大学物理下热力学基础答案.doc
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1、1第 9 章 热力学基础一、选择题1. B 2. A 3. D 4. D 5. B 6. C 7. A 8. D 9. C 10. C 11. B 12. C 13. C 14. B 15. B 16. D 17. D 18. D 19. C 20. B 21. A 22. C 23. C 24. C 25. A 26. C 27. C 28. B 29. C 30. A 31. A 32. B 33. D 34. C 35. A 36. B237. A 38. C 39. A 40. C 41. B 42. D 43. C 44. C 45. C 46. D 47. B 48. D 49.
2、B 50. B 51. B 52. A 53. D 54. B 55. B二、填空题1. 1:1 2. 1247 J 3. 1:1 4. 10 J 5. 831 J 6. 653 J 7. 127 C8. 21SS 9. 500, 10010. w1111. , , 2V1121TVV 12121 VV VRT12. , 01123VPA 313. RvT3214 15. 650 J 16. 等压,等压,等压17. 过程曲线如 A9-2-17 图所示,其中 ab 为等压过程, ac 为等温过程, ad 为绝热过程(1) 等压; (2) 绝热18. 12,SS19. 0, 0EQ20. (1)
3、气体内能;(2) 气体对外作功;(3) 内能和对外作功21. 1.28107 22. 33.3% 23. 6.5910 26 kg三、计算题1. 解:(1) 在过程中气体对外作功为 1221121VVppA内能增量为 112212125 25VpVpTTRTCMEV 由热力学第一定律,此过程气体吸收的热量为1122122111125 21VpVpVVppEAQ 2233551001. 110204. 425101021004. 41001. 121 J1002. 23(2) 在过程 II 中气体对外作功为d322VVpA2233222d32VpVpVVVpVVV又据可得CpV21 332 32
4、3223m103201. 104. 4102ppVV所以, J1085. 410204. 4103201. 12322 2A过程 II 气体内能增量为223323225 25VpVpTTREp ),(22Vp),(11Vp13pp OVA9-3-1 图pVOa1VA9-2-17 图2Vb c d4 J1006. 610204. 4103201. 125322过程 II 气体吸热 J1009. 11006. 61085. 4433 222EAQ整个过程气体吸收热量21QQQ J1029. 11009. 11002. 24432. 解:设状态 2 和 4 的温度为 T,气体在循环中对外 作的功为2
5、2113323122VpVpVpVVppATTTR231因为 RVp RVpTRVpTRVpT442233 311 1,又,244222 23311 31RVpVpTRVpVpTT34141232,VVppVVpp所以 3131313122,TTTTRATTTTTT3. 解:(1) , J320004003001800011 112 净净AQQATT净AQQ21,第二个热机不变, J2400080003200012净AQQ2Q, J34000100002400021净AQQ%4 .2934000100001QA净(2) , 121TT K425%4 .291300 12 1TT4. 解:由绝热
6、方程 得 1 321 21VTVT 112123)( TT VV由卡诺循环效率 得 121TT1121 TT 1123)11( VV单原子理想气体 35 22i已知 ,将、值代入式得 2 . 0pOV1234A9-3-2 图54 . 123VV5. 解:(1):多方过程,升温升压21 112125RTTTCEV11211221221121 21 21 21RTTTRVpVpVVppA111111321 25RTRTRTAEQ:绝热膨胀过程32 02Q12123225RTTTCTTCEVV12225RTEA:等温压缩过程13 03E11 13 1308. 28lnlnRTRTVVRTA13308
7、. 2RTAQ(2) %7 .30308. 2111113RTRT QQ6. 解:(1) pV 图上循环曲线如 A9-3-6 图所示,其中 ab 为绝热线,bc 为等体线,ca 为等温线 (2) 等体过程放热为 QV = CV (T2T1) 等温过程吸热为 2/ln11 1VVRTQT绝热过程方程 211 11 1)2(TVTV双原子分子气体 , RCV254 . 1由式解得系统一次循环放出的净热量为 2ln) 12(25111RTTRQQQTVJ240若 100 次循环放出的总热量全部用来熔解冰,则熔解的冰的质量为 pOV)(1Ta)(1Tc)(2TbA9-3-6 图1V2/1V6kg 21
8、016. 7100Qm7. 解:(1) ca 等体过程有 ccaa Tp Tp K75)(ac acppTTbc 等压过程有 ccab TV TV K225)(cb cbVVTT(2) 气体的摩尔数为 321. 0molaaa RTVp MM由 可知气体为双原子分子气体, 40. 1故 , RCV25RCp27ca 等体吸热过程 0caWJ1500)(caVcacaTTCEQbc 等压压缩过程 J400)(bcbbcVVpW J1000)(bcVbcTTCEJ1400bcbcbcWEQ循环过程,整个循环过程净吸热为0EJ600)(21cbcaVVppWQab 过程净吸热 J5001500)14
9、00(600cabcabQQQQ(3) 为净吸热,ab 过程经历了升温、降温过程,设温度转折点为 x, ab0abQ过程, )dd(2d2dmolpVVpiTRiMmEVpWdd由热力学第一定律 pViVpiWEQd2d22dddA9-3-7 图2)(m3V6Pa)10(2pa2 bc O4134x7直线方程为 ab4300 6100 VpVpd75d于是有 VVQd)1925450(d令解得,即 ax 吸热,xb 放热0dQ3m28. 4xVJ4 .1167d)1925450(d28. 4228. 42VVQQax%5 .224 .11761500600axcaQQW净8. 解:由得2122
10、 TTT AQ J43212 21005. 126328826310TTATQ9. 解:已知低温热源的温度,设热机效率时高温热K28027372T%40源的温度为 T1,热机效率时高温热源的温度为,根据,则%501T121TT1,12 12 1TTTT所以,高温热源需要提高的温度为4 . 01 280 5 . 01 280 1122 111TTTTTK3 .931T10. 解:电阻丝的电阻不变,且两次加热的电流和时间都相同由知,气体两次状态变化从电阻丝吸的热相等,即RtIQ2pVQQ 设气体初始温度为,第一次加热后温度为,第二次加热后温度为,则0T1T2T)(01 molTTCMmQVV)(0
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