(最新)大学物理学(课后答案)第8章.pdf
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1、第八章课后习题解答一、选择题8-1 如图 8-1 所示,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=ABpp。则在状态 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)向外界放热分析:由pV图可知,AABBp Vp V,即知ABTT,则对一定量理想气体必有BAEE,即气体由状态 A变化到状态 B,内能必增加。而作功、热传递均是过程量,与具体的热力学过程相关,所以(A)、(C)、(D)不是必然结果,只有(B)正确。8-2 两个相同的刚性容器,一个盛有氢气,一个盛有氦气(均视为刚性分子理想气体)。开始时它们的压强
2、和温度都相同。现将3 J 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)6 J(B)3 J(C)5 J(D)10 J 分析:由热力学第一定律QEW知在等体过程中QE。故可知欲使氢气和氦气升高相同的温度,由理想气体的内能公式2m iER TM,知需传递的热量之比22222:():():5:3HHeHHeHHeHHeHHemmQQiiiiMM。故正确的是(C)。8-3 一定量理想气体分别经过等压、等温和绝热过程从体积1V膨胀到体积2V,如图 8-3 所示,则下述正确的是 pA0VB习题 8-1 图(A)AC吸热最多,内能增加(B)AD 内能增加,作功最少
3、(C)AB吸热最多,内能不变(D)AC对外作功,内能不变分析:根据pV图可知图中 AB 为等压过程,AC 为等温过程,AD 为绝热过程。又由理想气体的物态方程pVvRT可知,pV图上的pV积越大,则该点温度越高,因此图中DABCTTTT,又因对于一定量的气体而言其内能公式2iEvRT,由此知0ABE,0ACE,0ADE。而又由理想气体做功的性质知道pV图中过程曲线下所对应的面积即表征该过程中系统对外所作的功,故 可 知ABACADWWW。又 由 热 力 学 第 一 定 律QEW可 知0ABABADQQQ。故只有(D)正确。8-4 一台工作于温度分别为327 C 和 27 C的高温热源与低温热源
4、之间的卡诺热机,每经历一个循环吸热2000 J,则对外作功 (A)2000 J (B)1000 J (C)4000 J (D)500 J分析:由卡诺热机循环效率211TWQT吸可知1000WJ。故选择(B)。8-5 有下列几种说法:(1)可逆过程一定是平衡过程;(2)平衡过程一定是可逆过程;(3)不可逆过程一定是非平衡过程;(4)凡有摩擦的过程,一定是不可逆过程。其中正确的是 (A)(1)、(2)、(3)(B)(2)、(3)、(4)(C)(1)、(3)、(4)(D)(1)、(4)分析:根据热力学过程的可逆性与不可逆性和热力学第二定律,只有(D)正确。故选择(D)。pA0VBV1V2CD习题 8
5、-3 图二、填空题8-6 从任何一个中间状态是否可近似看成平衡态,可将热力学过程分为 _过程和 _过程,只有 _过程才可以用pV图上的一条曲线表示。答案:非静态过程;准静态过程;准静态过程。8-7 一定量的某种理想气体,在等压过程中对外做功为200 J。若此种气体为单原子分子气体,则在该过程中需吸热 _;若为刚性双原子分子气体,则需吸热_。答案:500J;700J。分析:由等压过程中系统对外做功21()pWp VV和 理 想 气 体 的 物 态 方 程pVvRT,可 知 等 压过 程 中 系 统 内 能 的改 变量2121()()222iiiEvR TvR TTp VV,又 对 于 单 原 子
6、 分子 气 体3i,故500EJ。又根据热力学第一定律QEW,知700pQJ。8-8 气缸中有一刚性双原子分子的理想气体,若经过准静态的绝热膨胀后气体的压强减少了一半,则变化前后气体的内能之比为_。答案:1.22。分析:根据题意知122pp,因气体经历的是绝热膨胀过程,由绝热过程的特征方程1pTC,可知111122pTpT,所以有211.22TT,又因系统的内能仅是温度的单值函数,所以有211.22EE。8-9 一理想的可逆卡诺热机,低温热源的温度为300 K,热机的效率为 40%,其高温热源的温度为 _。答案:500J。分析:由卡诺热机的热机效率211TT,知215001TTK。8-10 热
7、力学第二定律的两种表述是等价的,它揭示了自然界中一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的。开尔文表述指出了_的过程是不可逆的;而克劳修斯表述则指出了_的过程是不可逆的。答案:功热转换;热传导。三、计算题8-11 如图 8-11 所示,1 mol 氦气,由状态11A(p,V)沿直线变到状态22B(p,V),求这过程中内能的变化、对外作的功、吸收的热量。解 根据热力学过程系统作功的特征知AB 过程中系统对外作的功为21121()()2WVVpp内能的变化为212211333()()222EvR TvR TTp VpV由热力学第一定律知吸收的热量2211122112()()2QWEp VpVpVp
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