热力统计学第一章答案

合集下载

热统答案(全)

热统答案(全)
ln V T T0 T p p0 , V0
(2)

V T , p V T0 , p0 e
T T0 T p p0
.
(3)
考虑到 和 T 的数值很小,将指数函数展开,准确到 和 T 的线性项,有
V T , p V T0 , p0 1 T T0 T p p0 .
lnV dT T dp .
(3)
若 1 , T 1 ,式(3)可表为
T p
1 1 lnV dT dp . p T
(4)
选择图示的积分路线,从 (T0 , p0 ) 积分到 T , p0 ,再积分到(T , p ) ,相应地体
U CV , T n
(4)
(c)根据题给的数据, J , Y , 对
L L0
的曲线分别如图 1-2 (a) , (b) , (c)
所示。
7
1.7 抽成真空的小匣带有活门,打开活门让气体冲入,当压强达到外界 压强 p0 时将活门关上,试证明:小匣内的空气在没有与外界交换热量之前, 它的内能 U 与原来在大气中的内能 U 0 之差为 U U 0 p0V0 ,其中 V0 是它原来在 大气中的体积,若气体是理想气体,求它的温度与体积。 解:将冲入小匣的气体看作系统。系统冲入小匣后的内能U 与其原来在 大气中的内能 U 0 由式(1.5.3)
J YA T2 T1
解:由物态方程
f J , L, T 0
(1)
知偏导数间存在以下关系:
L T J 1. T J J L L T
(2)
所以,有

热力统计学第一章答案

热力统计学第一章答案

第一章 热力学的基本规律1.1 试求理想气体的体胀系数α,压强系数β和等温压缩系数κT 。

解:已知理想气体的物态方程为,pV nRT = (1)由此易得11,p V nR V T pV Tα∂⎛⎫=== ⎪∂⎝⎭ (2) 11,V p nR p T pV Tβ∂⎛⎫=== ⎪∂⎝⎭ (3) 2111.T T V nRT V p V p pκ⎛⎫⎛⎫∂⎛⎫=-=--= ⎪ ⎪ ⎪∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭ (4)1.2 证明任何一种具有两个独立参量,T p 的物质,其物态方程可由实验测得的体胀系数α及等温压缩系数κT ,根据下述积分求得:()ln T V =αdT κdp -⎰如果11,T T pακ==,试求物态方程。

解:以,T p 为自变量,物质的物态方程为(),,V V T p =其全微分为.p TV V dV dT dp T p ⎛⎫∂∂⎛⎫=+ ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ (1) 全式除以V ,有11.p TdV V V dT dp V V T V p ⎛⎫∂∂⎛⎫=+ ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭根据体胀系数α和等温压缩系数T κ的定义,可将上式改写为.T dVdT dp Vακ=- (2) 上式是以,T p 为自变量的完整微分,沿一任意的积分路线积分,有()ln .T V dT dp ακ=-⎰ (3)若11,T T pακ==,式(3)可表为11ln .V dT dp Tp ⎛⎫=- ⎪⎝⎭⎰ (4)选择图示的积分路线,从00(,)T p 积分到()0,T p ,再积分到(,T p ),相应地体积由0V 最终变到V ,有000ln=ln ln ,V T pV T p - 即00p V pV C T T ==(常量), 或.p V C T=(5)式(5)就是由所给11,T T pακ==求得的物态方程。

确定常量C 需要进一步的实验数据。

1.3 在0C 和1n p 下,测得一铜块的体胀系数和等温压缩系数分别为51714.8510K 7.810.n p ακ----=⨯=⨯T 和T ακ和可近似看作常量,今使铜块加热至10C 。

统计学第一章习题及答案

统计学第一章习题及答案

统计学第一章习题及答案第一章第一章緖论一、单项选择题1、研究某市全部工业企业的产品生产情况,总体单位是()。

A、每一个工业企业B、全部工业企业C、每一个产品D、全部工业产品2、统计有三种涵义,其中()是基础、是源。

A、统计学B、统计资料C、统计工作D、统计方法3、一个统计总体()。

A、只能有一个指标B、只能有一个指标志C、可以有多个指标D、可以有多个指标志4、构成统计总体的总体单位()。

A、只能有一个标志B、只能有一个指标C、可以有多个指标D、可以有多个标志5、要了解100个学生的学习情况,则总体单位()。

A、100个学生B、100个学生的学习情况C、每一个学生D、每一个学生的学习情况6、研究某市工业企业的生产设备使用情况,则统计总体是()A、该市全部工业企业B、该市每一个工业企业C、该市工业企业的每一台生产设备D、该市工业企业的全部生产设备7、以全国的石油工业企业为总体,则大庆石油工业总产值是()A、品质标志B、数量标志C、数量指标D、质量指标8、某工人月工资90元,则工资是()。

