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1、第六章热力学习题解答 大学基础物理教程16-1 某一热力学系统经历一个过程后，吸收了 的热量，并对环境做功 ,则系统40J30J的内能（ ） 。（ ）减少了 （ ）增加了 （ ）减少了 （ ）增加了 A10JB1C7JD7解：由热力学第一定律 可得QEW故选43=0JE6-2 对于理想气体系统来说，在下列过程中，哪个过程中系统所吸收的热量、内能的增量和对外做功三者均为负值（ ）？（ ）等容降压过程 （ ）等温膨胀过程（ ）绝热膨胀过程（ ）等压压缩过程 ABCD解：等容过程不做功，故 不正确； 等温过程内能不变，故 不正确；绝热过程与AB外界不交换热量，故 不正确；C对于等压压缩过程：体积减小
2、，系统对外界做负功，表现为外界对系统做功；易知压缩过程温度降低，则内能减少；等压过程 ，温度降低，则必放热。故选pQT6-3 系统分别经过等压过程和等体过程，如果两过程中的温度增加值相等，那么（ ） 。（ ）等压过程吸收的热量小于等体过程吸收的热量 A（ ）等压过程吸收的热量等于等体过程吸收的热量B（ ）等压过程吸收的热量大于等体过程吸收的热量C（ ）无法确定 D解：等压过程吸收的热量 ；等容过程吸收的热量 ,由于pQCTVQCT，故选Vp6-4 一台工作于温度分别为 和 的高温热源与低温热源之间的卡诺热机，327每经历一次循环吸热 ，则对外界做功（ ） 。20J（ ） （ ） （ ） （ ）
3、 AJB1C40JD50J解：卡诺热机循环效率 ,则 ，故选31=-=62TWQ、 WB6-5 系统从外界获得的能量，一部分用来 ，另一部分用来对外界做功。解：详见热力学第一定律6-6 空气压缩机在一次压缩过程中，活塞对气缸内的气体做功为 ，同时气体4210J的内能增加了 。试问：此压缩过程中，气体 （填“吸收”或“放41.50J出” ）的热量等于 。解：由热力学第一定律 可得QEW4441.50(21)0.5J负号表示放出热量。6-7 一定量的空气，吸收了 的热量，并保持在 的压强下膨胀，320J5.3Pa第六章热力学习题解答 大学基础物理教程2体积从 增加到 ，空气对外做功为 ，内能改变量
4、为 231.0m23.01。解：等压过程系统对外做功为 522321(.01.)JpWV） =. .01由热力学第一定律 可得QEW3 2.9.10JQ6-8 一定质量某理想气体在正循环过程从高温热源吸收了 的热量，同时向低温J热源放出了 的热量，则该正循环的效率为 。80J解：循环效率公式 122180=-%6-9 如图，在系统从状态 A 沿 ABC 变化到状态 C 的过程中，外界有 428 J 的热量传递给系统，同时系统对外界做功 128 J。当系统从状态 C 沿另一曲线 CA 返回到状态 A 时，外界对系统做功 69 J，则此过程中系统是吸热还是放热？传递的热量是多少？解：对 过程应用热
5、力学第一定律 ，即ABCABC()ABQEW,则 ；对 过程应用热力学第一定律428()128E()30JCAE得 即放出CACQWCA)30(69)3J热量。369J6-10 一压强为 ,体积为 的氧气自 加热到 ，问：51.0Pa31.0m0C10（1）当压强不变时，需要多少热量？当体积不变时，需要多少热量？（2）在等压和等体过程中各作了多少功？解：（1）压强不变，即等压过程：对初状态应用理想气体状态方程 ,代入11pVRT到中，得p()2iQRT习题 6-9 图第六章热力学习题解答 大学基础物理教程3531p 1.0.105()() ()1022272pViiQRTRT .8J体积不变时
