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热学习题解答_第五章热力学第一定律

第五章热力学第一定律

5－1、0、020Kg的氦气温度由升为,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,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,设氦气可瞧作理想气体,

且,

解:理想气体内能就是温度的单值函数,一过程中气体温度的改变相同,所以内能的改变也相同,为:

热量与功因过程而异,分别求之如下:

(1)等容过程:

V=常量A＝0

由热力学第一定律,

(2)等压过程:

由热力学第一定律,

负号表示气体对外作功,

(3)绝热过程

Q＝0

由热力学第一定律

5－2、分别通过下列过程把标准状态下的0、014Kg氮气压缩为原体积的一半;(1)等温过程;(2)绝热过程;(3)

等压过程,试分别求出在这些过程中气体内能的改变,传递的热量与外界对气体所作的功,设氮气可瞧作理

想气体,且,

解:把上述三过程分别表示在P-V图上,

(1)等温过程

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理想气体内能就是温度的单值函数,过程中温度不变,故

由热一、

负号表示系统向外界放热

(2)绝热过程

由或

得

由热力学第一定律

另外,也可以由

及

先求得A

(3)等压过程,有

或

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而

所以＝

＝

＝

由热力学第一定律,

也可以由求之

另外,由计算结果可见,等压压缩过程,外界作功,系统放热,内能减少,数量关系为,系统放的热等于其内能

的减少与外界作的功。

5－3在标准状态下的0、016Kg的氧气,分别经过下列过程从外界吸收了80cal的热量。(1)若为等温过程,

求终态体积。(2)若为等容过程,求终态压强。(3)若为等压过程,求气体内能的变化。设氧气可瞧作理想气

体,且

解:(1)等温过程

则

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故

(2)等容过程

(3)等压过程

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5－4为确定多方过程方程中的指数n,通常取为纵坐标,为横坐标作图。试讨论

在这种图中多方过程曲线的形状,并说明如何确定n。

解:将两边取对数

或

比较