變化(C) 氣體傳給外界的熱量 (D) 氣體的質(zhì)量 B 解：理想氣體的內(nèi)能是狀態(tài)的單值函數(shù)，故選 B 7-3 一定量的某種理想氣體在等壓過程中對外作功為 200 J若此種氣體為單原子分子氣體，問：（1）該過程中需要吸熱多少？（2）若為雙原子分子氣體，則需要吸熱多少？ 500 J ；700 J 解：單原子分子氣體： 雙原子分子氣體：（1）對外做功：內(nèi)能的增量：吸收的熱量：（2）同理，將換為，則7-4 氣缸中有一定量的氦氣(視為理想氣體)，經(jīng)過絕熱壓縮，體積變?yōu)樵瓉淼囊话?，則氣體分子的平均速率變?yōu)樵瓉淼亩嗌俦叮?21/3 解：氦氣： 由絕熱方程：得7-5 用絕熱材料制成的一個容器，體積為2V0，被絕熱板隔成A、B兩部分，A內(nèi)儲有1 mol單原子分子理想氣體，B內(nèi)儲有2 mol剛性雙原子分子理想氣體，A、B兩部分壓強相等均為p0，兩部分體積均為V0，求：(1) 兩種氣體各自的內(nèi)能分別為EA與EB ；(2) 抽去絕熱板，兩種氣體混合后處于平衡時的溫度為T ，； 解： （1）（2）設兩種氣體混合后處于平衡時的溫度為T，氣體內(nèi)能不變，有 7-6 汽缸內(nèi)有2 mol氦氣，初始溫度為27，體積為20 L(升)，先將氦氣等壓膨脹，直至體積加倍，然后絕熱膨漲，直至回復初溫為止把氦氣視為理想氣體試求：(1) 在pV圖上大致畫出氣體的狀態(tài)變化過程(2) 在這過程中氦氣吸熱多少？ (3) 氦氣的內(nèi)能變化多少？(4) 氦氣所作的總功是多少？ 圖略；1.25104 J；0；1.25104 J 解：（1） （2）氦氣： 等壓膨脹: (3) (4) 7-7 3 mol溫度為T0 =273 K的理想氣體，先經(jīng)等溫過程體積膨脹到原來的5倍，然后等體加熱，使其末態(tài)的壓強剛好等于初始壓強，整個過程傳給氣體的熱量為Q = 8104 J試畫出此過程的pV圖，并求這種氣體的比熱容比g = Cp / CV值 圖略；1.4 解： 7-8 1 mol理想氣體在T1 = 400 K的高溫熱源與T2 = 300 K的低溫熱源間作卡諾循環(huán)（可逆的），在400 K的等溫線上起始體積為V1 = 0.001 m3，終止體積為V2 = 0.005 m3，試求此氣體在每一循環(huán)中：(1)從高溫熱源吸收的熱量Q1；(2)氣體所作的凈功W；(3)氣體傳給低溫熱源的熱量Q2 J；0.25；J ； 解：（1）等溫膨脹吸熱：（2）卡諾循環(huán)（3）7-9 溫度為25、壓強為1 atm的1 mol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(1) 計算這個過程中氣體對外所作的功； (2) 假若氣體經(jīng)絕熱過程體積膨脹為原來的3倍，那么氣體對外作的功又是多少？ 2.72103 J；2.20103 J 解：（1）等溫膨脹：（2）雙原子分子： 由絕熱方程：得習題7-10圖7-10 器壁與活塞均絕熱的容器中間被一隔板等分為兩部分，其中左邊貯有1mol處于標準狀態(tài)的氦氣（視為理想氣體），另一邊為真空. 現(xiàn)先把隔板拉開，待氣體平衡后再緩慢向左推動活塞，把氣體壓縮到原來的體積. 問氦氣的溫度改變了多少？ 160K 解：氦氣： 自由膨脹T不變，絕熱過程初態(tài)：；絕熱過程末態(tài)：由絕熱方程：得7-11 一卡諾循環(huán)的熱機，高溫熱源溫度是 400 K每一循環(huán)從此熱源吸進 100 J熱量并向一低溫熱源放出80 J熱量求：(1) 低溫熱源溫度；(2) 該循環(huán)的熱機效率320 K；解：（1） （2）習題7-13圖7-12 一可逆卡諾熱機低溫熱源的溫度為，效率為40%. 若要將其效率提高到50%，則高溫熱源的溫度需要提高多少度？ 解： 7-13 奧托循環(huán)