第六章 热力学基础作业新答案
物理化学答案——第六章-统计热力学
第六章 统计热力学基础内容提要：1、 系集最终构型：其中“n*”代表最可几分布的粒子数目2.玻耳兹曼关系式：玻耳兹曼分布定律：其中，令为粒子的配分函数。
玻耳兹曼分布定律描述了微观粒子能量分布中最可几的分布方式。
3、 系集的热力学性质：（1）热力学能U ：（2）焓H ：**ln ln ln !i n i m iig t t n ≈=∏总2,ln ()N VQU NkT T∂=∂iiiQ g e βε-=∑*i ii i i i i in g e g e N g e Q βεβεβε---==∑m ln ln S k t k t ==总（3）熵S ：（4）功函A ：（5）Gibbs 函数G ：（6）其他热力学函数：4、粒子配分函数的计算（1）粒子配分函数的析因子性质粒子的配分函数可写为：,ln ln ln()mN V S k t Q Q Nk NkT Nk N T=∂=++∂ (i)tvenrkTi ikTkTkTkTkTt r v e n trvent r v e nQ g eg eg eg eg eg eQ Q Q Q Q εεεεεε------===∑∑∑∑∑∑2,ln N VQ H U pV NkT NkTT ∂⎛⎫=+=+ ⎪∂⎝⎭lnQA NkT NkT N=--lnQ G NkT N=-()22ln ln ln ln V V U Q Q C Nk Nk T T T ∂∂∂⎛⎫==+ ⎪∂∂⎝⎭∂（2）热力学函数的加和性质1）能量2）熵3）其他5、 粒子配分函数的计算及对热力学函数的贡献（1）粒子总的平动配分函数平动对热力学函数的贡献：2222ln ()ln ln ln ()()()iVt v r V V V t r v Q U NkT TQ Q Q NkT NkT NkT T T T U U U ∂=∂∂∂∂⎡⎤⎡⎤⎡⎤=+++⎢⎥⎢⎥⎢⎥∂∂∂⎣⎦⎣⎦⎣⎦=+++t r v H H H H =+++t r v A A A A =+++t r v G G G G =+++3/222()t mkT Q V hπ=2ln 3()2i t V Q U NkT NkT T ∂==∂2ln 5()2i t V Q H NkT NkT NkT T ∂=+=∂t r v S S S S =+++（2）转动配分函数1）异核双原子分子或非对称的线形分子转动特征温度：高温区低温区中温区2) 同核双原子分子或对称的线形多原子分子配分函数的表达式为在相应的异核双原子分子的Q r 表达式中除以对称数σ。
NO.6热力学基础答案
《大学物理C 》作业班级 __________ 学号 ____________ 姓名 _____________ 成绩 ____________N0.6 热力学基础选择题1. 气体经过如P —V 图中所示的三个过程 (A )吸热相等 (B )对外做功相等 (C) 吸热和做功都不相等，但内能变化相等 (D) 吸热、做功及内能变化都不相等解：功和热量都是过程量，都与过程有关，三个过程 abc ，adc ，aec 不相同，因此吸热和做功都不相等。
内能是温度的单值函数， 是状态函数，只与初态、末态有关, 因三个过程 abc ， adc ，aec 都是由a 到c ，所以内能变化相2. —定量的理想气体，经过某过程后，它的温度升高了，由热力学定律可断定 (1)该理想气体系统在此过程中吸了热 2) 在此过程中外界对系统做了正功 3) 该理想气体系统内能增加了(4)在此过程中系统从外界吸了热，又对外做了正功 A ) (1) (3)正确 (B ) (2) (3)正确 C ) ( 3)正确 (D ) (3) (4)正确 (巳(4)正确[C ]而功和热量都与过程有关，不能只由温度升降而判断其正3. 如图所示，工质经alb 和b2a 构成的一循环过程， 已知在alb 过程中，工质与外界交换的静热量为 Q ， b2a 为绝热过程，循环包围的面积为 A ，则此循环效解：内能是温度的单值函数,温度升高只能说明内能增加了则各过程C ]QA（D ） 1「上（T i , T 2为循环过程中的最高和最低温度）解：此循环效率为Q 2A 净=1 -Q 1 Q Q 2由热力学第二定律的开尔文表述，热机不能从单一热源吸热 而对外做功，该循环的效率应小于-。