A、质量指标B、数量指标C、数量标志D、变量值9、要了解某市职工情况,统计指标是()。

A、该市每个职工B、该市每个职工的工资C、该市全部职工D、该市职工的工资总额10、刘老师的月工资为480元,则480元是()A、数量指标B、数量标志C、变量值D、质量指标11、统计”一词的三种涵义是()。

A、统计调查、统计资料、统计分析B、统计工作、统计资料、统计学C、统计设计、统计调查、统计整理D、大量观察法、分组法、综合指标法12、下列变量中属于连续变量的是()A、职工人数B、设备台数C、学生的年龄D、工业企业数13、下列标志中属于数量标志的是()A、人的性别B、地形条件C、人的年龄D、工人的工种14、下列标志属于品质标志的是()。

A、教师的教龄B、学生的成绩C、商品的价格D、民族15、在全国人口普查中()。

A、全国的人口是统计指标B、人的年龄是变量C、人口的平均寿命是数量标志D、男性是品质标志16、某自行车大厂要统计该企业的自行车产量和产值,上述两个变量()。

最新热力学与统计物理课后习题答案第一章备课讲稿

最新热力学与统计物理课后习题答案第一章备课讲稿

1.1 试求理想气体的体胀系数α,压强系数β和等温压缩系数κT 。

解:已知理想气体的物态方程为,pV nRT = (1)由此易得11,p V nR V T pV Tα∂⎛⎫=== ⎪∂⎝⎭ (2) 11,V p nR p T pV Tβ∂⎛⎫=== ⎪∂⎝⎭ (3) 2111.T T V nRT V p V p pκ⎛⎫⎛⎫∂⎛⎫=-=--= ⎪ ⎪ ⎪∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭ (4)1.2 证明任何一种具有两个独立参量,T p 的物质,其物态方程可由实验测得的体胀系数α及等温压缩系数κT ,根据下述积分求得:()ln T V =αdT κdp -⎰如果11,T T pακ==,试求物态方程。

解:以,T p 为自变量,物质的物态方程为(),,V V T p =其全微分为.p TV V dV dT dp T p ⎛⎫∂∂⎛⎫=+ ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ (1) 全式除以V ,有11.p TdV V V dT dp V V T V p ⎛⎫∂∂⎛⎫=+ ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭根据体胀系数α和等温压缩系数T κ的定义,可将上式改写为.T dVdT dp Vακ=- (2) 上式是以,T p 为自变量的完整微分,沿一任意的积分路线积分,有()ln .T V dT dp ακ=-⎰ (3)若11,T T pακ==,式(3)可表为11ln .V dT dp Tp ⎛⎫=- ⎪⎝⎭⎰ (4)选择图示的积分路线,从00(,)T p 积分到()0,T p ,再积分到(,T p ),相应地体积由0V 最终变到V ,有000ln=ln ln ,V T pV T p - 即000p V pV C T T ==(常量), 或.pV CT = (5)式(5)就是由所给11,T T pακ==求得的物态方程。

确定常量C 需要进一步的实验数据。

1.3 在0C 和1n p 下,测得一铜块的体胀系数和等温压缩系数分别为51714.8510K 7.810.n p ακ----=⨯=⨯T 和T ακ和可近似看作常量,今使铜块加热至10C 。

统计学1_6章 答案汇总

统计学1_6章 答案汇总

第一章《统计学》练习答案一、单项选择题1、B2、B3、B4、 B5、D6、A7、D8、D9、D 10、A11、C 12、C 13、C 14、 D 15、B16、C 17、D 18、D 19、D 20、D21、C 22、B 23、C 24、B 25、D 25D 26B 27D二、多项选择题三、判断题1、√2、√3、×4、√5、×6、×7、√8、×9、×10、√ 11、× 12√ 13-17×××××参考答案第2章一.单项选择题1 - 5 DCDCA 6 -10 ABBBA 11-15 CBABD16-20 ABBAB 21-25 BBDBB 26-27 CA三.判断题1-5 ××√√× 6-10√√×√√11-15√×√××第3章统计数据的整理与显示习题参考答案一、单项选择题1 – 5 AAACC 6-10 BCACA 11-15 CBBBB16-20 BDDBD 21-24 CCAD二、多项选择题三、判断题1-5 √×√×√ 6-10××××√ 11-15×√√××16-18 √×六、应用能力训练题3、4略第4章综合数据分析习题答案一、单项选择题1 -5 CDDCA 6 -10 CCCCD 11-15 BDBCC16-20 CBDCC 21-25 BCDDA 26-30 BADCD二、多项选择题三、判断题1 -5 √ √ √ ╳ ╳ 6 -10╳ √ ╳ ╳ √ 11-15√ ╳ √ √ √ 16-20╳ ╳ √ ╳四、填空题五、简答题(略)六、技能题1.已知%105=去年实际数今年计划数%108=去年计划数今年实际数所以去年计划数今年实际数=105%×108%=113.4%今年产值比去年增长13.4%。

