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1、第八章 热力学第一和第二定律思考题8-13 强光照射物体，可以使物体的温度上升，导致物体内能的改变。试问这一过程属于热量传递还是广义的做功。8-14 储气瓶中的二氧化碳急速喷出，瓶口处会出现固态的二氧化碳-干冰。为什么？8-15 日常生活中有“摩擦生热”的提法，从物理上讲正确的表述是什么？8-16 有人说：只有温度改变时，才有吸热或放热现象。这种说法正确吗？试举例说明之。8-17 微元dW、dQ和dU与具体微元过程有关吗？微元呢？8-18 参考8.4关于开尔文表述与克劳修斯表述等价性的证明，试用反证法证明卡诺循环与克劳修斯表述的等价性。8-19 等温膨胀过程的熵变大于零，有人说这表明此过程是不
2、可逆的过程。这种说法正确吗？8-20 基于克劳修斯表述证明两条绝热线不可能相交。8-21 定义状态量焓H=U+pV。 对准静态且只有压强做功的过程，证明dH=Tds+Vdp，并说明该量在等压过程中的物理意义。8-22报载，一小孩在夏季午睡时，由于长时间压着一个一次性打火机，导致打火机破裂，其皮肤轻度冻伤。试思考其中的物理原因。8-23 一般来说，物体吸热（放热）温度上升（下降），其热容量为正值。但是对于自引力系统，热容量可能取负值。试以第七章例7.3为例说明之。习题8-1 某一定量氧气原处于压强P1=120atm、体积V1=1.0L、温度t1=27摄氏度的状态，经（1）绝热膨胀，（2）等温膨胀
3、，（3）自由膨胀，体积增至V2=5.0L。求这三个过程中气体对外做功及末状态压力值。解：氧气的（1）绝热膨胀：（2）等温过程：（3）自由膨胀，T不变 W=08-2 将418.6J的热量传给标准态下的5.0010-3kg的氢气Cv,m=20.331J/(mol.k)(1) 若体积不变，这热量变为什么？氢气的温度变为多少？(2) 若温度不变，这热量变为什么？氢气的压强及体积变为多少?(3) 若压强不变，这热量变为什么？氢气的温度和体积变为多少？解：（1）V不变（2）T不变（3）P不变 计算结果是因为Cp和Cv近似取值，若取实验值 可得：8-3有20.0L的氢气，温度为27摄氏度，压强为P=1.25
4、105pa。设氢气经（1）等温过程；（2）先等压后绝热过程；（3）先绝热后等压；（4）先等压后等体变化到体积为40.0L，温度为27摄氏度的状态，试计算内能增量、对外做功和外界传给氢气的热量。解：（1） 等温过程（2） 先等压后绝热（如图），因为绝热过程中，其中 （3） 先绝热后等压（4） 先等压后等容8-4 如图8-4图所示，使一系统沿路径ACB从状态A变到状态B时，这系统吸收335J的热量，对外做了126J的功。（1）如果这系统经路径ADB 做功42J，系统将吸收多少热量？（2）要使系统沿曲线从状态B回到状态A，外界需对系统做功84J，该系统是吸收还是放出热量？其数量是多少？（3）如果UD
5、-UA=40J，试求沿AD及DB各吸收热量多少？解：热力学第一定律 题8-4 图（1） 热力学第一定律已知系统对外界做功系统内能改变（2） 系统从B沿曲线到A对外界做功（3） 系统内能改变 8-5 题8-5图为一理想气体的可逆循环，其中MN为等温线，NK为绝热线。请在表中填写各分过程中各增量函数的符号（+表示增加，-表示减少，0表示不变）解：（1）等压膨胀 （2）等容过程 题8-5图（3）等温过程 （4）绝热过程 过程QWUTS等压过程KL+等容过程LM-0-等温过程MN-00-绝热过程NK0-+08-6 题8-6所表示的是理想的迪赛尔内燃机的工作循环，它由两条绝热线ab.cd和一条等压线da
6、组成，求其热机效率。解： 8-7 1mol单原子理想气体进行如题8-7 图所示的循环过程，其中A-B为等温过程，B-C为等压过程，C-A为等体过程。已知 VA=3.00L，VB=6.00L，求循环的热效率。解：Q A到B过程吸热过程： C到A过程吸热： B到C过程放热： 8-8 有一动力暖气装置如下图所示，热机从温度为t1 的锅炉内吸收热，对外做功带动一热机，制冷机自温度为t3的水池中吸热传给暖气系统t2,此暖气系统同时作为热机的冷却器。若t1=210摄氏度，t2=60摄氏度，t3=15摄氏度，煤的燃烧值为H=2.09 107J/kg,回锅炉每燃烧1.0kg的煤，暖气中的水得到的热量Q是多少？
7、（设两部机器都作卡诺可逆循环）Q1Q3Q2Q2解：由图知 8-9 试求1kg的水在1atm下进行如下过程的熵变已知 在1atm下水的溶解热是3.33KJ/kg，汽化热是2 256KJ/kg，比定压热容是4.2KJ/(Kg.k);（1）100摄氏度的水蒸气化为100摄氏度的水蒸气；（2）0摄氏度的水转化为100摄氏度的水蒸气；（3）水结成冰的过程中的熵变。解：（1）1atm=1.03105pa（2）O摄氏度的水升温至100摄氏度水的过程，可以设计为在一个大气压下的等压准静态过程：（3）水结成冰的过程视为等温准静态过程：8-10 1mol氧气原处于 标准状态，经（1）准静态等温过程体积膨胀至4倍；
8、（2）先经准静态等压过程体积膨胀至4倍，然后再经等体冷却至（1）中达到的末态，分别计算在这两个过程中熵的增量。解：解法1 g解法2把熵作为状态参量的函数表达式推导出来，再将初末两态的参量带入，从而算熵变。题中A、B态在同一条等温线上，且体积之比为1：4的 一摩尔氧原子，所以得： 8-11 将1.0mol的氢气和1.0mol的氮气装在相邻的两个容器中，其压强和温度均为P和T，如果把两个容器连通，使氢气和氮气相互混合，求总熵变。解： 根据可加性，可分别求得氢气、氮气的熵变，再求得其和；氢、氮气分子混合前、后温度相同。氢气初态（P、T、V）末态（P1、T、2V）在初末状态之间设计准静态等温过程求氢气熵变： 同理氮气总熵变： 8-12 推导理想气体的宏观熵变的表示式解：理想气体准静态过程：