Q4. 已知孤立系统B 态的熵S B 小于A 态的熵S A , 即卩S B < S A ,贝U （A ）系统可由 A 态到B 态 （B ）系统可由B 态到A 态 C ） 对不可逆过程，可由 A 态变为B 态，也可由B 态变为A 态 D ） 上述说法都不对[B ]解：由克劳修斯熵公式 飞=S B - S A 二BdQ可逆 - 0 ,AT等号适用于可逆过程，不等号适用于不可逆过程。
大学热力学基础习题答案
大学热力学基础习题答案大学热力学基础习题答案热力学是物理学中的重要分支，研究物质能量转化和能量守恒的规律。
在大学物理学课程中，热力学是一个重要的内容，学生通过习题练习可以更好地理解和掌握热力学的基本原理和计算方法。
下面将为大家提供一些大学热力学基础习题的答案，希望能够对大家的学习有所帮助。
1. 一摩尔理想气体在等温过程中，从体积V1膨胀到体积V2。
求气体对外界做功W。
答案：根据理想气体的状态方程PV=nRT，可以得到P1V1=P2V2，其中P1和P2分别为气体的初始和末态压强，R为气体常数，T为气体的温度。
由于等温过程中温度不变，所以P1V1=P2V2。
根据气体对外界做功的定义，W=PdV，其中P为气体的压强，dV为气体的体积变化。
将P1V1=P2V2代入上式，可以得到W=P1(V2-V1)。
2. 一个物体的内能U与温度T的关系为U=aT^3，其中a为常数。
求物体的热容C。
答案：热容C定义为物体单位温度变化时吸收或释放的热量与温度变化之比。
根据题目中给出的内能与温度的关系式，可以得到U=aT^3。
对该式两边求导，得到dU=3aT^2dT。
根据热容的定义，C=dU/dT，即C=3aT^2。
所以物体的热容C为3aT^2。
3. 一个物体从初始温度T1加热到温度T2，吸收的热量为Q。
如果将该物体再从温度T2降到温度T1，释放的热量是多少？答案：根据热力学第一定律，物体吸收的热量等于内能的增加，即Q=ΔU。
由于物体在加热过程中内能增加，所以ΔU>0。
而在降温过程中，物体内能减少，即ΔU<0。
根据热力学第一定律的表达式Q=ΔU+W，可以得到释放的热量为Q+W。
由于该物体在加热过程中对外界做正功，所以W>0。
因此，在降温过程中释放的热量为Q+W<0。
4. 一个物体的熵S与温度T的关系为S=bT^2，其中b为常数。
求物体的热容C。
答案：热容C定义为物体单位温度变化时吸收或释放的热量与温度变化之比。
热学教程习题参考解(第六章)
《第六章 习 题6-1. 有人声称设计出一热机工作于两个温度恒定的热源之间，高温和低温热源分别为400K 和250K ；当此热机从高温热源吸热2.5×107cal 时，对外作功20 kW ﹒h ，而向低温热源放出的热量恰为两者之差，这可能吗？解：此热机的效率应为 ()()%5.374002501112=-=-=T T η，故当热机从高温热源吸热71105.2⨯=Q cal 时，能提供的功为6711038.9375.0105.2⨯=⨯⨯==ηQ W cal ，同时向低温热源放出热量为7671210562.11038.9105.2⨯=⨯-⨯=-=W Q Q cal 。
这样，倘若本题所设计的热机能够实现，它对外的作功值 20kw·h 710728.1⨯=cal 显然超过了此卡诺热机可能的最大输出功 61038.9⨯cal ，所以设计这样的热机是不可能的。
6-2．设有1mol 的某种单原子理想气体，完成如图所示的一个准静态循环过程，试求：(1)经过一个循环气体所作的净功；(2)在态C 和态A 之间的内能差；(3) 从A 经B 到C 过程中气体吸收的热量。
(答:(1)314 J;(2)600 J;(3)1157 J)解：如图所示，1mol 在V p -图上，描述此圆的方程为()[]()[]1222020=-+-V V p p, 其中的33050m 10,Pa 10-==V p 。
