大学物理第06章习题分析和解答.doc

6-1 某一热力学系统经历一个过程后，吸收了的热量，并对环境做功,则系统的内能（ ）。 （）减少了 （）增加了 （）减少了（）增加了 解：由热力学第一定律可得 故选 6-2 对于理想气体系统来说，在下列过程中，哪个过程中系统所吸收的热量、内能的增量和对外做功三者均为负值（ ）？ （）等容降压过程 （）等温膨胀过程（）绝热膨胀过程（）等压压缩过程 解：等容过程不做功，故不正确； 等温过程内能不变，故不正确；绝热过程与外界不交换热量，故不正确； 对于等压压缩过程：体积减小，系统对外界做负功，表现为外界对系统做功；易知压缩过程温度降低，则内能减少；等压过程，温度降低，则必放热。故选 6-3 系统分别经过等压过程和等体过程，如果两过程中的温度增加值相等，那么（ ）。 （）等压过程吸收的热量小于等体过程吸收的热量 （）等压过程吸收的热量等于等体过程吸收的热量 （）等压过程吸收的热量大于等体过程吸收的热量 （）无法确定 解：等压过程吸收的热量；等容过程吸收的热量,由于，故选 6-4 一台工作于温度分别为和的高温热源与低温热源之间的卡诺热机，每经历一次循环吸热，则对外界做功（ ）。 （） （） （）（） 解：卡诺热机循环效率,则，故选 6-5 系统从外界获得的能量，一部分用来 ，另一部分用来对外界做功。 解：详见热力学第一定律 6-6 空气压缩机在一次压缩过程中，活塞对气缸内的气体做功为，同时气体的内能增加了。试问：此压缩过程中，气体 （填“吸收”或“放出”）的热量等于 。 解：由热力学第一定律可得 负号表示放出热量。 6-7 一定量的空气，吸收了的热量，并保持在的压强下膨胀，体积从增加到，空气对外做功为 ，内能改变量为 。 解：等压过程系统对外做功为 由热力学第一定律可得 6-8 一定质量某理想气体在正循环过程从高温热源吸收了的热量，同时向低温热源放出了的热量，则该正循环的效率为 。 解：循环效率公式 6-9 如图，在系统从状态A沿ABC变化到状态C的过程中，外界有428 J的热量传递给系统，同时系统对外界做功128 J。当系统从状态C沿另一曲线CA返回到状态A时，外界对系统做功69 J，则此过程中系统是吸热还是放热？传递的热量是多少？ 解：对过程应用热力学第一定律，即,则；对过程应用热力学第一定律得 即放出热量。 6-10 一压强为,体积为的氧气自加热到，问： （1）当压强不变时，需要多少热量？当体积不变时，需要多少热量？ （2）在等压和等体过程中各作了多少功？ 解：（1）压强不变，即等压过程：对初状态应用理想气体状态方程 ,代入到 中，得 体积不变时，即等体过程：对初状态应用理想气体状态方程 ,代入到 中，得 （2）等体过程，系统对外不做功，即； 等压过程：内能的变化量,由热力学第一定律可得 6-11 某一容器中装有单原子分子理想气体，在等压膨胀时，吸收了的热量，求气体内能的变化和对外做的功。 解:单原子理想气体自由度，等压过程 代入理想气体内能增量公式可得 由热力学第一定律得 6-12 的理想气体在时，从等温压缩到，求气体所做的功和放出的热量？ 解：等温过程：； 6-13 质量为的氧气，其温度由升高到，问在等体、等压、绝热三种不同情况下，其内能的变化各是多少？ 解：内能是状态量，仅与初、末状态有关，与过程无关，所以等体、等压和绝热三种情况下，内能的变化量相同，均为 6-14 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），开始时它们的压强和温度都相同，现将热量传给氦气，使之升高到一定的温度。若使氢气也升高同样的温度，则向氢气传递的热量是多少？ 解：由理想气体状态方程可知，初始压强、温度相同，体积也相同，则两种气体的摩尔数相同。升高相同的温度，则温度的变化量相同。容器是刚性，所以变过过程是等容变化。 等容过程：。摩尔数相同，升高到相同的温度，则吸收的热量之比为自由度之比，即，，则 6-15 有人说，因为在循环过程中，系统对外所做的总功在数值上等于图上封闭曲线所包围的面积，所以封闭曲线的面积越大，循环效率越高，对吗？为什么？ 解：不对。由热机效率的定义式可知，效率不仅与做功多少有关，还与吸收的热量有关，封闭面积大只表明系统的净功多。 6-16一卡诺热机，其高温热源的温度是，每一循环从高温热源吸收，并向低温热源放热。求：（1）低温热源的温度；（2）此循环的热机的效率。 解：卡诺热机循环效率 从上式可知，, 6-17 一卡诺热机的低温热源温度为，效率为，若要将其效率提高到，问高温热源的温度应提高多少？ 解：由得原高温热源的温度为