大学物理(下) no.11作业解析

大学物理(下) no.11作业解析

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1、《大学物理》作业No.11热力学第一定律一、选择题1.置于容器内的气体,如果气体内各处压强相等,或气体内各处温度相同,则这两种情况下气体的状态[B](A)一定都是平衡态。(B)不一定都是平衡态。(C)前者一定是平衡态,后者一定不是平衡态。(D)后者一定是平衡态,前者一定不是平衡态。解:气体内各处压强相等或温度相等,都不一定是平衡态。2.一定量的理想气体,开始时处于压强、体积、温度分别为、、的平衡态,后来变到压强、体积、温度分别为、、的终态,若已知,且,则以下各种说法中正确的是:[D](A)不论经历的是什么过程,气体对外所作的净功一定为正值。(B)不论经历的是什么过程,气体从外界所吸的净热量

2、一定为正值。(C)若气体从始态变到终态经历的是等温过程,则气体吸收的热量最少。(D)如果不给定气体所经历的是什么过程,则气体在过程中对外所作的净功和从外界吸热的正负皆无法判断。解:只适用于准静态过程,对于任意过程,无法只根据,判断A和Q的正负。3.一定量的理想气体,经历某过程后,它的温度升高了。则根据热力学定律可以断定:(1)该理想气体系统在此过程中吸了热。(2)在此过程中外界对该理想气体系统作了正功。(3)该理想气体系统的内能增加了。(4)在此过程中理想气体系统既从外界吸了热,又对外作了正功。以上正确的断言是:[C](A)(1)、(3)。(B)(2)、(3)。(C)(3)。(D)(3)、

3、(4)。(E)(4)解:内能是温度的单值函数,温度升高只能说明内能增加了,而功和热量都与过程有关,不能只由温度升降而判断其正负。4.热力学第一定律表明:[C](A)系统对外作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,外界对系统作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。解:若,则,(A)错;若,则,(B)错;由热力学第一定律,循环过程,可能等于1,(D)错。5.如图所示,一绝热密闭的容器,用隔板分成相等的两部分,左边盛有一定量的理想气体,压强为,右边为真空。今将隔板抽去,气体自由膨胀,

4、当气体达到平衡时,气体的压强是[B](A)。(B)。(C)。(D)。解:自由膨胀过程中Q=0,A=0,由热力学第一定律,膨胀前后,即T不变。由等温过程方程可知:。6.一定量的理想气体,其状态在V-T图上沿着一条直线从平衡态a改变到平衡态b(如图)。[C](A)这是一个放热降压过程。(B)这是一个吸热升压过程。(C)这是一个吸热降压过程。(D)这是一个绝热降压过程。解:ab过程,,又,所以A>0,由热力学第一定律,可知系统吸热。又由,,可知,系统经历的是吸热降压过程。二、填空题1.在热力学中,“作功”和“传递热量”有着本质的区别,“作功”是通过物体作宏观位移来完成的;“传递热量”是通过分子之

5、间的相互作用来完成的。VV1V2p(1)(2)(3)O2.一定量的理想气体,从同一状态开始其容积由膨胀到,分别经历以下三个过程:(1)等压过程;(2)等温过程;(3)绝热过程。其中:等压过程气体对外作功最多;等压过程气体内能增加最多;等压过程气体吸收的热量最多。解:由p-V图可知,等压过程曲线下面积最大,所以作功最多;等压过程末状态温度最高,所以内能增量最大;由热力学第一定律可知,等压过程吸热最多。3.图示为一理想气体几种状态变化过程的p-V图,其中MT为等温线,MQ为绝热线,在AM、BM、CM三种准静态过程中:(1)温度降低的是AM过程;(2)气体放热的是AM、BM过程。解:(1)因为M

6、T为等温线,所以,TA>TM,AM为降温过程。(2)因为MQ是绝热线,AM和BM外界作功比MQ多,且A<0。对于AM过程,,,所以,气体放热;对于BM过程,,,但外界作功比QM过程多,内能增量比QM过程又少,所以BM也是放热过程。4.3mol的理想气体开始时处在压强,温度的平衡态。经过一个等温过程,压强变为。该气体在此等温过程中吸收的热量为Q=J。(摩尔气体常量)解:5.压强、体积和温度都相同的氢气和氦气(均视为刚性分子的理想气体),它们的质量之比为1:2,它们的内能之比为5:3,如果它们分别在等压过程中吸收了相同的热量,则它们对外作功之比为5:7。(各量下角标1表示氢气,2表示氦气)解:

7、(1)由可知,。(2)由可知,。(3)由有又可知6.一定量的某种理想气体在等压过程中对外作功为200J。若此种气体为单原子分子气体,则该过程中需吸热500J;若为双原子分子气体,则需吸热700J。解:等压过程中对外做功,吸热,单原子分子:双原子分子:三、计算题1.一定量的单原子分子理想气体,从A态出发经等压过程膨胀到B态,又经绝热过程膨胀到C态,如图所示。试求这全过程中气体对外所作的功,内能的增量以及吸收的热量。解:由图

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