（1）经过一个循环过程，气体所做的功等于描述此循环过程的圆面积，即31400=V p πJ ；（2）与A 和C 点的温度为 ()()R V p R V p T A A A 002==和()()R V p R V p T C C C 006==，故两点之间的内能差为 ()600600==-=-=∆V p T T C U U U A C V A C A C J ，其中的定容热容()R C V 23=；（3）依据热力学第一定律，气体在ABC 过程中吸收的热量 W U Q +∆=，其中的内能增量U ∆已由（2）求得；而过程中所做的功可由过程曲线下所包含的面积求得：()5574210000=+=V p V p W πJ ，故1157=Q J ； （4）循环最高和最低温度分别发生在()[]22201+=p p ，()[]22201+=V V习题6-2图和()[]22202-=p p ，()[]22202-=V V所以相应的最高温度值为：()()()[]2.88222200111=+==R V p R V p T K ，最低温度值为 ()()()[]1.20222200222=-==R V p R V p T K ；（5）此循环效率为 ()12Q W =η，式中的循环功已由（1）求得 314=W J ，而循环吸热将发生在气体从最低温度2T 升至最高温度1T 之间，故()()()()%373699.01.202.8831.823232112≅=-⨯⨯=-=T T R Q 。
大一化学第六章答案
第六章：化学热力学初步习题解答1．理想气体恒温膨胀过程热力学能不变，是否意味着理想气体恒温膨胀过程不做功？ 解：不一定。
若膨胀过程自始态自由膨胀（即不需反抗外压）至终态，则不做功。
∵ 自由膨胀，不反抗外压，P=0 ∴W=P ⨯ΔV=0⨯ΔV=0;若在膨胀过程中，需要反抗外压，则要做功，W=P 外⨯ΔV ；若在膨胀过程中从始态可逆膨胀到终态，则对外做功最大。
W=∫v1V2Pdv=∫V2v1vnRt dv=nRTln12v v2．计算体系的热力学能变化，已知：（1）体系吸热1000J ，对环境做540J 的功；（2）体系吸热250J ，环境对体系做635J 的功。
解：（1）Δu=Q-W=1000-540=460J(2) Δu=Q-W=250-(-635)=250+635=885J3.在298K 和100kPa 恒压下，21mol 的OF 2同水反应，放出161.5kJ 热量，求反应: OF 2(g)+H 2O → O 2(g)+2HF(g)的Δr H m θ和Δr U 0m 。
解：设体系只做膨胀功，根据热力学第一定律，在恒压下： ΔH=Q P =2⨯ (-161.5)=-323KJ.mol-1 ΔU=Q-W=-323-P ⨯ΔV=-323- ΔnRT=-323-（3-2）⨯RT=-323-298314.81⨯⨯=-325.4 KJ.mol -14．反应N 2（g ）+3H 2（g ）→2NH 3（g ）在恒容量热器内进行，生成2molNH 3时放出热量82.7kJ ，求反应的Δr U 0m 和298K 时反应的Δr H m θ。
解：∵是在恒容量热器内进行，∴Δu=Q-W=Q- P ΔV=Q-P ⨯0=Q v ，∴Δr U 0m =Q v =-82.7KJ ， 根据（见P 253公式6-18）ΔrH m θ=Δr U m +ΔrRT=-82.7+ΔrRT=-82.7+ΔnRT=-82.7+(2-4)RT=-82.7-1000298314.82⨯⨯=-87.65 KJ.mol -15．查表求298K 时下列反应的反应热：（1）3NO 2（g ）+H 2O （l ）→2HNO 3（l ）+NO （g ） （2）CuO （s ）+H 2→Cu （s ）+H 2O （g ）解：(1)查得Δf H 0NO2 Δf H 0H2O （l ） Δf H 0HNO3(l)Δf H 0NO(g)33.18 -285.83 -173.21 90.25∴ Δr H θ= -2⨯173.21+90.25-3⨯33.18+285.83=-69.88KJ.mol -1(2)查得Δf HθCuO (S) H 2（g ） Cu(S) H 2O(g)-157.3 0 0 –241.82∴ Δr H θ=-241.82+0-(-157.3)-0=-84.52 KJmol -16. N 2O 4在反应器中受热分解，当产物中有1molNO 2 生成时，分别按下列两个反应方程式计算，反应进度各是多少？