热力学基础例题及习题

第八章 热力学基础,物理学教程,（第二版）,热力学习题课选讲例题,V,P,A,B,*,*,o,答,：（,B,）,例,一定量的理想气体，由平衡态,A B，,则,无论经过什么过程，系统必然：,A）,对外作正功；,B）,内能增加；,C）,从外界吸热；,D）,向外界放热。,功,和,热量都是过程量,始末状态确定后，不同过程，功和热量是不同的;而内能是状态量只决定于始末状态,与过程无关.,例,一定量的理想气体从体积 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程？（,A-B,等压过程；,A-C,等温过程；,A-D,绝热过程）,解,A,B,C,D,P,V,A,C,B,D,等温,绝热,过程,内能增量,E,/,J,作功,W,/,J,吸热,Q,/,J,A,B,0,50,B,C,-50,C,D,-50,-150,D,A,ABCD,循环效率,例,一定量理想气体的循环过程如,PV,图所示，请填写表格中的空格.,50,50,0,-100,150,0,150,25%,例：,一定量的理想气体经历,acb,过程时吸热,200,J，,则经历,acbda,过程时，吸热多少,？,解,e,b,a,d,1,4,1,4,c,V,P,A,B,*,*,O,1,2,绝热,例：,讨论理想气体下图过程中，各过程 的正负,。,A B,A 2 B,A 1 B,例,已知 2,mol,氦气 先等压膨胀体积倍增，后绝热膨胀至原温度。,1）,画,PV,图,p,V,A,B,C,o,20,40,2,）,在这过程中氦气,吸热,3,）,A-B-C,过程氦气的内能 变化,4,）,A-B-C,过程气体做的总功,例,设有,5,mol,的氢气，最初的压强为 温度为 ，求在下列过程中，把氢气压缩为原体积的,1/10,需作的功:,1,）等温过程，,2,）绝热过程.,3,）经这两过程后，气体的压强各为多少？,解,1,）等温过程,2,）氢气为双原子气体,1,2,常量,3,）对等温过程,对绝热过程,有,1,2,常量,O,p,1,2,3,V,解 1),:,1 2,例,1,mol,双原子分子理想气体经过如图的过程，其中1 2 为直线过程、2 3 为绝热过程、3 1 为等温过程.已知,T,1,T,2,=2,T,1,V,3,=8,V,1,.,求：1）,各过程的功、热量和内能变化；,2）,此循环热机效率.,2 3,3 1,O,p,1,2,3,V,解:2）,补充题,：（选择题,18,）过程,p,T,b,c,0,两过程 和 关系,p,V,b,c,0,过程,过程,图中两卡诺循环 吗？,例,一定量的理想气体，在,P T,图上经历如图所示的循环过程,abcda,，,其中,ab,、,cd,为两个绝热过程，,求：,该循环过程的效率。,（K）,b,（,atm,）,c,d,a,300,400,b,c,d,a,a b,等压进气过程,b c,绝热压缩过程,c d,爆炸,等体升压过程,d e,绝热膨胀过程,e b,排气口开等体降压,b a,等压排气过程,例：,证明奥托循环的效率为,（设工质可视为理想气体）。,a,b,c,d,e,奥托,循环过程,b,c,d,e,W,解,：,b c,绝热过程,d e,绝热过程,问：,一条等温线与一条绝热线能否有两个交点？,答：,不可能.,因为,若一条等温线与一条绝热线有两个交点，则两条曲线构成了一个循环过程，它仅从单一的热源吸热，且全部转换为功，热机效率达,100,%,，违背了热力学第二定律的开尔文说法，所以不成立.,例,下列四个假想的循环过程，哪个可行？,p,V,绝热,等温,（A）,o,p,绝热,绝热,（C）,V,o,p,V,等温,绝热,（B）,o,p,V,绝热,绝热,等温,（D）,o,