热力学习题解答

习题 9 9-1. 质量为 0.02kg 的氦气 ( 视为理想气体) ，温度由o17 C 升为o27 C ，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。求：上述各个过程中，气体内能的改变、吸收的热量和气体对外界所做的功。解：摩尔数mol0.0250.004MM，温度增量27 1710KT(1) 因为体积不变，所以：0A335 8.31 10623J22QER T；(2) 等压过程：J4171031.85TRVpA；J6231031.852323TREJ1004.14176234AEQ；(3) 绝热过程，0Q，J62323TRE，J623EA。9-2. 一定量的单原子分子的理想气体装在封闭的气缸里，此气缸有可活动的活塞( 活塞与气缸壁之间无摩擦且无漏气) 。已知气体的初压强11atmp，体积11LV，现将气体在等压下加热直到体积为原来的两倍，然后在等容下加热，到压强为原来的2 倍，最后作绝热膨胀，直到温度下降到初温为止。试求： (1) 在 pV 图上将整个过程表示出来；(2) 在整个过程中气体内能的改变；(3) 在整个过程中气体所吸收的热量；(4) 在整个过程中气体所做的功。解： (1) 据题意：533111.01 10 Pa,1 10m ;pV5332211.01 10 Pa,2210m ;pVV533313222 1.01 10 Pa,2 10m ;ppVV14TT。整个过程如图。(2) 因为初态与末态温度相同，所以整个过程中气体内能的改变：0E；(3) 等压过程吸热，等容过程吸热：53212112155()()()2.5 1.01 1010252J22ppQCTTR TTp VV213232233()()()22VVQCTTR TTpp V5331.01 10210303J2整个过程吸热：252303555JpVQQQ(4) 因为0E，AEQ；所以555JAQ0Vp1V2V1p3p9-3. 气缸内有 3mol 理想气体，初始温度为273KT，先经等温过程体积膨胀到原来的5 倍，然后等容加热，使其末态的压强刚好等于初始压强，整个过程传给气体的热量为48 10 JQ。试在pV 图上画出过程曲线，并求这种气体的绝热指数p,mV,mCC的值。解：设由状态1 经历等温过程到状态2，再经等压过程到状态3；由题意可知：1325VVV，13pp；过程曲线如图。等温过程吸热：4211ln3 8.31273ln 51.1 10 JTVQRTV；等容过程吸热：4448 101.1 106.9 10 JVTQQQ； 111RTVp，333RTVp；135VV，13pp；∴135TT；又 311()22ViQR TTiRT ；∴416.9 10522 3 8.31 273VQiRT；2521.45ii9-4. 理想气体系统经历图示过程由A 到 D ，在此过程中气体系统吸热33.510 J，计算气体系统的内能改变量。解：过程吸热33.5 10 JQ，过程对外做功为过程曲线下包围的面积：3333(1.22.4)10200104.8 10300 102160JA由...