热力学统计物理 课后习题 答案

热力学统计物理  课后习题  答案

第一章 热力学的基本规律1.1 试求理想气体的体胀系数α,压强系数β和等温压缩系数κT 。

解:已知理想气体的物态方程为nRT pV =由此得到 体胀系数TpV nR T V V p 11==⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=α, 压强系数T pV nR T P P V 11==⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=β 等温压缩系数p p nRT V p V V T 1)(112=-⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=κ 1.2证明任何一种具有两个独立参量T ,P 的物质,其物态方程可由实验测量的体胀系数和等温压缩系数,根据下述积分求得()⎰-=dp dT V T καln ,如果P T T 1,1==κα,试求物态方程。

解: 体胀系数 pT V V ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=1α 等温压缩系数 TT p V V ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=1κ 以T ,P 为自变量,物质的物态方程为 ()p T V V ,=其全微分为 dp V dT V dp p V dT T V dV T Tp κα-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂= dp dT VdV T κα-= 这是以T ,P 为自变量的完整微分,沿一任意的积分路线积分,得()⎰-=dp dT V T καln 根据题设 , 若 pT T 1,1==κα ⎰⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=dp p dT T V 11ln 则有 C pT V +=ln ln , PV=CT 要确定常数C ,需要进一步的实验数据。

1.4描述金属丝的几何参量是长度L ,力学参量是张力£,物态方程是(£,L,T)=0,实验通常在大气压下进行,其体积变化可以忽略。

线胀系数定义为FT L L ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=1α ,等温杨氏模量定义为TL F A L Y ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂= ,其中A 是金属丝的截面。

一般来说,α和Y 是T 的函数,对£仅有微弱的依赖关系。

如果温度变化范围不大,可以看作常数。

假设金属丝两端固定。

统计学第一章习题及答案

统计学第一章习题及答案

第一章第一章緖论一、单项选择题1、研究某市全部工业企业的产品生产情况,总体单位是( )。

A、每一个工业企业B、全部工业企业C、每一个产品D、全部工业产品2、统计有三种涵义,其中( )是基础、是源。

A、统计学B、统计资料C、统计工作D、统计方法3、一个统计总体( )。

A、只能有一个指标B、只能有一个指标志C、可以有多个指标D、可以有多个指标志4、构成统计总体的总体单位( )。

A、只能有一个标志B、只能有一个指标C、可以有多个指标D、可以有多个标志5、要了解100个学生的学习情况,则总体单位( )。

A、100个学生B、100个学生的学习情况C、每一个学生D、每一个学生的学习情况6、研究某市工业企业的生产设备使用情况,则统计总体是( )。

A、该市全部工业企业B、该市每一个工业企业C、该市工业企业的每一台生产设备D、该市工业企业的全部生产设备7、以全国的石油工业企业为总体,则大庆石油工业总产值是( )。

A、品质标志B、数量标志C、数量指标D、质量指标8、某工人月工资90元,则工资是( )。

A、质量指标B、数量指标C、数量标志D、变量值9、要了解某市职工情况,统计指标是( )。

A、该市每个职工B、该市每个职工的工资C、该市全部职工D、该市职工的工资总额0、刘老师的月工资为480元,则480元是( )。

A、数量指标B、数量标志C、变量值D、质量指标1、“统计”一词的三种涵义是( ) 。

A、统计调查、统计资料、统计分析B、统计工作、统计资料、统计学C、统计设计、统计调查、统计整理D、大量观察法、分组法、综合指标法2、下列变量中属于连续变量的是()。

