得: CV =(Q-QT )/(3.28×103)=21.0 J·mol-1·K-1
??CpCV?CV?R?1.40CV------------------------------3分
7.4587:解:(1) 气体对外作的功等于线段ac下所围的面积
W=(1/2)×(1+3)×1.013×105×2×103? J=405.2 J-------------3分
(2) 由图看出 PaVa=PcVc
∴Ta=Tc
--------------------------------2分
内能增量 ?U?0----------------------------------------------------------------2分
(3) 由热力学第一定律得:Q??U?W?405.2J------------------3分 8.5347:解:该氮气系统经历的全部过程如图
设初态的压强为p0、体积为V0、温度为T0,而终态压强为p0、体积为V、温度为T。在全部过程中氮气对外所作的功
W = W (等压)+ W (等温)
W (等压) = p0(2 V0-V0)=RT0-------------------------1分
p (atm)
2 1 W (等温) =4 p0 V0ln (2 p0 / p0) = 4 p0 V0ln 2 = 4RT0ln2----------2分 ∴ W =RT0 +4RT0ln 2=RT0 (1+ 4ln 2 )=9.41×10 J-----------------2O 分 V0 2V0 5?U?CV(T?T0)?R(4T0?T0)2氮气内能改变:
=15RT0 /2=1.87×104 --------------------------3分
氮气在全部过程中吸收的热量: Q =△U+W=2.81×104 J---------2分
3
V V
9.0203:解:设a状态的状态参量为p0, V0, T0,则pb=9p0, Vb=V0, Tb=(pb/pa)Ta=9T0 ---1分
p0Vc2Vc?pc?2V0; ∴∵ pV0?3V0p0-----------------------1分
∵ pc Vc =RTc ; ∴Tc = 27T0 -------------------------------------1分
(1) 过程Ⅰ
QV?CV(Tb?Ta)?3R(9T0?T0)?12RT0----------------1分 2过程Ⅱ Qp = C p(Tc -Tb ) = 45 RT0 ----------------------------------------1分
Q?CV(Ta?Tc)??(p0V2)dV/V02?3R(T0?27T0)?p0(Va3?Vc3)223VVc0过程Ⅲ
Vap0(V03?27V03)??39RT0???47.7RT023V0----------------3分
??1?(2)
47.7RT0|Q|?1??16.3%QV?Qp12RT0?45RT0--------------------------2分
310.4097:解:(1) Q1?RT1ln(V2/V1)?5.35?10 J -----------------------3分
??1?(2)
T2?0.253T1W??Q?1.34?101;J-----------------------4分
3(3) Q2?Q1?W?4.01?10 J ----------------------------------------------3分
11.4104:解:由图,pA=300 Pa,pB = pC =100 Pa;VA=VC=1 m3,VB =3 m3。 (1) C→A为等体过程,据方程pA/TA= pC /TC
TC = TA pC / pA =100 K-----------2分
B→C为等压过程,据方程VB/TB=VC/TC得:TB=TCVB/VC=300 K------------------2分 (2) 各过程中气体所作的功分别为:A→B:B→C:W2 = pB (VC-VB ) =-200 J
C→A: W3 =0 -------------------------------------3分
(3) 整个循环过程中气体所作总功为:W= W1 +W2 +W3 =200 J
因为循环过程气体内能增量为ΔU=0,因此该循环中气体总吸热:Q =W+ΔU =200 J----3分 12.4114:解:(1) p-V图如右图--------------------------------------2分 (2) T4=T1
?U=0----------2分
p (atm)
W1?1(pA?pB)(VB?VC)2=400 J
MMQ?Cp(T2?T1)?CV(T3?T2)MMmolmol(3)
53?p1(2V1?V1)?[2V1(2p1?p1)]22 ?11p1V12=5.6×102 J-----------------4分
2
2 T3 1 T1 T2 O
1 2 T4 V (L)
(4) W=Q=5.6×10 J--------------------------2分 13.4155:解:(1) ∵ 刚性多原子分子 i = 6,∴T2?T1(p2/p1)??1?
??i?2?4/3i------------------1分
?600K----------------------2分
1?U?(M/Mmol)iR(T2?T1)?7.48?1032 J----------------------------2分
(2) ∵绝热 W =-ΔU =-7.48×103 J (外界对气体作功)------------2分 (3) ∵p2 = n kT2
∴n = p2 /(kT2 )=1.96×1026 个/m3 --------------------------------------------3分 14.4110:解:(1) 过程ab与bc为吸热过程,吸热总和为:
Q1=CV(Tb-Ta)+Cp(Tc-Tb)
?35(pbVb?paVa)?(pcVc?pbVb)22=800J---------------4分
(2) 循环过程对外所作总功为图中矩形面积:W = pb(Vc-Vb)-pd(Vd -Va) =100J----------2分
(3)
Ta=paVa/R,Tc = pcVc/R; Tb = pbVb /R,Td = pdVd/R
TaTc = (paVa pcVc)/R2=(12×104)/R2 TbTd = (pbVb pdVd)/R2=(12×104)/R2
∴ TaTc=TbTd ---------------------------------------------------------------------------4分 15.4130:解:由图得: pA=400 Pa, pB=pC=100 Pa, VA=VB=2 m3,VC=6 m3 (1) C→A为等体过程,据方程pA /TA = pC /TC ,得:TC = TA pC / pA =75 K ---------------1分 B→C为等压过程,据方程 VB /TB =VC TC ,得:TB = TC VB / VC =225 K-----------------1分
pVm?AA?0.321molMRTA(2) 根据理想气体状态方程求出气体的物质的量(即摩尔数),为:mol 由??1.4知该气体为双原子分子气体,
CV?57RCP?R2,2
7Q2??R(TC?TB)??14002B→C等压过程吸热:J--------------------2分
5Q3??R(TA?TC)?15002C→A等体过程吸热:J-----------------------2分
循环过程ΔU =0,整个循环过程净吸热:
Q?W?1(pA?pC)(VB?VC)?6002J
∴ A→B过程净吸热:Q1=Q-Q2-Q3=500J----------------------------------------4分
16.4258:解:
p?11nmv2??v233
2∴??3p/v?1.90kg/m3 ------------------------------------------------------5