湖南大学《大学物理》第十一章答案_课后习题答案

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1、第11章热力学基本原理一、选择题1(B)，2(C)，3(A)，4(B)，5(A)，6(C)，7(D)，8(C)，9(D)，10(A)二、填空题(1).等于，大于，大于.(2).不变，增加(3).在等压升温过程中，气体要膨胀而对外作功，所以要比气体等体升温过程多吸收一部分热量.(4).，(5).500，700(6).(7).(或)(8).500，100(9).功变热，热传递(10).从几率较小的状态到几率较大的状态，状态的几率增大(或熵值增加).三、计算题1.0.02kg的氦气(视为理想气体)，温度由17℃升为27℃．若在升温过程中，(1)体积保持不变；(2)压强保持不变；(3)不与外界交换热量

2、；试分别求出气体内能的改变、吸收的热量、外界对气体所作的功．(普适气体常量R=8.31)解：氦气为单原子分子理想气体，(1)等体过程，V＝常量，W=0据Q＝DE+W可知＝623J(2)定压过程，p=常量，=1.04×103JDE与(1)相同．W=Q-DE＝417J(3)Q=0，DE与(1)同W=-DE=-623J(负号表示外界作功)2.1mol双原子分子理想气体从状态A(p1,V1)沿p-V图所示直线变化到状态B(p2,V2)，试求：6(1)气体的内能增量．(2)气体对外界所作的功．(3)气体吸收的热量．(4)此过程的摩尔热容．(摩尔热容C=，其中表示1mol物质在过程中升高温度时所吸收的热量

3、．)解：(1)(2)，W为梯形面积，根据相似三角形有p1V2=p2V1，则．(3)Q=ΔE+W=3(p2V2－p1V1)．(4)以上计算对于A→B过程中任一微小状态变化均成立，故过程中ΔQ=3Δ(pV)．由状态方程得Δ(pV)=RΔT，故ΔQ=3RΔT，摩尔热容C=ΔQ/ΔT=3R．3.汽缸内有2mol氦气，初始温度为27℃，体积为20L(升)，先将氦气等压膨胀，直至体积加倍，然后绝热膨涨，直至回复初温为止．把氦气视为理想气体．试求：(1)在p―V图上大致画出气体的状态变化过程．(2)在这过程中氦气吸热多少？(3)氦气的内能变化多少？(4)氦气所作的总功是多少？(普适气体常量R=8.31)

4、解：(1)p－V图如图．(2)T1＝(273＋27)K＝300K据V1/T1=V2/T2，得T2=V2T1/V1＝600KQ=nCp(T2-T1)=1.25×104J(3)DE＝0(4)据Q=W+DE∴W＝Q＝1.25×104J64.一定量的某种理想气体进行如图所示的循环过程．已知气体在状态A的温度为TA＝300K，求(1)气体在状态B、C的温度；(2)各过程中气体对外所作的功；(3)经过整个循环过程，气体从外界吸收的总热量(各过程吸热的代数和)．解：由图，pA=300Pa，pB=pC=100Pa；VA=VC=1m3，VB=3m3．(1)C→A为等体过程，据方程pA/TA=pC/TC得TC=

5、TApC/pA=100K．B→C为等压过程，据方程VB/TB=VC/TC得TB=TCVB/VC=300K．(2)各过程中气体所作的功分别为A→B：=400J．B→C：W2=pB(VC－VB)=-200J．C→A：W3=0(3)整个循环过程中气体所作总功为W=W1+W2+W3=200J．因为循环过程气体内能增量为ΔE=0，因此该循环中气体总吸热Q=W+ΔE=200J．5.一定量的某单原子分子理想气体装在封闭的汽缸里．此汽缸有可活动的活塞(活塞与气缸壁之间无摩擦且无漏气)．已知气体的初压强p1=1atm，体积V1=1L，现将该气体在等压下加热直到体积为原来的两倍，然后在等体积下加热直到压强为原来的

6、2倍，最后作绝热膨胀，直到温度下降到初温为止，(1)在p－V图上将整个过程表示出来．(2)试求在整个过程中气体内能的改变．(3)试求在整个过程中气体所吸收的热量．(1atm＝1.013×105Pa)(4)试求在整个过程中气体所作的功．解：(1)p－V图如右图.(2)T4=T1DE＝0(3)   ＝5.6×102J(4)W＝Q＝5.6×102J66.一卡诺热机(可逆的)，当高温热源的温度为127℃、低温热源温度为27℃时，其每次循环对外作净功8000J．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10000J．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

7、循环的热机效率；(2)第二个循环的高温热源的温度．解：(1)且∴Q2=T2Q1/T1即＝24000J由于第二循环吸热(∵)29.4％(2)425K6.如图所示，用绝热材料包围的圆筒内盛有一定量的刚性双原子分子的理想气体，并用可活动的、绝热的轻活塞将其封住．图中K为用来加热气体的电热丝，MN是固定在圆筒上的环，用来限制活塞向上运动．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是圆筒体积等分刻度线，每等分刻度为m3．开始时活塞在位置Ⅰ