大学物理---第六章练习答案

大学物理---第六章练习答案

第六章 热力学基础

练 习 一

一. 选择题

1. 一绝热容器被隔板分成两半，一半是真空，另一半是理想气体，若把隔板抽出，气体将进行自由膨胀，达到平衡后（ A ） (A) 温度

不

变

，

熵

增

加

；

(B) 温度升高，熵增加；

(C)

温度降低，熵增加；

(D) 温度不变，熵不变。 2. 对于理想气体系统来说，在下列过程中，哪个过程系统所吸收的热量、内能的增量和对外作做的功三者均为负值。（ C ） (A) 等容降压过程； (B) 等温膨胀过程； (C) 等压压缩过程； (D) 绝热膨胀过程。 3. 一定量的理想气体，分别经历如图1(1)所示的abc 过程(图中虚线

ac 为等温线)和图1(2)所示的def 过程(图中虚线df 为绝热线) 。 判断这两过程是吸热还是

p

p

V V

O O a

b

c (1)

(2) d

e f

图

放热：（ A ）

(A) abc 过程吸热，def 过程放热； (B) abc 过程放热，def 过程吸热； (C) abc 过程def 过程都吸热； (D) abc 过程def 过程都放热。

4. 如图2，一定量的理想气体，由平衡状态A 变到平衡状态B(A

p =B

p )，则无论

经过的是什么过程，系统必然（ B ）

(A) 对外做正功； (B) 内能增加；

(C) 从外界吸热； (D) 向外界放热。 二.填空题

1. 一定量的理想气体处于热动平衡状态时，此热力学系统不随时间变化的三个宏观量是P V T ，而随时间变化的微观量是每个分子的状态量。

2. 一定量的单原子分子理想气体在等温过程

中，外界对它做功为200J ，则该过程中需吸热__-200__ ___J 。

3. 一定量的某种理想气体在某个热力学

· · O

A B V

p

图.

过程中，外界对系统做功240J ，气体向外界放热620J ，则气体的内能 减少，(填增加或减少)，2

1

E

E -= -380 J 。

4. 处于平衡态A 的热力学系统，若经准静态等容过程变到平衡态B ，将从外界吸热416 J ，若经准静态等压过程变到与平衡态B 有相同温度的平衡态C ，将从外界吸热582 J ，所以，从平衡态A 变到平衡态C 的准静态等压过程中系统对外界所做的功为 582-416=166J 。 三.计算题

1. 一定量氢气在保持压强为4.00×5

10Pa 不变的

情况下，温度由0 ℃ 升高到50．0℃时，吸收了6.0×104

J 的热量。

(1) 求氢气的摩尔数? (2) 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,2

2

p m i Q vC T v

R T +=∆=∆ 得

4

22 6.01041.3(2)(52)8.3150

Q v mol

i R T ⨯⨯===+∆+⨯⨯

图3

（2

）

4,5

41.38.3150 4.291022

V m i E vC T v R T J

∆=∆=⨯∆=⨯⨯⨯=⨯

（3）4

4(6.0 4.29)10

1.7110A Q E J

=-∆=-⨯=⨯

（4）4

4.2910Q E J =∆=⨯

2. 一定量的理想气体，其体积和压强依照

V

=P

其中a 为常数，试求：(1) 气

体从体积1

V 膨胀到2

V 所做的功；(2)体积为1

V 时的温度1

T 与体积为2

V 时的温度2

T 之比。

(1)：⎰⎰⎪⎪⎭⎫

⎝⎛-===2

1

2

1

2122211V V V V V V a dV V a PdV W

(2):

1

11nRT V P =

1

2

21V V T T =

3. 一热力学系统由如图3所示的状态a 沿acb 过程到达状态b 时，吸收了560J 的热量，对外做了356J 的功。

(1) 如果它沿adb 过程到达状态b 时，对外做了220J 的功，它吸收了多少热量? (2) 当它由状态b 沿曲线ba 返回状态a 时，外界对它做了282J 的功，它将吸收多少热量？是真吸了热，还是放了热?

解： 根据热力学第一定律 Q E W

=+V

（1）∵a 沿acb 过程达到状态b ，系统的内能

变化是： 560356204ab

acb

acb

E Q W

J J J

=-=-=V

由于内能是状态系数，与系统所经过的过程无关

∴系统由a 沿acb 过程到达状态b 时204ab

E J

=V

系统吸收的热量是：204220424ab

acb Q E W J J J

=+=+=V

（2）系统由状态b 沿曲线ba 返回状态a 时，

系统的内能变化：204ba

ab E

E J

=-=-V V

[]204(282)486ba ba Q W J J

∴+=-+-=-

即系统放出热量486J

第六章 热力学基础