A、职工人数B、设备台数C、学生的年龄D、工业企业数3、下列标志中属于数量标志的是( )。

A、人的性别B、地形条件C、人的年龄D、工人的工种4、下列标志属于品质标志的是( )。

A、教师的教龄B、学生的成绩C、商品的价格D、民族5、在全国人口普查中( )。

A、全国的人口是统计指标B、人的年龄是变量C、人口的平均寿命是数量标志D、男性是品质标志6、某自行车大厂要统计该企业的自行车产量和产值,上述两个变量( ) 。

统计学第一章习题及答案

统计学第一章习题及答案

第一章第一章緖论一、单项选择题1、研究某市全部工业企业的产品生产情况,总体单位是()。

A、每一个工业企业B、全部工业企业C、每一个产品D、全部工业产品2、统计有三种涵义,其中()是基础、是源.A、统计学B、统计资料C、统计工作D、统计方法3、一个统计总体( )。

A、只能有一个指标B、只能有一个指标志C、可以有多个指标D、可以有多个指标志4、构成统计总体的总体单位()。

A、只能有一个标志B、只能有一个指标C、可以有多个指标D、可以有多个标志5、要了解100个学生的学习情况,则总体单位()。

A、100个学生B、100个学生的学习情况C、每一个学生D、每一个学生的学习情况6、研究某市工业企业的生产设备使用情况,则统计总体是( )。

A、该市全部工业企业B、该市每一个工业企业C、该市工业企业的每一台生产设备D、该市工业企业的全部生产设备7、以全国的石油工业企业为总体,则大庆石油工业总产值是( )。

A、品质标志B、数量标志C、数量指标D、质量指标8、某工人月工资90元,则工资是( )。

A、质量指标B、数量指标C、数量标志D、变量值9、要了解某市职工情况,统计指标是( )。

A、该市每个职工B、该市每个职工的工资C、该市全部职工D、该市职工的工资总额10、刘老师的月工资为480元,则480元是( )。

A、数量指标B、数量标志C、变量值D、质量指标11、“统计”一词的三种涵义是()。

A、统计调查、统计资料、统计分析B、统计工作、统计资料、统计学C、统计设计、统计调查、统计整理D、大量观察法、分组法、综合指标法12、下列变量中属于连续变量的是()。

A、职工人数B、设备台数C、学生的年龄D、工业企业数13、下列标志中属于数量标志的是( )。

A、人的性别B、地形条件C、人的年龄D、工人的工种14、下列标志属于品质标志的是( )。

A、教师的教龄B、学生的成绩C、商品的价格D、民族15、在全国人口普查中( )。

A、全国的人口是统计指标B、人的年龄是变量C、人口的平均寿命是数量标志D、男性是品质标志16、某自行车大厂要统计该企业的自行车产量和产值,上述两个变量( ) 。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

第一章 热力学的基本规律1.1 试求理想气体的体胀系数α,压强系数β和等温压缩系数κT 。

解:已知理想气体的物态方程为,pV nRT = (1)由此易得11,p V nR V T pV Tα∂⎛⎫=== ⎪∂⎝⎭ (2) 11,V p nR p T pV Tβ∂⎛⎫=== ⎪∂⎝⎭ (3) 2111.T T V nRT V p V p pκ⎛⎫⎛⎫∂⎛⎫=-=--= ⎪ ⎪ ⎪∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭ (4)1.2 证明任何一种具有两个独立参量,T p 的物质,其物态方程可由实验测得的体胀系数α及等温压缩系数κT ,根据下述积分求得:()ln T V =αdT κdp -⎰如果11,T T pακ==,试求物态方程。

解:以,T p 为自变量,物质的物态方程为(),,V V T p =其全微分为.p TV V dV dT dp T p ⎛⎫∂∂⎛⎫=+ ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ (1) 全式除以V ,有11.p TdV V V dT dp V V T V p ⎛⎫∂∂⎛⎫=+ ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭根据体胀系数α和等温压缩系数T κ的定义,可将上式改写为.T dVdT dp Vακ=- (2) 上式是以,T p 为自变量的完整微分,沿一任意的积分路线积分,有()ln .T V dT dp ακ=-⎰ (3)若11,T T pακ==,式(3)可表为11ln .V dT dp Tp ⎛⎫=- ⎪⎝⎭⎰ (4)选择图示的积分路线,从00(,)T p 积分到()0,T p ,再积分到(,T p ),相应地体积由0V 最终变到V ,有000ln=ln ln ,V T pV T p - 即000p V pV C T T ==(常量), 或.pV CT = (5)式(5)就是由所给11,T T pακ==求得的物态方程。

