热力学基础例题及习题

第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）热力学习题课选讲例题热力学习题课选讲例题VPAB*o答答：（：（B）例例 一定量的理想气体，由平衡态一定量的理想气体，由平衡态 A B，则，则无论经过什么过程，系统必然：无论经过什么过程，系统必然：A）对外作正功；对外作正功；B）内能增加；内能增加；C）从外界吸热；从外界吸热；D）向外界放热。向外界放热。功和热量都是过程量功和热量都是过程量,始末状态确定后，不同过始末状态确定后，不同过程，功和热量是不同的程，功和热量是不同的;而内能是状态量只决定于始而内能是状态量只决定于始末状态末状态,与过程无关与过程无关.第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）热力学习题课选讲例题热力学习题课选讲例题 例例 一定量的理想气体从体积一定量的理想气体从体积 膨胀到体积膨胀到体积 分别经过如下的过程，其中吸热最多的过程是什么过分别经过如下的过程，其中吸热最多的过程是什么过程？（程？（A-BA-B等压过程；等压过程；A-CA-C 等温过程；等温过程；A-DA-D 绝热过程）绝热过程）解解ABCD第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）热力学习题课选讲例题热力学习题课选讲例题PVACBD等温等温绝热绝热过程内能增量E/J作功W/J吸热Q/JAB050BC-50CD-50-150DAABCD 循环效率循环效率 例例 一定量理想气体的一定量理想气体的循环过程如循环过程如 PV 图所示，图所示，请填写表格中的空格请填写表格中的空格.50500-100150015025%第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）热力学习题课选讲例题热力学习题课选讲例题 例：例：一定量的理想气体经历一定量的理想气体经历 acb 过程时吸热过程时吸热 200 J，则经历，则经历acbda 过程时，吸热多少过程时，吸热多少？解解ebad1414c第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）热力学习题课选讲例题热力学习题课选讲例题VPAB*O12绝热绝热例：例：讨论理想气体下图过程中，各过程讨论理想气体下图过程中，各过程 的正负的正负。A BA 2 BA 1 B第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）热力学习题课选讲例题热力学习题课选讲例题 例例 已知已知 2 mol 氦气氦气 先等压先等压膨胀体积倍增，后绝热膨胀至原温度。膨胀体积倍增，后绝热膨胀至原温度。1）画画 PV 图图pVABCo20402）在这过程中氦气在这过程中氦气吸热吸热3）A-B-C 过程氦气的内能过程氦气的内能 变化变化4）A-B-C 过程气体做的总功过程气体做的总功第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）热力学习题课选讲例题热力学习题课选讲例题 例例 设有设有 5 mol 的氢气，最初的压强为的氢气，最初的压强为 温温度为度为 ，求在下列过程中，把氢气压缩为原体积的，求在下列过程中，把氢气压缩为原体积的 1/10 需作的功需作的功:1）等温过程，）等温过程，2）绝热过程）绝热过程.3）经这）经这两过程后，气体的压强各为多少？两过程后，气体的压强各为多少？解解 1）等温过程）等温过程2）氢气为双原子气体）氢气为双原子气体12常量常量第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）热力学习题课选讲例题热力学习题课选讲例题3）对等温过程）对等温过程对绝热过程对绝热过程,有有12常量常量第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）热力学习题课选讲例题热力学习题课选讲例题Op123V解解 1):1 2 例例 1mol 双原子分子理想气体经过如图的过程，其双原子分子理想气体经过如图的过程，其中中1 2 为直线过程为直线过程、2 3 为绝热过程、为绝热过程、3 1 为等温过为等温过程程.已知已知 T1,T2=2T1,V3=8V1 .求：求：1）各过程的功、各过程的功、热量和内能变化；热量和内能变化；2）此循环热机效率此循环热机效率.第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）热力学习题课选讲例题热力学习题课选讲例题2 33 1Op123V解解:2）第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）热力学习题课选讲例题热力学习题课选讲例题补充题补充题：（选择题：（选择题 18）过程）过程pTbc0两过程两过程 和和 关系关系pVbc0过程过程过程过程第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）热力学习题课选讲例题热力学习题课选讲例题 图中两卡诺循环图中两卡诺循环 吗吗？第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）热力学习题课选讲例题热力学习题课选讲例题 例例 一定量的理想气体，在一定量的理想气体，在 P T 图上经历如图所图上经历如图所示的循环过程示的循环过程 abcda，其中，其中 ab、cd 为两个绝热过程，为两个绝热过程，求：求：该循环过程的效率。该循环过程的效率。（K）b （atm）cda300400bcda第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）热力学习题课选讲例题热力学习题课选讲例题 a b 等压进气过程等压进气过程 b c 绝热压缩过程绝热压缩过程 c d 爆炸爆炸等体升压过程等体升压过程 d e 绝热膨胀过程绝热膨胀过程 e b 排气口开等体降压排气口开等体降压 b a 等压排气过程等压排气过程 例：例：证明奥托循环的效率为证明奥托循环的效率为（设工质可视为理想气体）。（设工质可视为理想气体）。abcde奥托奥托循环过程循环过程第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）热力学习题课选讲例题热力学习题课选讲例题bcdeW解解：b c 绝热过程绝热过程 d e 绝热过程绝热过程第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）热力学习题课选讲例题热力学习题课选讲例题 问：问：一条等温线与一条绝热线能否有两个交点？一条等温线与一条绝热线能否有两个交点？答：答：不可能不可能.因为因为,若一条等温线若一条等温线与一条绝热线有两个交点，与一条绝热线有两个交点，则两条曲线构成了一个循则两条曲线构成了一个循环过程，它仅从单一的热环过程，它仅从单一的热源吸热，且全部转换为功，源吸热，且全部转换为功，热机效率达热机效率达100%，违背了，违背了热力学第二定律的开尔文热力学第二定律的开尔文说法，所以不成立说法，所以不成立.第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）热力学习题课选讲例题热力学习题课选讲例题例例 下列四个假想的循环过程，哪个可行？下列四个假想的循环过程，哪个可行？pV绝热绝热等温等温（A）op绝热绝热绝热绝热（C）VopV等温等温绝热绝热（B）opV绝热绝热绝热绝热等温等温（D）o