《大学物理aii》作业no11热力学第一定律参考答案

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1、《大学物理AII》作业No.11热力学第一定律班级________学号________姓名_________成绩_______-------------------------------------------------------------------------------------------------------****************************本章教学要求****************************1、理解准静态过程、体积功、热量、内能等概念，理解功、热量和内能的微观意义，并熟练掌握其计算。2

2、、理解热力学第一定律的意义，并能用它对理想气体各过程进行分析和计算。3、理解热容量概念，并能用它计算理想气体各过程的热容及热量传递。4、理解理想气体绝热过程的状态变化特征和能量传递关系。5、理解循环过程概念及正循环、逆循环的能量转换特征；并能计算热机效率和致冷系数。6、理解卡诺循环的特征，掌握卡诺正循环效率及卡诺逆循环致冷系数的计算。-------------------------------------------------------------------------------------------------------一、填空题

3、1、准静态过程是指（整个过程的每一中间状态都可以看做是平衡态，或整个过程的每一状态都可用用一组确定的状态参量来描述）。在状态相图上，准静态过程表示为（一条线），平衡态表示为（一个点）。２、准静态过程中系统体积变化做功称为体积功，体积功的表达式为：V2（ApdV），式中功A是（过程量）（填：过程量或状态量）。V1３、系统与外界或两个物体之间由于（温度）不同而交换的（能量）称为热量，热量是（过程量）（选填：过程量或状态量）。系统温度每变化1K时，与外界交换的热量则称为热容，热容是（过程量）（填：过程量或状态量）。热力学中，系统的内能E是指（所有分

4、子热运动的动能、分子振动的势能和分子间相互作用的势能的总和），内能E是（状态量）。（填：过程量或状态量）改变内能的方式有两种，分别是（做功）和（热传递）。5、热力学第一定律的实质是（涉及机械运动和热运动范围内的能量转换和守恒定律）。其数学表达式为（QEA），式中关于做功A和热量Q的正负约定是：系统对外做功，A取（正），外界对系统做功A取（负）；系统吸热，Q取（正），系统放热，Q取（负）。6、根据热力学第一定律对理想气体等值过程和绝热过程的应用完成下表内容：过程等容等压等温绝热特征V=常量p=常量T=常量dQ0过程pV常量常量pV常

5、量pV恒量方程TT系统内mmmCVTCVT0CVT能增量MMM系统对mmV2m0pV2V1RTMRTlnVCVT外做功M1M系统吸mmmV2CVTCpTRTln0MV热热量MM1摩尔ii2RR∞0热容227、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p，右边为真空。今将隔p00板抽去，气体自由膨胀，当气体达到平衡时，气体的压强是（p/2）。整个过程做功为（零），内能变化为（零），吸热为（零）。其过0程（不能）用“PV常量”来表示。（填：能或不能）8、正循环过程，系统从（高温

6、热源）吸热Q1，对（外界）做功A，同时向（低Q2温热源）放热Q2，其效率可表示为（1）。逆循环过程中，系统通过Q1（外界）做功A，从（低温热源）吸热Q2，同时向（高温热源）放热Q1，其致Q2冷系数可表示为（w）。QQ129、系统只和（两个恒温热源交换能量的准静态无摩擦）循环过程，称为卡诺循T2环过程。卡诺正循环的效率为（1）；卡诺逆循环的致冷系数为T1T2（w）。T1T210、一定量的理想气体，从同一状态开始分别经历以下三个过程体积膨胀到原来的2倍：(1)等压过程；(2)等温过程；(3)绝热过程。其中，（等压）过程气体对外做功

7、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：三种过程体积膨胀到原来2倍，其中等压过程系统的温度要增加，而绝热过程系统的温度要降低。三种过程的p-V相图如下所示，可以看出就做功而言，等压过程中对外做功最多；等压过程中，其温度将增大为原来2倍，而绝热过程是一个降温过程，所以等压过程内能增加最多；根据热力学第一定律，等压过程吸收的热量也将最多。11、图示为一理想气体几种状态变化过程的p－V图，其pM中MT为等温线，MQ为绝热线，在AM、BM、CM三种准静态过程中：ATB（1）温度降低的是(AM)过程；QCOV（2）气体放热的

8、是(AM、BM)过程。m解：根据物态方程，pVRT，可知，A、B、C、M、Q的温度关系为MTTTTT，所以降温的过程只有AM；