(1) N 2O 4→2NO 2 ；21N 2O 4→NO 2解：（1） N 2O 4→2NO 2 ：当有1molNO 2生成时 ξ=201-=21mol(2)21N 2O 4→NO 2 ： 当有1molNO 2生成时 ξ=101-=1mol7．在一只弹式量热计中燃烧0.2molH 2(g)生成H 2O(l) ，使量热计温度升高0.88K ，当0.010mol 甲苯在此量热计中燃烧时，量热计温度升高0.615K ，甲苯的燃烧反应为C 7H 8+9O 2→7CO 2+4H 2O(l)求该反应的Δr H m θ。
现在化学基础-第六章_热力学第二定律习题解答
第六章 热力学第二定律习题解答1.1mol 理想气体在300K 下，分别经过下列三种过程从350dm 膨胀到3100dm ，计算以下各过程的Q W U H ∆∆、、、和S ∆。
（1）可逆膨胀；（2）膨胀时实际做功等于最大功的50%；（3）向真空膨胀。
解：{}{}21311rev 11001ln18.314300ln J 1.73kJ 501.73kJ 1.73kJ1.7310J K 5.76J K300(2) 1.7350%kJ=0.865kJ 0.865kJ000.865kJ =5.76J K (3)05.76J V W nR T V W Q U H Q S TW W U H Q W S W Q U H S ---⎧⎫-==⨯⨯⨯=⎨⎬⎩⎭=-=∆=∆=⨯∆==⋅=⋅-=⨯=-∆=∆==-=∆⋅==∆=∆=∆=（）1K-⋅2.在101.325kPa 下，将150g,0℃的冰放入1kg,25℃的水中熔化，假设这是一个孤立系统，计算该过程的熵变。
已知0℃时冰的熔化热为11sm6020J molH-∆=⋅ ,水的比热容为114.184J Kg--⋅⋅。
解：{}33327311.3,m ,rev 122731506020J=50.210J181kg 250100025 4.184J=-104.510J 50.210150 4.1841000(25) 4.1840,11.3d p p Q Q Q Q t t t nC TnC Q S S S S TT+⎧⎫=⨯⨯⎨⎬⎩⎭=-⨯⨯⨯<⨯+⨯⨯+⨯-⨯==∆=∆+∆+∆=++⎰冰吸水放冰吸水放总冰水水冰全部熔化需吸热：℃水冷却到℃放热为：系统终态为的液水℃27311.3m 27325311d 50.210{4.184150[ln(27311.3)ln(273)] 4.1841000[ln(27311.3)ln(27325)]}J K 12.42J K273TTS ++--⨯∆=+⨯+-+⨯⨯+-+⋅=⋅⎰总3.10mol 理想气体从40℃冷却到20℃，同时体积从3250dm 变化到350d m ，如果该气体的定压摩尔热容为1129.20J Km ol--⋅⋅，求此过程的S ∆。
热学第六章课后习题答案
热学第六章课后习题答案第六章热学答案1．解：由致冷系数2122T T T A Q -==ε ()J T T AT Q 421221025.121102731000?=-?=-= 2．解：锅炉温度K T 4832732101=+=，暖气系统温度K T 333273602=+=，蓄水池温度K T 288273153=+=。
kg 0.1燃料燃烧放出的热量为1Q 热机的工作效率1212111T T Q Q Q A-=-==η，向制冷机做功)1(121T T Q A -=，热机向暖气系统放热分别为11212Q T T A Q Q =-=；设制冷机的制冷系数32343T T T A A Q A Q -=-==ε， A T T T T T T T T T A Q ?-?-=-+=3221213234)1(暖气系统得到热量为：112322112421Q T T T T T Q T T Q Q Q--+=+=1123231Q T T T T T ?-T -= cal 41049.115000483333288333288483?