大學(xué)物理第八章習(xí)題及答案

千里之行，始于足下讓知識(shí)帶有溫度。第第2頁(yè)/共2頁(yè)精品文檔推薦大學(xué)物理第八章習(xí)題及答案V第八章熱力學(xué)基礎(chǔ)

8-1如圖所示，bca為抱負(fù)氣體絕熱過(guò)程，b1a和b2a是隨意過(guò)程，則上述兩過(guò)程中氣體做功與汲取熱量的狀況是：（B）(A)b1a過(guò)程放熱，作負(fù)功；b2a過(guò)程放熱，作負(fù)功

(B)b1a過(guò)程吸熱，作負(fù)功；b2a過(guò)程放熱，作負(fù)功

(C)b1a過(guò)程吸熱，作正功；b2a過(guò)程吸熱，作負(fù)功(D)b1a過(guò)程放熱，作正功；b2a過(guò)程吸熱，作正功

8-2如圖，一定量的抱負(fù)氣體由平衡態(tài)A變到平衡態(tài)B，且它們的壓強(qiáng)相等，則在狀態(tài)A和狀態(tài)B之間，氣體無(wú)論經(jīng)過(guò)的是什么過(guò)程，氣體必定（B）(A)對(duì)外作正功(B)內(nèi)能增強(qiáng)(C)從外界吸熱(D)向外界放熱

8-3兩個(gè)相同的剛性容器，一個(gè)盛有氫氣，一個(gè)盛氦氣（均視為剛性分子抱負(fù)氣體），開(kāi)頭時(shí)它們的壓強(qiáng)溫度都相同，現(xiàn)將3J熱量傳給氦氣，使之上升到一定溫度，若使氫氣也上升同樣溫度，則應(yīng)向氫氣傳遞熱量為（C）(A)6J(B)3J(C)5J(D)10J8-4有人想象了如題圖四個(gè)抱負(fù)氣體的循環(huán)過(guò)程，則在理論上可以實(shí)現(xiàn)的為

（）

(A)(B)

(C)(D)

8-5一臺(tái)工作于溫度分離為327oC和27oC的高溫?zé)嵩春偷蜏卦粗g的卡諾熱機(jī)，每經(jīng)受一個(gè)循環(huán)吸熱2000J，則對(duì)外作功（B）

(A)2000J(B)1000J

(C)4000J(D)500J

8-6按照熱力學(xué)其次定律（A）

(A)自然界中的一切自發(fā)過(guò)程都是不行逆的

(B)不行逆過(guò)程就是不能向相反方向舉行的過(guò)程

(C)熱量可以從高溫物體傳到低溫物體，但不能從低溫物體傳到高溫物體

(D)任何過(guò)程總是沿著熵增強(qiáng)的方向舉行

8-7一定質(zhì)量的氣體，在被壓縮的過(guò)程中外界對(duì)氣體做功300J，但這一過(guò)程中氣體的內(nèi)能削減了300J，問(wèn)氣體在此過(guò)程中是吸熱還是放熱？汲取或放出的熱量是多少？

解：因?yàn)橥饨鐚?duì)氣體做功，所以：300J

=

W

-

因?yàn)闅怏w的內(nèi)能削減，所以：J

?E

=

300

-

按照熱力學(xué)第一定律,得:J

?

+

=W

=

E

Q

300-

600

300

=

-

-

又由公式W

Qe2

=

得：J421005.1?==eWQ8-12抱負(fù)卡諾熱機(jī)在溫度為27C0和127C0的兩個(gè)熱源之間工作，若在正循環(huán)中，該機(jī)從高溫?zé)嵩醇橙?200J的熱量，則將向低溫?zé)嵩捶懦龆嗌贌崃?？?duì)外做了多少功？

解：由1121QWTT=-

=η得：J3001202200

300

400)1(121=?-=-=TTQW

J90012=-=WQQ

8-13一卡諾熱機(jī)在1000K和270C的兩熱源之間工作。若（1）高溫?zé)嵩礈囟忍岣?/p>

到1100K，（2）低溫?zé)嵩唇档?00K，求理論上的熱機(jī)效率各增強(qiáng)多少？解：本題為卡諾循環(huán)問(wèn)題%701000

300

11120=-=-

=TTη（1）%7.721100300

11121=-=-

=TTη，%7.201=-=?ηηη（2）%802022122=-=-

=Tη，%1002=-=?ηηη經(jīng)受

J506501010013.11

35-=????-

J5.12662-=?E,J5.93702

-+?=WEQ8-15摩爾質(zhì)量為molM自由度為i的分子組成的抱負(fù)氣體總質(zhì)量為m',開(kāi)頭時(shí)處于壓強(qiáng)為1P溫度為1T的平衡態(tài),后經(jīng)過(guò)一個(gè)絕熱過(guò)程,壓強(qiáng)變?yōu)?P,求在此過(guò)程中氣體對(duì)外作的功。

解：因?yàn)榻^熱過(guò)程存在公式=--vvTP1恒量,所以有：11122TPPTv

v-?