6、，即等体过程：对初状态应用理想气体状态方程 ,代入到11pVRT中，得V2iRT531.01.0519.6J272piiQ（2）等体过程，系统对外不做功，即 ；JW等压过程：内能的变化量 ,由热力学第一定律可得9.6iERT1289.63.4JWE6-11 某一容器中装有单原子分子理想气体，在等压膨胀时，吸收了 的热量，3210J求气体内能的变化和对外做的功。解:单原子理想气体自由度 ，等压过程3ip 5()iQCTRT代入理想气体内能增量公式 可得2iERT33p2210.J5iEQ由热力学第一定律 得W332210.8.01JQ6-12 的理想气体在 时，从 等温压缩到 ，求气体所做2mo
7、l30K34mm的功和放出的热量？解：等温过程： ；E 3211ln8.0ln6.90J4TVR6-13 质量为 的氧气，其温度由 升高到 ，问在等体、等压、绝热0.32kg306K三种不同情况下，其内能的变化各是多少？解：内能是状态量，仅与初、末状态有关，与过程无关，所以等体、等压和绝热三种情况下，内能的变化量相同，均为 43.258.160.271J210miERTM6-14 两个相同的刚性容器，一个盛有氢气，一个盛有氦气（均视为刚性分子理想气体），开始时它们的压强和温度都相同，现将 热量传给氦气，使之升高到一定的温度。若使3J氢气也升高同样的温度，则向氢气传递的热量是多少？解：由理想气体
8、状态方程 可知，初始压强、温度相同，体积也相同，则两种pVRT气体的摩尔数相同。升高相同的温度，则温度的变化量相同。容器是刚性，所以变过过程第六章热力学习题解答 大学基础物理教程4是等容变化。等容过程： 。摩尔数相同，升高到相同的温度，则吸收的热量之比V2iQERT为自由度之比，即 ， ，则2eH53JHe25JHQ6-15 有人说，因为在循环过程中，系统对外所做的总功在数值上等于 图上封闭pV曲线所包围的面积，所以封闭曲线的面积越大，循环效率越高，对吗？为什么？解：不对。由热机效率的定义式 可知，效率不仅与做功多少有关，还与吸收的WQ、热量有关，封闭面积大只表明系统的净功多。6-16 一卡诺
9、热机，其高温热源的温度是 ，每一循环从高温热源吸收 ，并向40K10J低温热源放热 。求：（1）低温热源的温度；（2）此循环的热机的效率。80J解：卡诺热机循环效率 22211840TT从上式可知， ,23KT0%6-17 一卡诺热机的低温热源温度为 ，效率为 ，若要将其效率提高到 ，7C40%50%问高温热源的温度应提高多少？解：由 得原高温热源的温度为21-=T80467K.时对应的高温热源的温度为50%21 50.T高温热源应提高的温度为 647=936-18 有一蒸气机，其高温热源和低温热源的温度分别为 和 。问蒸汽机在60K3理论上所能达到的最高循环效率是多少？若热机的实际循环效率仅
10、为所求得最高循环效率的 ，而它需要的输入功率（即工作物质传递给蒸气机的功率）为 ，问每小20% 65.10W时应给它加煤多少？（设煤完全燃烧，且每千克煤完全燃烧时的发热量为 ）7J解：最高理论效率可用卡诺热机的效率来估算2130=.5%6T实际效率 05设每小时需要煤 ，则有kgx761.0130解得 645.9kg%6-19 等温膨胀过程，系统吸收的热量全部用来做功，这和热力学第二定律有没有矛盾？第六章热力学习题解答 大学基础物理教程5为什么？解：没有矛盾。因为热力学第二定律指出的是：在不引起其他变化的前提下，功可以全部转为热，热不能全部转化为功。如果取消“不引起其他变化的限制 ”，热是可以
11、全部转变为功的。等温膨胀过程，系统所吸收的热量虽然全部用来对外做功了，但在此过程中，系统状态发生了变化。6-20 某种理想气体，首先被等容冷却，然后再等压膨胀，使气体温度回到初始2mol温度。假设经历这两个过程后，气体压强只有原来压强的 ，试求该气体的熵变。1/3解：根据题意可设初始状态（ ） ，中间状态（即等容的终态） （ ） ，11pVT、 212pVT、末状态（ ） 。根据熵变定义式 可得21pVT、 NNMdQST等容过程： 2211 2212 11dlnlTTiRpQiiS Rln3i等压过程： 311222 1123 22()dd()ln()lnTTTiRTpQiiS RR()ln3i则总的熵变 112l8.1l.3JKSR