=--=3．解：（1）两个循环都工作与相同绝热线，且低温T 不变，故放热相同且都为2Q ，在第一个循环过程中221212111Q A Q Q Q T T +-=-=-=η，2122T T AT Q -=；在第二个循环过程中高温热源温度提高到3T 的循环过程中2223232111Q A Q Q Q T T +-=-=- =η，23222T T T A Q -=；因此23222122T T T A T T AT Q -=-=解得()()K T T A A T T 473173373800106.12733211223=-?+=-+=（2）效率增大为：3.424732731132=-=-=T T η ％4．解：热机效率1211T T Q A -≤，当取等号时1Q 最小，此时1211T T Q A -=， ()J T T AT T T A Q 552111211075.2502732502732502731005.11?=--++?=-=-=，热力学第一定律A Q Q -=12，当1Q 最小时，2Q 最小，J A Q Q 555121070.11005.11075.2?=?-?=-=J5 ．解：121T T -=η 4674.017273121=-+=-=ηT T 当η增加为 50 ％时，5605.017273'1=-+=T高温热源需要增加的温度为：△934675601'1=-=-=T T T K 6．解：将1Kg25℃的水制成-10℃需要提取的热量为：Q=80+×10+1×25=×105cal/kg 由212T T T -= ε此制冷机的制冷系数为卡诺制冷系数的31，故有()A QT T T 2212133=-==εε∴()21223T T AT Q -=每小时制冰为：()2123T T q AT q Q M -===()8.2226330818.4101.13106.3150026353=-Kg 7．证明：如图所示：封闭的曲线ABCDA 为任意可逆循环过程这一可逆循环过程经历的最高温度为m T ，最低温度为n T图中还表示出用一连串微小的可逆卡诺循环去代替这一循环。
马沛生 主编 化工热力学 第六章习题解答.
思考题：6-1 空气被压缩机绝热压缩后温度是否上升，为什么？ 6-2 为什么节流装置通常用于制冷和空调场合？ 6-3 请指出下列说法的不妥之处：① 不可逆过程中系统的熵只能增大不能减少。
② 系统经历一个不可逆循环后，系统的熵值必定增大。
③ 在相同的始末态之间经历不可逆过程的熵变必定大于可逆过程的熵变。
④ 如果始末态的熵值相等，则必定是绝热过程；如果熵值增加，则必定是吸热过程。
6-4 某封闭体系经历一可逆过程。
体系所做的功和排出的热量分别为15kJ 和5kJ 。
试问体系的熵变： （a ）是正？（b ）是负？（c ）可正可负？6-5 某封闭体系经历一不可逆过程。
体系所做的功为15kJ ，排出的热量为5kJ 。
试问体系的熵变： （a ）是正？（b ）是负？（c ）可正可负？6-6 某流体在稳流装置内经历一不可逆过程。
加给装置的功为25kJ ，从装置带走的热（即流体吸热）是10kJ 。
试问流体的熵变：（a ）是正？（b ）是负？（c ）可正可负？6-7 某流体在稳流装置内经历一个不可逆绝热过程，加给装置的功是24kJ ，从装置带走的热量（即流体吸热）是10kJ 。
试问流体的熵变： （a ）是正？（b ）是负？（c ）可正可负？6-8 热力学第二定律的各种表述都是等效的，试证明：违反了克劳休斯说法，则必定违反开尔文说法。
6-9 理想功和可逆功有什么区别？6-10 对没有熵产生的过程，其有效能损失是否必定为零？ 6-11 总结典型化工过程热力学分析。
习题6-1 压力为1.5MPa ，温度为320℃的水蒸气通过一根内径为75㎜的管子，以-13m s ⋅的速度进入透平机。
由透平机出来的乏气用内径为25㎜的管子引出，其压力为35kPa ，温度为80℃。