??

?

??=

所以，]1[2)(2112121v

vPPTiR

MmTTiRMmEW-???

???-?'=-?'=

?-=molmol

8-16汽缸內(nèi)貯有36g水蒸汽(水蒸汽分

子視為剛性分子抱負(fù)氣體分子),如圖

所示經(jīng)ABCDA循環(huán)過(guò)程。其中AB、CD為等體過(guò)程,BC為等溫過(guò)程,DA為等壓過(guò)程。試求:（1）DA過(guò)程對(duì)外做功；（2）AB過(guò)程內(nèi)能增量；（3）循環(huán)過(guò)程水蒸汽做的凈功；（4）循環(huán)效率。

解：（1）DA過(guò)程對(duì)外做功JDAADA5066)(-=-=VVPW（2）()()J3039732

=-=-??'=?ABAABABPPVTTiR

MmE（3）JB

CBBBCBC10543lnln==??'

=

VVVPVVRTMmW，JDABC5477=+=WWW（4）JBCABBCAB409401=+?=+=WEQQQ，%4.131

==QW

η。8-17物質(zhì)的量為1mol抱負(fù)氣體從狀態(tài)),(11VPA變化至狀態(tài)),(22VPB，已知其定體摩爾熱容為

R2

5

，其變化的VP-圖線如圖所示。求：（1）氣體內(nèi)能增量；（2）氣體對(duì)外做功；（3）氣體汲取的熱量。

解：（1）)(2

5

)(25)(11221212VPVPTTRMmTTCMmEmolvmmol-=-'=-'=

?（2）用圖形面積求:()11222

1

VPVPW-=

（3）由WEQ+?=得：)(31122VPVPQ-=

8-18下圖所示的循環(huán)是由兩個(gè)等體過(guò)程和兩個(gè)絕熱過(guò)程組成的正循環(huán)。已知B,C兩狀態(tài)的溫度分離是BT和CT，試求此循環(huán)的熱機(jī)效率是多少？

解：A到B過(guò)程,放熱的多少為)(2BAvmTTCMmQ-'

=

C到

D過(guò)程,吸熱的多少為)(1CDvmTTCM

mQ-'

=C

DBATTTTQQQW=-==

11121η因?yàn)镈A過(guò)程：11--=γγDDAAVTVT，BC過(guò)程：1

1--=γγC

CBBVTVT所以，

CDBATTTT=，CCDBBATTTTTT-=-，C

B

CDBATTTTTT=

--故：C

BCDBATT

TTTT-=

=11η

8-19一定量的抱負(fù)氣體經(jīng)受如圖所示的循環(huán)過(guò)程。其中BC，DA為絕熱過(guò)程，已知K300=

CT,K400=BT,求循環(huán)效率。

解：A到B過(guò)程,吸熱的多少為)(1ABpmTTCMmQ-'

=

C到

D過(guò)程,放熱的多少為)(2DCpmTTCM

mQ-'

=A

BDC

TTTTQQQW

=-==

11121η

因?yàn)镈A過(guò)程：vDvDvAvATPTP=11，BC過(guò)程：v

CvCvBvBTPTP=11

所以，

DCABTTTT=，DD

CAABTTTTTT-=-，B

CA

DABDCTTTTTTTT=

=--故：B

CAB

DCTTTTTTQQQW

-==-==

111121η,%254003001=-=η

8-20如圖為某種抱負(fù)氣體，已知該氣體的定壓摩爾熱容與定體摩爾熱容之比為

v，圖中1V,2V,1P,2P也均為已知量，BC

為絕熱過(guò)程，試用以上五個(gè)已知量表示出熱機(jī)循環(huán)效率。

解：A到B過(guò)程,吸熱的多少為)(1

ABvmTTCM

mQ-'=，等體過(guò)程

1

2

PPTTAB=

C到A過(guò)程,放熱的多少為)(2ACpmTTCM

mQ-'

=等壓過(guò)程

1

2

VVTTAC=

所以，111111)()

(111

21

21

2==-'-'-=-=PPV

VvTTTTvTTCMmTTCMmQQABACABvmACpmη

8-21如下圖為某單原子抱負(fù)氣體循環(huán)過(guò)程的VP-圖，AC為等溫線，且AcVV2=。求：（1）該氣體的定體摩爾熱容和定壓摩爾熱容；（2）循環(huán)效率。

解：（1）J/mol.K47.1223==

RCv，J/mol.K76.202

5

==RCP（2）設(shè)),,(AAATVPA,則)2,2,(AAATVPB,),2,2

(AAA

TVPC,計(jì)算得：APABPABTC

mTTCmQ?'

=-'

=

)(2ln