物理学教程(第二版)上册课后习题答案第八章

作者：马文蔚,大学物理上

第八章 热力学基础

8－1 如图，一定量的理想气体经历acb过程时吸热700 J，则经历acbda过程时，吸热为 ( ) (A) – 700 J （B） 500 J （C）- 500 J （D） -1 200 J

分析与解 理想气体系统的内能是状态量，因此对图示循环过程acbda，内能增量ΔE=0，由热力学第一定律 Q＝Δ

E ＋W，得Qacbda=W= Wacb＋ Wbd＋Wda，其中bd过程为等体过程，不作功,即Wbd=0；da为等压过程，由pV图可知，Wda= - 1

200 J. 这里关键是要求出Wacb,而对acb过程，由图可知a、b两点温度相同，即系统内能相同.由热力学第一定律得

Wacb=Qacb-ΔE=Qacb=700 J， 由此可知Qacbda= Wacb＋Wbd＋Wda=- 500 J. 故选（C）

题 8-1 图

8－2 如图，一定量的理想气体，由平衡态A 变到平衡态B，且它们的压强相等，即pA ＝pB,请问在状态A和状态B之间，气体无论经过的是什么过程，气体必然( ) (A) 对外作正功 (B) 内能增加 (C) 从外界吸热 (D) 向外界放热

题 8-2 图

分析与解 由p－V 图可知，pAVA＜pBVB ，即知TA＜TB ，则对一定量理想气体必有EB＞EA .即气体由状态A 变化到状态B,内能必增加.而作功、热传递是过程量，将与具体过程有关.所以(A)、(C)、(D)不是必然结果，只有(B)正确. 8－3 两个相同的刚性容器，一个盛有氢气，一个盛氦气(均视为刚性分子理想气体).开始时它们的压强和温度都相同，现将3J热量传给氦气，使之升高到一定的温度.若使氢气也升高同样的温度，则应向氢气传递热量为( ) (A) 6J (B) 3 J (C) 5 J (D) 10 J

分析与解 当容器体积不变，即为等体过程时系统不作功，根据热力学第一定律

imERΔT，可知欲使氢气和氦气升高相同温度，须传递Q ＝ΔE ＋W，有Q ＝ΔE.而由理想气体内能公式Δ

M2

的热量

作者：马文蔚,大学物理上

m mm HH

QQiiRT，初始时，氢气和氦气是具有相同的温H:H H/H.再由理想气体物态方程pV ＝ MMM H H

2

e

2

e

2

e

2

e

:Q i/ie 5/3度、压强和体积，因而物质的量相同，则Q.因此正确答案为(C). HHH2e2H

8－4 一定量理想气体分别经过等压，等温和绝热过程从体积V1膨胀到体积V2，如图所示，则下述正确的是 ( )

C（A） A吸热最多，内能增加 D（B） A内能增加，作功最少 B（C） A吸热最多，内能不变 C（D） A对外作功，内能不变

分析与解 由绝热过程方程

pV 常量，以及等温过程方程pV=常量可知在同一 p-V图中当绝热线与等温线相交时，

B C D绝热线比等温线要陡，因此图中A为等压过程，A为等温过程，A为绝热过程.又由理想气体的

RT T T T物态方程pV可知，p-V图上的pV积越大，则该点温度越高.因此图中T.对一定量理想气DACB

EE0， E 0.而由理想气体作功表达式 体内能，E iRT，由此知 ， AB 0AC AD

2

W W. 又由热力学W pdV知道功的数值就等于p-V图中过程曲线下所对应的面积，则由图可知WABACAD

第一定律Q＝W＋ΔE可知Q.因此答案A、B、C均不对.只有（D）正确. Q Q 0ABACAD

题 8-4 图

8－5 一台工作于温度分别为

327 ℃和27 ℃的高温热源与低温源之间的卡诺热机，每经历一个循环吸热2 000 J，则对外作功( )

(A) 2 000J (B) 1 000J (C) 4 000J (D) 500J

分析与解 热机循环效率η＝W /Q吸，对卡诺机，其循环效率又可表为：η＝1－案.正确答案为(B).

8 －6 位于委内瑞拉的安赫尔瀑布是世界上落差最大的瀑布，它高979 m.如果在水下落的过程中，重力对它所作的功中有50％转换为热量使水温升高，求水由瀑布顶部落到底部而产生的温差.( 水的比热容c为4.18×10 J·kg

－1

3

T2T2

，则由W /Q吸＝1 －可求答T1T1

·K )

－

1

作者：马文蔚,大学物理上

分析 取质量为m 的水作为研究对象，水从瀑布顶部下落到底部过程中重力作功W ＝mgh，按题意，被水吸收的热量Q ＝0.5W，则水吸收热量后升高的温度可由Q ＝mcΔT 求得. 解 由上述分析得

mcΔT＝0.5mgh

水下落后升高的温度

ΔT ＝0.5gh/c ＝1.15 K

(pV(pV8－7 如图所示，1 mol氦气，由状态A求这过程中内能的变化、对外作的功、1,1)沿直线变到状态B2,2)，

吸收的热量.

B分析 由题 8-4 分析可知功的数值就等于p-V图中A过程曲线下所对应的面积，又对一定量的理想气体其内

能E

i3

TRT，而氦气为单原子分子，自由度i=3，则 1 mol 氦气内能的变化 E R T，其中温度的增量

22

可由理想气体物态方程

BpV RT求出.求出了A过程内能变化和做功值，则吸收的热量可根据热力学第一

W E定律Q求出.

解 由分析可知，过程中对外作的功为

1

W(VV)(pp) 2 12 1

2

内能的变化为

33 ER T(pVpV) 22 11

22

吸收的热量

1

Q W

E 2(pV pV)(pV pV) 22111221

2

题 8-7 图

8－8 一定量的空气，吸收了1.71×10J的热量，并保持在1.0 ×10Pa下膨胀，体积从 1.0×10m 增加到1.5×10m ，问空气对外作了多少功？它的内能改变了多少？

分析 由于气体作等压膨胀，气体作功可直接由W＝p(V2 －V1 )求得.取该空气为系统，根据热力学第一定律Q＝ΔE＋W 可确定它的内能变化.在计算过程中要注意热量、功、内能的正负取 …… 此处隐藏：7554字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……