假定过程无热损失，试问透平机输出的功率为多少？【解】：查593K 和353K 过热水蒸气焓值，-113255.8kJ kg h =⋅，-122645.6kJ kg h =⋅ 由 3-13-11176.5cm g 0.1765m kg V =⋅=⋅313-124625 4.625m kg V cm g -=⋅=⋅进口截面积 ()22210.0750.00442m 44A D ππ==⨯=-11130.004420.0751kg s 0.1756u A m V ⨯===⋅、 m V A u V A u ==111222-122220.0751 4.6257.08m s0.254m V u A π⋅⨯===⋅⨯ -1212645.63255.8610.2kJ kg h h h ∆=-=-=-⋅忽略位能变化，则 0z ∆=()2223-1117.0831020.563kJ kg 22u -∆=-⨯=⋅212s q w m h u ⎛⎫+=∆+∆ ⎪⎝⎭()-10.0751610.220.56347.37kJ s 47.37kW s w =-+=-⋅=-6-2 有一水泵每小时从水井抽出1892kg 的水并泵入储水槽中，水井深61m ，储水槽的水位离地面18.3m ，水泵用功率为3.7KW 的电机驱动，在泵送水过程中，只耗用该电机功率的45％。
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第六章热力学基础作业新答案课件一补充题：(2)先等压压缩，W 2=P(V 2-V 1)=-8.1J对全过程，有 Q 2=W 2+∆E =-8.1J∆E=0 (T 1=T 2)对全过程 等容升压，W 3=0(1)等温过程, ∆E=0 12211111V V ln lnV R P V T V Q W ν===561001020ln 1.0131016.3J100-=-⨯⨯=⨯[补充题] 把P =1a tm ，V =100cm 3的氮气压缩到20cm 3，求若分别经历的是下列过程所需吸收的热量Q 、对外所做的功W 及内能增量,（1）等温压缩;（2）先等压压缩再等容升压回到初温。
（2）系统由状态b 沿曲线ba 返回状态a 时，系统的内能变化：204()ba ab E E J =-=-204(282)486()ba ba Q E W J ∴=∆+=-+-=-即系统放出热量486J6-22 64g 氧气的温度由0℃升至50℃，〔1〕保持体积不变；(2)保持压强不变。
在这两个过程中氧气各吸收了多少热量?各增加了多少内能？对外各做了多少功？解：（1）3.6458.31(500) 2.0810()322v m Q vC T J =∆=⨯⨯⨯-=⨯32.0810()E J ∆=⨯ W =0（2）3.64528.31(500) 2.9110()322p m Q vCT J +=∆=⨯⨯⨯-=⨯ 32.0810()E J ∆=⨯32(2.91 2.08)108.310()Q E J W -∆=-⨯==⨯6-24 一定量氢气在保持压强为4.00×510Pa 不变的情况下，温度由0．0 ℃ 升高到50．0℃时，吸收了6.0×104 J 的热量。
(1) 求氢气的量是多少摩尔?图6-24 习题6-21 图解 (2) 求氢气内能变化多少?(3) 氢气对外做了多少功?(4) 如果这氢气的体积保持不变而温度发生同样变化、它该吸收多少热量?解： （1）由,22p m i Q vCT v R T +=∆=∆ 得 422 6.01041.3(2)(52)8.3150Q v mol i R T ⨯⨯===+∆+⨯⨯（2）4,541.38.3150 4.291022V m i E vC T v R T J ∆=∆=⨯∆=⨯⨯⨯=⨯（3）44(6.0 4.29)101.7110A Q E J=-∆=-⨯=⨯ （4）44.2910Q E J =∆=⨯6-25 使一定质量的理想气体的状态按图6-24中的曲线沿箭头所示的方向发生变化，图线的BC 段是以P 轴和V 轴为渐近线的双曲线。
（1）已知气体在状态A时的温度A T ＝300K ，求气体在B ，C 和D 状态时的温度。
