第9章热力学(习题答案).doc

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1、第9章热力学基础一.基本要求1.理解平衡态、准静态过程的概念。2.掌握内能、功和热量的概念。3.掌握热力学第一定律，能熟练地分析、计算理想气体在各等值过程中及绝热过程中的功、热量和内能的改变量。4.掌握循环及卡诺循环的概念，能熟练地计算循环及卡诺循环的效率。5.了解可逆过程与不可逆过程的概念。6.解热力学第二定律的两种表述，了解两种表述的等价性。7.理解熵的概念，了解热力学第二定律的统计意义及无序性。二.内容提要1.内能功热量内能从热力学观点来看，内能是系统的态函数，它由系统的态参量单值决定。对于理想气体，其内能E仅为温度T的函数，即当温度变化ΔT时，内

2、能的变化功热学中的功与力学中的功在概念上没有差别，但热学中的作功过程必有系统边界的移动。在热学中，功是过程量，在过程初、末状态相同的情况下，过程不同，系统作的功A也不相同。系统膨胀作功的一般算式为在p—V图上，系统对外作的功与过程曲线下方的面积等值。热量热量是系统在热传递过程中传递能量的量度。热量也是过程量，其大小不仅与过程、的初、末状态有关，而且也与系统所经历的过程有关。2.热力学第一定律系统从外界吸收的热量，一部分用于增加内能，一部分用于对外作功，即热力学第一定律的微分式为3.热力学第一定律的应用——几种过程的A、Q、ΔE的计算公式（1）等体过程体积

3、不变的过程，其特征是体积V=常量；其过程方程为在等体过程中，系统不对外作功，即。等体过程中系统吸收的热量与系统内能的增量相等，即(2)等压过程压强不变的过程，其特点是压强p=常量；过程方程为在等压过程中，系统对外做的功系统吸收的热量式中为等压摩尔热容。（3）等温过程温度不变的过程，其特点是温度T=常量；其过程方程为pV=常量在等温过程中，系统内能无变化，即（4）绝热过程不与外界交换热量的过程，其特点是dQ=0，其过程方程pVγ=常量在绝热过程中，系统对外做的功等于系统内能的减少，即7.循环过程系统从某一状态出发，经过一系列状态变化后又回到了初始状态的整个

4、变化过程。其特点是内能变化为零，即在循环过程中，系统吸收的净热量（吸收热量与放出热量之差。注意这里及以后的均指绝对值）与系统对外做的净功（系统对外作的功与外界对系统作的功之差）相等，即若循环沿过程曲线的顺时针方向进行(称为热循环)，则其效率8.卡诺循环由两个等温过程和两个绝热过程组成的循环，其效率习题9-1有两个相同的容器，容积固定不变，一个盛有氦气，另一个盛有氢气（看成刚性分子的理想气体），它们的温度和压强都相等，现将5J的热量都传给氢气，使氢气温度升高，如果使氦气也升高同样的温度，则应向氦气传递的热量是：（A）6J（B）5J（C）3J（D）2J[]9

5、-2一定量的某种理想气体起使温度为T，体积为V，该气体在下面循环过程中经过下列三个平衡过程：（1）绝热膨胀到体积为2V，（2）等容变化使温度恢复为T，（3）等温压缩到原来体积V，则此整个循环过程中（A）气体向外界放热。（B）气体对外作正功。（C）气体内能增加。（D）气体内能减少。[]9-3一定量的理想气体经历acb过程时吸热200J，则经历acbda过程时吸热为P（×105Pa）ad4c1ebO14V（×10-3m3）（A）-1200J（B）-1000J（C）-700J（D）1000J[]9-4一定质量的理想气体完成一个循环过程，此过程在V—T图中用图线

6、1231描写，该气体在循环过程中吸热、放热的情况是（A）在12、31过程吸热，在23过程放热。（B）在23过程吸热，在12，31过程放热。（C）在12过程吸热，在23，31过程放热。（D）在23，31过程吸热，在12过程放热。[]VP32b①1aca′②OTOT题9-4图题9-5图9-5一定量的理想气体分别由初态a经1过程ab和由初态a′经2过程a′cb到达相同的终状态b，如P—T图所示，则两过程中气体从外界吸收的热量Q1、Q2的关系为（Ａ）Q1＜0，Q1＞Q2（B）Q1＞0，Q1＞Q2（C）Q1＜0，Q1＜Q2（D）Q1＞0，Q1＜Q2　　　　　　　　

7、［　　］9-8设高温热源的热力学温度是低温热源的热力学温度的n倍，则理想气体在一次卡诺循环中，传给低温热源的热量是从高温热源吸取的热量的（A）n倍（B）n-1倍（C）倍（D）倍　　［　　］PBCC′ADD′OV9-10如图所示的两个卡诺循环，第一个沿A、B、C、D、A进行，第二个沿A、B、C/、D/、A进行，这两个循环的效率h1和h2的关系及这两个循环所作的净功A1和A2的关系是（A）h1=h2，A1=A2　　（B）h1＞h2，A1=A2（C）h1=h2，A１＞A2（D）h1=h2，A１＜A2　　　［　　］PPadbecfOVOV图(1)图(2)9-14

8、一定量的理想气体，分别经历如图（1）所示的abc过程，（图中虚线ac为等温线），