卡诺热机物理学试卷VIP免费

[143-1]卡诺热机在T1=600K的高温热源和T2=300K的低温热源间工作。求：⑴热机效率η；⑵当向环境作功–W=100kJ时，系统从高温热源吸收的热Q1及向低温热源放出的热-Q2。解：Q2+Q1=-WQ2+200=100-Q2=100(kJ)[143-2]某地热水的温度为65℃，大气温度为20℃。若分别利用一可逆热机和一不可逆热机从地热水中取出1000J的热量。⑴分别计算两热机对外所做的功，已知不可逆热机是可逆热机效率的80%；⑵分别计算两热机向大气中所放出的热。解：Wir=80%Wr=80%×(-133)=-106.5(J)⑵Q2+Q1=-WQr,2+1000=133Qr,2=-867(J)Qir,2+1000=106.5Qir,2=-893.5(J)[143-3]卡诺热机在T1=900K的高温热源和T2=300K的低温热源间工作。求：⑴热机效率η；⑵当向低温热源放热-Q2=100kJ时，系统从高温热源吸热Q1及对环境所作的功–W。解：Q2+Q1=-W-100+300=-W-W=200(kJ)[143-4]冬季利用热泵从室外0℃的环境吸热，向室内18℃的房间供热。若每分钟用100kJ的功开动热泵，试估算热泵每分钟最多能向室内供热多少？解：从室外吸热Q1，向室内供热Q2，室外温度定为T1，室内温度定为T2。Q2+Q1=-WQ2+1517.5=-100Q2=-1617.5(J)[143-5]高温热源温度T1=600K，低温热源温度T2=300K。今有120kJ的热直接从高温热源传给低温热源，求此过程两热源的总熵变ΔS。解：120kJ的热直接从高温热源传给低温热源，-Q1=Q2=120kJ[144-7]已知水的比定压热容cp=4.184J·g-1·K-1。今有1kg，10℃的水经下列三种不同过程加热成100℃的水求各过程的ΔSsys、ΔSamb、ΔSiso。⑴系统与100℃的热源接触；⑵系统先与55℃的热源接触至热平衡，再与100℃的热源接触；⑶系统依次与40℃，70℃的热源接触至热平衡，再与100℃的热源接触；解：⑴＞0，过程自发⑵因S为状态函数，故＞0，过程自发⑶同理＞0，过程自发[144-10]1mol理想气体在T=300K下，从始态100kPa经历下列各过程达到各自的平衡态。求过程的Q，ΔS，ΔSiso。⑴可逆膨胀至末态压力50kPa；⑵反抗恒定外压50kPa不可逆膨胀致平衡态⑶向真空自由膨胀至原体积的2倍。解：⑴理想气体恒温过程：，⑵S为状态函数，理想气体恒温过程：，⑶S为状态函数，理想气体向真空膨胀：Q=0结论:系统反抗的p越小，不可逆程度越大。[145-19]常压下将100g，27℃的水与200g，72℃的水在绝热容器中混合，求最终水温t及过程的熵变ΔS。已知水的比定压热容cp=4.184J·g-1·K-1。解：[145-20]将温度均为300K，压力均为100kPa的100dm3的H2(g)与50dm3的CH4(g)恒温恒压下混合，求过程的ΔS。假定H2(g)和CH4(g)均可认为是理想气体。解：[146-25]常压下冰的熔点为273.15K，比熔化焓Δfush=333.3J·g-1，水的比定压热容cp=4.184J·g-1·K-1。系统的始态为一绝热容器中1kg，353.15K的水及0.5kg，273.15K的冰。求系统达到平衡后，过程的ΔS。解：DH水=m水cp(T-T水)DH冰=DH冰1+DH冰2=m冰Dfush+m冰cp(T-T冰)DH水+DH冰=0即：1000´4.184´(T–353.15)+500´333.3+500´4.184´(T–273.15)=0T=299.93K[146-27]已知常压下冰的熔点为0℃，摩尔熔化焓DfusHm(H2O)=6.004kJ·mol-1，苯的熔点为5.51℃，摩尔熔化焓DfusHm(C6H6)=9.832kJ·mol-1。液态水合固态苯的摩尔定压热容分别为Cp,m(H2O,l)=75.37J·mol-1·K-1及Cp,m(C6H6,l)=122.59J·mol-1·K-1，今有两个用绝热层包围的容器，一容器中为0℃的8molH2O(s)与2molH2O(l)成平衡，另一容器中为5.51℃的5molC6H6(l)与2molC6H6(s)成平衡。现将两容器接触，去掉两容器间的绝热层，使两容器达到新的平衡态。求过程的ΔS。解：DH1=nDfusHm=8´6004=48032(J)DH2=nCp,m(水)(T–273.15)=10´75.37(T–273.15)=753.7(T–273.15)DH3=-nDfusHm=-5´9832=-49160(J)DH4=nCp,m(苯,s)(T–278.66)=10´122.59´(T–278.66)48032+753.7(T–273.15)+(-49160)+10´122.59´(T–278.66)=0T=277.13K[146-28]将装有0.1mol乙醚(C2H5)2O(l)的小玻璃瓶放入容积为10dm3的恒容密闭真空容器中，并在35.51℃的恒温槽中恒温。已知乙醚的正常沸点为35.51℃，此条件下乙醚的摩尔蒸发焓DvapHm=25.104kJ·mol-1。今将小玻璃瓶打碎，乙醚蒸发至平衡态。求：⑴乙醚蒸气的压力；⑵过程的Q，ΔU，ΔH及ΔS。解：⑴⑵DH=nDvapHm=0.1´25104=2510...