图2 （2）从A 到D 气体对外做的功总共是多少？解：（1）AB 为等压过程：20300600()10B B A A V T T K V ==⨯=BC 为等温过程：600(),C B T T K ==CD 为等压过程：20600300()40D D C C V TT K V ==⨯= （2）53353534021.01310(2010)1021.013102010ln 11.01310()ln ()2.8110((2040)102)0B AB BC C C A B A C D C B DB V P V V P V V V W J V W W P W ---=++⎡⎤⨯⨯⨯-⨯+=-++-==⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯-⨯⎢⎣⨯⎥⎦6-27、如图2所示，一定量的理想气体经历ACB 过程时吸热200J ，则经历ACBDA 过程时吸热又为多少？图6-25 习题6-25 图解 6-28 如图6—25为一循环过程的T —V 图线。
该循环的工质是ν mo1的理想气体。
其,V m C 和γ均已知且为常量。
已知a 点的温度为1T ，体积为1V ，b 点的体积为2V ，ca 为绝热过程。
求：(1) c 点的温度；(2) 循环的效率。
解： （1）c a 为绝热过程，11112r r a c a c V V T T T V V --⎛⎫⎛⎫== ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭（2）a b 等温过程，1a b T T T == 工质吸热211ln ab V vRT Q V W ==bc 为等容过程，工质放热为11..1.112()11r c V m b c V m V m bc T V vC T T vC T vC T T Q V -⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎢⎥=-=-=- ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦图6-30 习题6-29 图解 循环过程的效率112.21[1]11ln r V m bcab Q V V V R V Q C η-⎛⎫- ⎪⎝⎭=-=-6-30 1mol 氮气的循环过程如图6—30所示，ab 和cd 为绝热过程，bc 和da 为等体过程。
求：（1）a ，b ，c ，d 各状态的温度。
（2）循环效率η。
解： (1)由理想理想气体状态方程pV RT ν=得PV T R ν= a 状态温度5321.001032.810 3.9510()18.31a a p V Ta K R ν-⨯⨯⨯===⨯⨯b 状态的温度5323.181016.410 6.2810()18.31b b b p V T K R ν-⨯⨯===⨯⨯ C 状态的温度53241016.4107.8910()18.31c c c PV T K R ν-⨯⨯⨯===⨯⨯ d 状态的温度5321.261032.810 4.9710()18.31d d d P V T K R ν-⨯⨯⨯===⨯⨯ （2）根据热力学第一定律,d a → 为等体过程：,||()v m d a Q C T T ν=-放b c →为等体过程：,()v m c b Q C T T ν=-吸(2) ∴循环效率||1Q W Q Q η==-放吸吸136.65%d a c bT T T T -=-=- 6-31如图6—26表示一氮气循环过程，求一次循环过程气体对外做的功和循环效率。
解： 如图6—26所示，完成一次循环过程气体对外所做的功为矩形abcd 的面积：即：35(51)10(105)102000W J J -=-⨯⨯-⨯= 或：()()ab cd a b a c d c W W W p V V p V V =+=-+-53531010(51)10510(15)10J --⎡⎤=⨯⨯-⨯+⨯-⨯⎣⎦2000J = 循环过程中氮气吸收的热量ab da Q Q Q =+吸 由理想气体状态方程PV PV RT T Rγγ==得 、、()()p m b b a a ab p m b b a a c PV P V Q c PV P V R R R γγγ∴=-=- 、、()()V