确定常量C 需要进一步的实验数据。

1.3 在0C 和1n p 下,测得一铜块的体胀系数和等温压缩系数分别为51714.8510K 7.810.n p ακ----=⨯=⨯T 和T ακ和可近似看作常量,今使铜块加热至10C 。

问:(a )压强要增加多少n p 才能使铜块的体积维持不变?(b )若压强增加100n p ,铜块的体积改变多少?解:(a )根据1.2题式(2),有.T dVdT dp Vακ=- (1) 上式给出,在邻近的两个平衡态,系统的体积差dV ,温度差dT 和压强差dp 之间的关系。

如果系统的体积不变,dp 与dT 的关系为.Tdp dT ακ=(2) 在α和T κ可以看作常量的情形下,将式(2)积分可得()2121.Tp p T T ακ-=- (3) 将式(2)积分得到式(3)首先意味着,经准静态等容过程后,系统在初态和终态的压强差和温度差满足式(3)。

但是应当强调,只要初态()1,V T 和终态()2,V T 是平衡态,两态间的压强差和温度差就满足式(3)。

这是因为,平衡状态的状态参量给定后,状态函数就具有确定值,与系统到达该状态的历史无关。

本题讨论的铜块加热的实际过程一般不会是准静态过程。

在加热过程中,铜块各处的温度可以不等,铜块与热源可以存在温差等等,但是只要铜块的初态和终态是平衡态,两态的压强和温度差就满足式(3)。

将所给数据代入,可得52174.851010622.7.810n p p p --⨯-=⨯=⨯因此,将铜块由0C 加热到10C ,要使铜块体积保持不变,压强要增强622n p(b )1.2题式(4)可改写为()()21211.T VT T p p V ακ∆=--- (4) 将所给数据代入,有57144.8510107.8101004.0710.VV ---∆=⨯⨯-⨯⨯=⨯ 因此,将铜块由0C 加热至10C ,压强由1n p 增加100n p ,铜块体积将增加原体积的44.0710-⨯倍。

1.4 简单固体和液体的体胀系数α和等温压缩系数T κ数值都很小,在一定温度范围内可以把α和T κ看作常量. 试证明简单固体和液体的物态方程可近似为()()000(,),01.T V T p V T T T p ακ=+--⎡⎤⎣⎦解: 以,T p 为状态参量,物质的物态方程为(),.V V T p =根据习题1.2式(2),有.T dVdT dp Vακ=- (1) 将上式沿习题1.2图所示的路线求线积分,在α和T κ可以看作常量的情形下,有()()000ln,T VT T p p V ακ=--- (2) 或()()()()0000,,.T T T p p V T p V T p eακ---= (3)考虑到α和T κ的数值很小,将指数函数展开,准确到α和T κ的线性项,有()()()()0000,,1.T V T p V T p T T p p ακ=+---⎡⎤⎣⎦ (4)如果取00p =,即有()()()00,,01.T V T p V T T T p ακ=+--⎡⎤⎣⎦ (5)1.5 描述金属丝的几何参量是长度L ,力学参量是张力J ,物态方程是(),,0f J L T =实验通常在1n p 下进行,其体积变化可以忽略。

线胀系数定义为1JL L T α∂⎛⎫=⎪∂⎝⎭ 等温杨氏模量定义为TL J Y A L ∂⎛⎫=⎪∂⎝⎭ 其中A 是金属丝的截面积,一般来说,α和Y 是T 的函数,对J 仅有微弱的依赖关系,如果温度变化范围不大,可以看作常量,假设金属丝两端固定。

试证明,当温度由1T 降至2T 时,其张力的增加为()21J YA T T α∆=--解:由物态方程(),,0f J L T = (1)知偏导数间存在以下关系:1.J L TL T J T J L ∂∂∂⎛⎫⎛⎫⎛⎫=- ⎪ ⎪ ⎪∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭ (2) 所以,有.L J TJ L J T T L AL YLAY αα∂∂∂⎛⎫⎛⎫⎛⎫=- ⎪ ⎪ ⎪∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭=-⋅=- (3)积分得()21.J YA T T α∆=-- (4)与1.3题类似,上述结果不限于保持金属丝长度不变的准静态冷却过程,只要金属丝的初态是平衡态,两态的张力差()()21,,J J L T J L T ∆=-就满足式(4),与经历的过程无关。

1.6一理想弹性线的物态方程为2020,L L J bT L L ⎛⎫=- ⎪⎝⎭其中L 是长度,0L 是张力J 为零时的L 值,它只是温度T 的函数,b 是常量. 试证明:(a )等温扬氏模量为20202.L bT L Y A L L ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭在张力为零时,03.bTY A=其中A 是弹性线的截面面积。

