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时间:2018-01-05
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1、热力学基础一章习题解答习题5—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)。它们的压强和温度都相等,现将5J的热量传给氢气,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解:两种气体的P、V、T都相同,则它们的摩尔数相同;又因为它们升高的温度相同,根据等容过程的热量公式 可知传递的热量与气体的定容摩尔热容量成正比,即所以,应向氦气传递的热量是习题5─2质量一定的理想气体,从相
2、同的状态出发,分别经历等温过程、等压过程和绝热过程,使其体积增加一倍。那么气体温度的改变(绝对值)在:[ ](A)绝热过程中最大,等压过程中最小。(B)绝热过程中最大,等温过程中最小。(C)等压过程中最大,绝热过程中最小。(D)等压过程中最大,等温过程中最小。解:一定质量的理想气体的内能只是温度的单值函数,因此而三个过程的P1相同,V1也相同,欲比较大小,只须比较P2的大小即可。由P─V图的过程曲线容易看出:等压过程的P2最大,等温过程的P2最小,故气体温度的改变(绝对值)在等压过程中最大,等温过程中最小。故选择答案(D)。PTabc①②习题
3、5―3图O习题5─3一定质量的理想气体分别由初态a经①过程a→b和初态经②过程→c→b到达相同的终态b,如P—T图所示,则两过程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,Q10,Q10,因此Q1=△E>0;→c→b过程满足Q2=△E+AT,因为AT<0,故有Q24、界吸热的过程是:[ ](A)A→B。 (B)B→C。 (C)C→A。 (D)B→C和C→A。解:A→B过程是等压过程,其温度升高,;与此同时,气体体积增加,对外作功,。由热力学第一定律,该过程Q>0是吸热过程。另外,B→C过程是等容过程,A=0,同时温度降低,,由热力学第一定律,该过程Q<0是放热过程。C→A过程是等温过程,,同时气体体积减小,A<0,由热力学第一定律,该过程Q<0也是放热过程。因此,只有答案(A)是正确的。习题5—5根据热力学第二定律可知:[ ](A)功可以全部转换为热,但热不能全部转换为功。(B)热可以从高温物体5、传到低温物体,但不能从低温物体传到高温物体。(C)不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程。(D)一切自发过程都是不可逆的。解:(A)说法并不正确,因为在可以引起“其它变化”的条件下,可以把热全部转换为功,例如等温过程就是;(B)说法也与此类似,在可以引起“其它变化”的条件下,可以把热量从低温物体传到高温物体,例如致冷机通过外界作功就实现了这一点;(C)说法也不正确,因为不可逆过程并不是“不能向相反方向进行的过程”,而是在其逆向过程中不能把在原过程中所造成的一切(包括对系统、对外界的)影响都恢复原态的过程。(D)说法恰好体现了热力学第二定律的实质,6、所以该答案是正确的。习题5—6一绝热容器被隔板分成两半,一半是真空,另一半是理想气体,若把隔板抽出,气体将进行自由膨胀,达到平衡后:[ ](A)温度不变,熵增加。 (B)温度升高,熵增加。(C)温度降低,熵增加。 (D)温度不变,熵不变。解:对于理想气体的自由膨胀过程,一是由于过程进行太快,气体来不及与外界交换热量,因而Q=0,二是由于气体向真空膨胀,未受到外界任何阻力,因而也不作功,即A=0。基于以上两点,由热力学第一定律,故理想气体的自由膨胀过程气体的温度是不变的。这样,答案(B)和(C)可以被排除,应该在(A7、)、(D)两者中选其一。考虑理想气体的自由膨胀过程是典型的不可逆过程,气体膨胀后其分子运动的混乱程度增加了,故其熵增加了。所以只有答案(A)正确。PVabcO图(1)习题5―7图dfPVO图(2)e习题5─7一定量的理想气体,分别经历如图(1)所示的abc过程(图中虚线ac为等温线),如图(2)所示的def过程(图中虚线df为绝热线)。判断这两个过程是吸热还是放热:[ ](A)abc过程吸热,def过程放热。 (B)abc过程放热,def过程吸热。(B)abc过程和def过程都吸热。 (D)abc过程和def过程都放热。解:先看abc过程8、:由于ac(虚线)是等温线,所以,对abc过程有,所以,吸热。再看def过程:因df(虚线)是绝热线,所以;对def过程,放热。[选择(
4、界吸热的过程是:[ ](A)A→B。 (B)B→C。 (C)C→A。 (D)B→C和C→A。解:A→B过程是等压过程,其温度升高,;与此同时,气体体积增加,对外作功,。由热力学第一定律,该过程Q>0是吸热过程。另外,B→C过程是等容过程,A=0,同时温度降低,,由热力学第一定律,该过程Q<0是放热过程。C→A过程是等温过程,,同时气体体积减小,A<0,由热力学第一定律,该过程Q<0也是放热过程。因此,只有答案(A)是正确的。习题5—5根据热力学第二定律可知:[ ](A)功可以全部转换为热,但热不能全部转换为功。(B)热可以从高温物体
5、传到低温物体,但不能从低温物体传到高温物体。(C)不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程。(D)一切自发过程都是不可逆的。解:(A)说法并不正确,因为在可以引起“其它变化”的条件下,可以把热全部转换为功,例如等温过程就是;(B)说法也与此类似,在可以引起“其它变化”的条件下,可以把热量从低温物体传到高温物体,例如致冷机通过外界作功就实现了这一点;(C)说法也不正确,因为不可逆过程并不是“不能向相反方向进行的过程”,而是在其逆向过程中不能把在原过程中所造成的一切(包括对系统、对外界的)影响都恢复原态的过程。(D)说法恰好体现了热力学第二定律的实质,
6、所以该答案是正确的。习题5—6一绝热容器被隔板分成两半,一半是真空,另一半是理想气体,若把隔板抽出,气体将进行自由膨胀,达到平衡后:[ ](A)温度不变,熵增加。 (B)温度升高,熵增加。(C)温度降低,熵增加。 (D)温度不变,熵不变。解:对于理想气体的自由膨胀过程,一是由于过程进行太快,气体来不及与外界交换热量,因而Q=0,二是由于气体向真空膨胀,未受到外界任何阻力,因而也不作功,即A=0。基于以上两点,由热力学第一定律,故理想气体的自由膨胀过程气体的温度是不变的。这样,答案(B)和(C)可以被排除,应该在(A
7、)、(D)两者中选其一。考虑理想气体的自由膨胀过程是典型的不可逆过程,气体膨胀后其分子运动的混乱程度增加了,故其熵增加了。所以只有答案(A)正确。PVabcO图(1)习题5―7图dfPVO图(2)e习题5─7一定量的理想气体,分别经历如图(1)所示的abc过程(图中虚线ac为等温线),如图(2)所示的def过程(图中虚线df为绝热线)。判断这两个过程是吸热还是放热:[ ](A)abc过程吸热,def过程放热。 (B)abc过程放热,def过程吸热。(B)abc过程和def过程都吸热。 (D)abc过程和def过程都放热。解:先看abc过程
8、:由于ac(虚线)是等温线,所以,对abc过程有,所以,吸热。再看def过程:因df(虚线)是绝热线,所以;对def过程,放热。[选择(
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