m a a d d da V m a a d d c P V P V Q c P V P V R R R γγγ∴=-=-图6-27 习题6-31 图解、、2000()()p mv m ab da b b a a a a d d W c c Q Q PV P V P V P V R Rη∴==+-+-5353535320007522(10105101010110)(1010110510110)R RR R----=⨯⨯⨯-⨯⨯⨯+⨯⨯⨯-⨯⨯⨯200013.1%15250==6-32 图6—27所示为1mol 单原子理想气体经历的循环过程，其中ab为等温线，若1V ，2V 已知，求循环的效率。
解： 设ab 等温线的温度为T ，b 点的压强：2b RTp V =；12c bV V T T= ；b T T =12c V T T V =；21ln ab V Q Wab RT V ==c a→为等体过程121,22333()()()222ca v m a c c V V V Q C T T R T T R T T RT V V ν-=-=-=-=b c→为等压过程121,22()555||()()()222bc p m b c c V V V Q C T T R T T R T T RT V V ν-=-=-=-=ab ca Q Q Q =+吸221123ln 2V V V Q RT RTV V -∴=+吸212212212121()5ln ||21133ln ln 2V V V RT Q V V WV V V V Q Q RT RT V V V η-+∴==-=-=-++放吸吸循环效率6-33、一台冰箱工作时，其冷冻室中的温度为—10℃，室温为15℃。
若按理想卡诺致冷循环计算，则此致冷机每消耗310J 的功，可以从冷冻室中吸出多少热量？6-34 一台家用冰箱，放在气温为300K 的房间内，做一盘—13℃的冰块需从冷冻室取走52.0910J ⨯的热量。
设冰箱为理想卡诺致冷机。
（1）做一盘冰块所需要的功是多少？ （2）若此冰箱能以22.0910/J s ⨯的速率取出热量，求所要求的电功率是多少瓦？做冰块需多少时间？解： 1）因为卡诺致冷机的制冷系数212T e T T=-，做一盘冰块所需要的功是：54122300(13273)2.09103.2210()13273Q T T Q J e W T ---+===-∴=⨯⨯⨯+外吸吸 （2）取走52.0910J ⨯的热量所需用的时间为：5322.091010()2.0910/Jt S J S⨯==⨯433.221032.2()10p W W t ⨯∴=∆==所要求的功率6-23 l 0g 氦气吸收103 J 的热量时压强未发生变化，它原来的温度是300K ，最后的温度是多少？解： 由.212()2p m M i Q vC T R T T μ+=∆=⨯-得332132210410300319(2)(32)8.311010Q T T K i RM μ--⨯⨯⨯=+=+=++⨯⨯⨯6-24 3 mol 氧气在压强为2atm 时体积为40L 。
先将它绝热压缩到一半体积，接着再令它等温膨胀到原体积。
(1) 求这—过程的最大压强和最高温度； (2) 求这一过程中氧气吸收的热量、对外做的功以及内能的变化。
解： （1）最大压强和最高温度出现在绝热过程的终态1.4112(/)2(40/20) 5.28p p V V atmγ==⨯= 5322 5.28 1.01310201042938.31p V T KvR -⨯⨯⨯⨯===⨯（2）3122400ln 38.31429ln7.411020VQ vRT J V=+=⨯⨯⨯=⨯11122221()ln 1V p V p V vRT V W γ-+-=2140(240 5.2820) 1.0131038.31429ln 1.4120=⨯-⨯⨯⨯+⨯⨯⨯-30.9310J=⨯33(7.410.93)10 6.4810E Q JW ∆==⨯=⨯--6-26 一定量氢气在保持压强为 4.00×510Pa 不变的情况下，温度由0．0 ℃ 升高到50．0℃时，吸收了6.0×104 J 的热量。