(b )线胀系数为330033011,2L L LT L αα-=-+ 其中0001.dL L dTα=(c )上述物态方程适用于橡皮带,设31300K, 1.3310N K ,T b --==⨯⋅62410110m ,510K A α---=⨯=⨯,试计算当LL 分别为0.5,1.0,1.5和2.0时的,,J Y α值,并画出,,J Y α对LL 的曲线. 解:(a )根据题设,理想弹性物质的物态方程为2020,L L J bT L L ⎛⎫=- ⎪⎝⎭(1) 由此可得等温杨氏模量为22002200221.T L L L J L bT L Y bT A L A L L A L L ⎛⎫⎛⎫∂⎛⎫==+=+ ⎪ ⎪ ⎪∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭(2)张力为零时,003,.bTL L Y A==(b )线胀系数的定义为1.JL L T α∂⎛⎫=⎪∂⎝⎭ 由链式关系知1,L TJ L L T J α∂∂⎛⎫⎛⎫=- ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ (3)而20002220020302,21,L T L L dL J L L b bT T L L L L dTL J bT L L L ⎛⎫⎛⎫∂⎛⎫=-+-- ⎪⎪ ⎪∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎛⎫∂⎛⎫=+ ⎪ ⎪∂⎝⎭⎝⎭所以23000222300003200330021111.212L L dL L L L b bT L L L L dT dL L L L L dT T L bT L L L α⎛⎫⎛⎫--+- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭=-=-⎛⎫++ ⎪⎝⎭(4)(c )根据题给的数据,,,J Y α对LL 的曲线分别如图1-2(a ),(b ),(c )所示。

1.7 抽成真空的小匣带有活门,打开活门让气体冲入,当压强达到外界压强0p 时将活门关上,试证明:小匣内的空气在没有与外界交换热量之前,它的内能U 与原来在大气中的内能0U 之差为000U U p V -=,其中0V 是它原来在大气中的体积,若气体是理想气体,求它的温度与体积。

解:将冲入小匣的气体看作系统。

系统冲入小匣后的内能U 与其原来在大气中的内能0U 由式(1.5.3)0U U W Q -=+ (1)确定。

由于过程进行得很迅速,过程中系统与外界没有热量交换,0.Q = 过程中外界对系统所做的功可以分为1W 和2W 两部分来考虑。

一方面,大气将系统压入小匣,使其在大气中的体积由0V 变为零。

由于小匣很小,在将气体压入小匣的过程中大气压强0p 可以认为没有变化,即过程是等压的(但不是准静态的)。

过程中大气对系统所做的功为1000.W p V p V =-∆=另一方面,小匣既抽为真空,系统在冲入小匣的过程中不受外界阻力,与外界也就没有功交换,则20.W =因此式(1)可表为000.U U p V -= (2)如果气体是理想气体,根据式(1.3.11)和(1.7.10),有00,p V nRT = (3)000()()1V nRU U C T T T T γ-=-=-- (4) 式中n 是系统所含物质的量。

代入式(2)即有0.T T γ= (5)活门是在系统的压强达到0p 时关上的,所以气体在小匣内的压强也可看作0p ,其物态方程为00.p V nR T γ= (6)与式(3)比较,知0.V V γ= (7)1.8 满足n pV C =的过程称为多方过程,其中常数n 名为多方指数。

试证明:理想气体在多方过程中的热容量n C 为1n V n C C n γ-=- 解:根据式(1.6.1),多方过程中的热容量0lim .n T n nnQ U V C p T T T ∆→∆∂∂⎛⎫⎛⎫⎛⎫==+ ⎪ ⎪ ⎪∆∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭ (1) 对于理想气体,内能U 只是温度T 的函数,,V nU C T ∂⎛⎫= ⎪∂⎝⎭所以.n V nV C C p T ∂⎛⎫=+ ⎪∂⎝⎭ (2)将多方过程的过程方程式n pV C =与理想气体的物态方程联立,消去压强p 可得11n TV C -=(常量)。

(3)将上式微分,有12(1)0,n n V dT n V TdV --+-=所以.(1)nV V T n T ∂⎛⎫=- ⎪∂-⎝⎭ (4) 代入式(2),即得,(1)1n V V pV n C C C T n n γ-=-=-- (5) 其中用了式(1.7.8)和(1.7.9)。

相关文档
最新文档