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1、《大学物理》作业No.12热力学第二定律一、选择题1.如果卡诺热机的循环曲线所包围的面积从图中的abcda增大为ab'c'da,那么循环abcda与abLdci所作的功和热机效率变化情况是:LDJ(A)净功增大,效率提高。(B)净功增大,效率降低。(C)净功和效率都不变。卡诺循环的效率77=1-只与二热源温度有关,(D)净功增大,效率不变。。解:净功在数值上等于曲线所包围而积,所以净功增大,效率不变。2.用下列两种方法(1)使高温热源的温度右升高(2)使低温热源的温度门降低同样的△丁值,分别町使R诺循坏的效率升高△巾和△“2,两者相比:[B](A)△〃]>/帀2。(B)(C)=(D)
2、无法确定哪个大。解十循环效率7对〃=1—三求全微分得m=TAT厶-(AT)A?因为T2〃理论,这是不可能的。1.理想
3、气体卡诺循环过程的两条绝热线下的而积人小(图中阴影部分)分别为S]和52,则二者的大小关系是:[B](A)5,>52o(B)5,=52o(C)S
4、VS?。(D)无法确定。解:两个绝热过程2=0,内能变化值相等,由热力学第一定律,功的人小相等,所以1111线下的面积相等。2.设有以下一些过程:(1)两种不同气体在等温下互相混合。(2)理想气体在定容下降温。(3)液体在等温下汽化。(4)理想气体在等温下压缩。(5)理想气体绝热自由膨胀。在这些过程中,使系统的爛增加的过程是:[D](A)(1)、(2)、(3)o(B)(2)、(3)、(4)。(C)(3)、(4)、(5)。(D)(1)、(3)、
5、(5)。解:(2)、(4)两过程42<0,AS=^<0,⑴、(3)、(5)是自发进行的过程,爛增加。T3.一定量的理想气体向真空作绝热口由膨胀,体积由%增至岭,在此过程中气体的[A](A)内能不变,嫡增加。(B)内能不变,嫡减少。(C)内能不变,嫡不变。(D)内能增加,嫡增加。解:绝热自山膨胀,A=0,2=0,所以AE=0,自发进行的过程,无序性增加,爛增加。二、填空题1.一卡诺机(可逆的),低温热源的温度为27°C,热机效率为40%,其高温热源温度为500Ko今欲将该热机效率提高到50%,若低温热源保持不变,则高温热源的温度应增加100K。解:〃一三,77=40%,T.=—=500(
6、K),T,I-?;0.67=50%,T,=—=600(K),T{=100(K)。0•1.一个作可逆卡诺循环的热机,其效率为〃,它的逆过程的致冷系数w二丄二,贝切Tl~T2解:vc=v^=v2,由绝热过程方程tvm=恒量,Tyr'rv.rkJT3.lmol理想气体(设y=CP/Cv为已知)的循环过程如T-V图所示,其中CA为绝热过程,A点状态参量(人,%),和B点的状态参量(斤,耳)为已知。试求点C的状态参晶%二匕,Tc=(yjv2r]TrPc=陛匹世凹]4.热力学第二定律的克劳修斯叙述是:热最不能H动的从低温物体传向高温物体;开尔文叙述是不可能制成种循环动作的热机,只从单•热源吸热
7、完全变为有用功,而其它物体不发生任何变化。5.爛是人量微观粒/热运动所引起的无序性的定量量度。若一定量的理想气体经历一个等温膨胀过程,它的嫡将增加。(填人增加,减少,不变)解:等温膨胀过程Q>0,“二号〉。,爛增加。4.绝热容器内部被一个隔板分为相等的两部分,左边充满理想气体(内能为厶,温度为刁,气体分子平均速率为耳,平均碰撞频率为乙),右边是真空。把隔板抽出,气体将充满整个容器,当气体达到平衡时,气休的内能为E];分了的平均速率为」丄—:1_分子平均碰撞频率为-Z1O2解:理想气体自由膨胀,内能不变,T不变,匹不变,Z=427rd2nv=^oVnm2三、计算题1.一卡诺热机(可逆的)
8、,当高温热源的温度为127°C、低温热源温度为27°C时,其每次循环对外作净功SOOOJo今维持低温热源的温度不变,提高高温热源温度,使其每次循环对■外作净功lOOOOJo若两个卡诺循环都工作在相同的两条绝热线之间,试求:(1)第二个循环热机的效率;(2)第二个循环的高温热源的温度。解:(1)帀=1一¥==号=*^^=32000(J),(2t-Q2+A1'1_4o6Q2=Q.-A=32000-8000=24000(J),第二个热机!2?不变,Q