最新中国石油大学(华东)大学物理2-1第八章习题答案

习题 8

8-1．选择题

1．一定量的理想气体，分别经历习题8-1(1)(a) 图所示的abc 过程(图中虚线ac 为等温线)和习题8-1(1)(b) 图所示的def 过程(图中虚线df 为绝热线)，试判断这两过程是吸热还是放热（ ）

(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

2．如习题8-1(2) 图所示，一定量的理想气体从体积V 1膨胀到体积V 2分别经历的过程是：A-B 等压过程；A-C 等温过程； A-D 绝热过程。其中,吸热最多的过程（ ）

(A) A-B (B) A-C

(C) A-D

(D) 既是A-B ，也是A-C ，两者一样多

3．用公式E =νC V ，m T (式中C V ，m 为定容摩尔热容量，ν为气体的物质的量)计算理想气体内能增量时，此式( )

(A) 只适用于准静态的等容过程 (B) 只适用于一切等容过程

(C) 只适用于一切准静态过程 (D) 适用于一切始末态为平衡态的过程

4．要使高温热源的温度T 1升高ΔT ，或使低温热源的温度T 2降低同样的ΔT 值，这两种方法分别可使卡诺循环的效率升高Δ1和Δ2。两者相比有（ ）

(A) Δ1>Δ2 (B) Δ1<Δ2

(C) Δ1= Δ2 (D) 无法确定哪个大

5. 理想气体卡诺循环过程的两条绝热线下的面积大小(如习题8-1(5)图中阴影所示)分别为S 1和S 2，则两者的大小关系是（ ）

(A) S 1 > S 2 (B) S 1 = S 2 (C) S 1 < S 2 (D) 无法确定 6. 热力学第一定律表明（ ）

(A) 系统对外做的功不可能大于系统从外界吸收的热量 (B) 系统内能的增量等于系统从外界吸收的热量

(C) 不可能存在这样的循环过程，在此循环过程中，外界对系统做的功不等于系统传给外界的热量 (D) 热机的效率不可能等于1 7. 根据热力学第二定律可知（ ）

(A) 功可以全部转换为热，但热不能全部转换为功

(B) 热可以从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体 (C) 不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程 (D) 一切宏观的自发过程都是不可逆的 8.不可逆过程是（ ） (A) 不能反向进行的过程

(B) 系统不能回复到初始状态的过程 (C) 有摩擦存在的过程或者非准静态过程 (D) 外界有变化的过程

习题8-1(1)图

习题8-1(2)图

习题8-1(5)图

9. 关于热功转换和热量传递过程，有下列叙述： (1) 功可以完全变为热量，热量不可以完全变为功 (2) 一切热机的效率都只能小于1 (3) 热量不能从低温物体向高温物体传递 (4) 热量从高温物体向低温物体的传递是不可逆的 以上这些叙述中正确的是（ ） (A) 只有(2)，(4)正确 (B) 只有(2)，(3)，(4)正确 (C) 只有(1)，(3)，(4)正确 (D) 全部正确 8-2．填空题

1．一定量的理想气体处于热动平衡状态时，此热力学系统的不随时间变化的三个宏观量是 ，而随时间变化的微观是 。

2．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416J ，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582J 。由此可知，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作的功为 。

3．同一种理想气体的定压摩尔热容C p ，m 大于定容摩尔热容C V ，m , 其原因是 。

4．常温常压下一定量的某种理想气体(视为刚性分子，自由度为i )，在等压过程中吸热为Q ，对外作功为A , 内能增加为∆E ， 则A Q

= ，E Q

= 。

5．习题8-2(5)图所示的卡诺循环中:(1)abcda ，(2)dcefd ，(3)abefa 的效率分别为 、 和 。

6．某卡诺致冷机的低温热源温度为T 2=300K ，高温热源温度为T 1=450K ，每一循环从低温热源吸热Q 2=400J ，已知该致冷机的致冷系数为22

12

Q T A

T T =- (其中

A 为外界对系统做的功)，则每一循环中外界必须做功为功为 。 7．有物质的量相同的三种气体：H e 、N 2、CO 2 (均视为刚性分子的理想气体)，它们从相同的初态出发，都经历等容吸热过程，若吸取相同的热量， 则：

(1) 三者的温度升高 ；(相同或不同) (2) 三者压强的增加 ； (相同或不同)

8．由绝热材料包围的容器被隔板隔为两半，左边是理想气体，右边是真空。如果把隔板撤去，气体将进行自由膨胀过程，达到平衡后气体的温度_________(升高、降低或不变)，气体的熵___________(增加、减小或不变)。 答案： 8-1．选择题

1.A ；

2. A ；

3. D ；

4. B ；

5. B ；6 .C ；7. D ；8 .C ；9. A 8-2．填空题

1． 温度，压强，体积；每个微观粒子的运动状态 2． 166J

3．在等压升温过程中气体要膨胀而作功，所以要比气体等体升温过程多吸收一部分热量 4．

22i +, 2

i i +

习题8-2(5)图

5． 13，12，23

6． 200J 7． 不同，不同 8． 不变，增加

8-3．一定量的理想气体，其体积和压强依照V =/a p 的规律变化，其中a 为已知常数。试求： (1)气体从体积V 1膨胀到V 2所作的功；

(2)体积为V 1时的温度T 1与体积为V 2时的温度T 2之比。

解：

⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛-===⎰

⎰21222112

1

21

V V a dv v a pdv A v v v V （2）由状态方程 RT M

m

PV =

得 22

1122121212

21

, p V P V a a T T R RV R RV T V T V γγγγ====

∴=

8-4. 0.02kg 的氦气(视为理想气体)，温度由17℃升为27℃，假设在升温过程中 (1)体积保持

不变；(2)压强保持不变；(3)不与外界交换热量。试分别求出气体内能的改变，吸收的热量，外界对气体所作的功。

解:氦气为单原子分子理想气体，i =3 (1)定容过程，V=常量，A=0 据Q=ΔE+ A 可知 J T T C M

E Q V 623)(m

12m =-=

=，∆ (2)定压过程，P=常量，

J 1004.1)(m

312m ⨯=-=

T T C M

Q P ， ΔE 与（1）同

417J A Q E =-∆=

外界对气体所做的功为：A '=-A=-417J

（3）Q=0，ΔE 与（1）同

气体对外界做功：623J A E =-∆=- 外界对气体所做的功为：A’=-A=623J.

8-5．如习题8-5图所示，C 是固定的绝热壁，D 是可动活塞，C ，D 将容器分成A ，B 两部分。开始时A ，B 两室中各装入同种类的理想气体，它们的温度T ，体积V ，压强P 均相同，并与大气压强平衡。