大学物理基础教程答案23热课件.ppt

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1、第三章热力学第一定律内能3-1利用气体绝热节流膨胀前后的关系式:U1+P1V1=U2+P2V2,证明理想气体的绝热节流膨胀前后,若T1=T2,则内能不变(U1=U2),从而得出与焦耳实验相同的结论.解：氧气的3-2一定量氧气处在压力P1=120大气压,体积V1=1.0升,温度t1=270C的状态,经(1)绝热膨胀,(2)等温膨胀,(3)自由膨胀,体积增加至V2=5.0升.求这三个过程中气体对外所作用的功及末态的压力值.解：对于理想气体PV=RT,所以PV1=RT1,PV2=RT2当T1=T2时,有V1=V2,所以体积改变,内能不

2、变,内能只是温度函数.1（1）绝热膨胀（2）等温膨胀（3）自由膨胀，T不变3-3将416.8焦耳的热量传给标准状态下的5.00×103千克的氢气(CV,M=20.331焦耳/摩尔），（1）若体积不变，这热量变为什么？氢的温度变为多少？（2）若温度不变,这热量变为什么？氢的压力及体积变为多少？（3）若压力不变，这热量变为什么？氢的温度和体积变为多少?解：(1)V不变2(2)T不变(3)P不变3计算结果是因为Cp和Cv近似取值若取实验值可得：(1)等温过程V132绝热等温p解：3-4有20.0升的氢气，温度为27°C，压强为p=1.25×

3、105帕，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）先等压后等容变化到体积为40.0升，温度为27°C的状态，试计算内能增量、对外作的功和外界传给氢气的热量。4(2)先等压后绝热（如图）,因为绝热过程中,而其中(3)先绝热后等压同（2）5124等温pV绝热(4)先等压后等容p152V3-5如图一系统沿一路径ACB从状态A变到状态B时,这系统吸收335焦耳的热量,对外作了126焦耳的功.(1)如果这系统经路径ADB作功42焦耳,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,外界需对系统作功8

4、4焦耳,这系统是吸收还是放出热量数量是多少?(3)如果UD-UA=40焦耳,求：沿AD及DB各吸收热量？VPDABC解:热力学第一定律6(1)根据热力学第一定律73-7图示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的符号（+表示增加，-表示减少，0表示不变。）解：(1).等压膨胀3-6单原子理想气体在等压加热过程中当体积膨胀原来体积两倍时,给于气体的热量中有多少消耗在对外作功上,若改为双原子理想气体(刚性分子),结果如何?试比较说明为什么?解：等压膨胀,Q=U2-U1+W=CV(T2-

5、T1)+P(V2-V1)=CV(T2-T1)+R(T2-T1)=(CV+R)(T2-T1)单原子理想气体CV=3R/2双原子理想气体CV=5R/28过程等压过程(KL)等容过程(LM)等温过程(MN)绝热过程(NK)+++++++00000(3).等温压缩(2).等容过程VpKLMN(4).绝热过程9VPaV2V1V3bcd解：3-8图中所示为理想的狄塞尔(Diesel)内燃机的工作循环，它由两条绝热线ab、cd和一条定压线bc、一条定容线da组成。求其热机效率.103-9将1摩尔的单原子理想气体经AB等温准静态膨胀过程，B

6、C等压准静态压缩，CA等容准静态压缩完成正循环，已知tA=2000C,VA=3.0升,VB=6.0升。求：TC？哪个过程吸热的？吸收的总热量是多少？此热机的效率是多少？11解：TA=TB=473.15KAB过程吸热：CA过程吸热：BC过程放热VPABC12解:由图知03-10热机从锅炉t1中吸热，向暖气系统t2放热，对外作功带动一热机—制冷机从温度t3为处吸热传给暖气系统t2.若t1=2100C,t2=600C，t3=150C，煤的燃烧值H=2.09107焦耳/千克，问锅炉每燃烧1千克的煤暖气中得到的热量是多少？13