上海交大版大学物理第十章参考答案(3)

2019-01-26 21:36

答:如果不给定过程,我们只能根据T2=T1,得知这一过程中内能不变,但是作功情况无法由V2>V1得出,因为作功的计算与过程的选择有关,本题选择D。 10-2.一定量理想气体,从同一状态开始把其体积由V0压缩到V0,分别经历以下三种过程:

p绝热线(1)等压过程; (2)等温过程; (3)绝热过程。 其中:

p1等温线什么过程外界对气体作功最多;

什么过程气体内能减小最多; 1V0V0什么过程气体放热最多? 2答:由画图可以直接看出:

(3)绝热过程中,外界对气体作功最多; (3)绝热过程中,气体内能减小最多; (2)等温过程中,气体放热最多。

10-3.一定量的理想气体,从p?V图上初态a经历(1)

12oV或(2)过程到达末态b,已知a、b两态处于同一条绝热线上(图中虚线是绝热线),则气体在 (A)(1)过程中吸热,(2)过程中放热; (B)(1)过程中放热,(2)过程中吸热; (C)两种过程中都吸热; (D)两种过程中都放热。

答:从题意可以知道,a、b两态处于同一条绝热线上,图中虚线是绝热线,所以这条虚线围成的面积A?Eab?0。

对应(1)过程,Q1??E?A1,从图上可以看出:A1?A,所以A?Eab?0,也就是Q1?0,这就是放热过程。

对应(2)过程,从图上可以看出:A2?A,所以A?Eab?0,Q2??E?A2,也就是Q2?0,这就是吸热过程。

所以本题选择B。

10-4.试说明为什么气体热容的数值可以有无穷多个?什么情况下气体的热容为零?什么情况下气体的热容是无穷大?什么情况下是正值?什么情况下是负值?

答:根据气体热容的定义:系统在某一无限小过程中吸收热量dQ与温度变化dT的比值称为系统在该过程的热容量。而从T1的温度变化到T2可以经历无穷

多个过程,每个过程的吸收热量都可能不同。所以C??Q就不一样。 ?T当气体温度变化而不吸收热量时,气体的热容为零,比如绝热膨胀。 当气体的温度不变而吸收热量时,气体的热容无穷大,比如等温变化。 当气体温度升高,但为放热过程时,热容为负值。

10-5.某理想气体按pV2?恒量的规律膨胀,问此理想气体的温度是升高了,还是降低了?

答:可见习题10-8。根据题意,pV2?C,而

pV?恒量,将两个式子相除,T可得:VT?恒量,所以如果该理想气体膨胀,此气体的温度降低。

10-6.一卡诺机,将它作热机使用时,如果工作的两热源的温度差愈大,则对做功就愈有利;如将它当作制冷机使用时,如果两热源的温度差愈大,对于制冷机是否也愈有利?为什么? 答:卡诺热机:?卡?1?T2T所以温差越大,2就越小,?卡就越大; T1T1T2但是对于制冷机:卡诺逆循环的致冷系数:?卡?,温差越大,则

T1?T21?卡?越小,提取同样的热量,则所需作功也越多,对致冷是不利的.

T1?1T2

10-7.卡诺循环1、2,如图所示.若包围面积相同,功、效率是否相同?

答:封闭曲线所包围的面积表示循环过程中所做的净功.若包围面积相同,则两次循环所做的功相同。但由于??还与吸热Q1有关。

A净,A净面积相同,效率不一定相同,因为?Q1

10-8.一条等温线和一条绝热线有可能相交两次吗?为什么?

答:不可能。

(1)由热力学第一定律有:Q??E?A, 若有两个交点a和b,则:经等温a→b过程有:

?E1?Q1?A1?0,经绝热a→b过程:?E2?A2?0,

?E2??A2?0,从上得出?E2??E1,这与a,b两点的内能变化应该相同矛

盾。

(2)若两条曲线有两个交点,则组成闭合曲线而构成了一循环过程,这循环过程只有吸热,无放热,且对外做正功,热机效率为100%,违背了热力学第二定律。

10-9.两条绝热线和一条等温线是否可能构成一个循环? 为什么?

p答:不能,用反证法证明说明: 绝热线A假设两条绝热A、B先相交于点1, 21与另一条等温线C分别相交于点3、2, 绝热线B那么1231构成一个正循环,如图所示, 等温线3则该正循环对外做正功,只有在等温 Vo过程放热。这样既不吸热又对外做有

等温热源用功,显然是违反热力学第一定律;

Q另如图b所示,该正循环对外做正功,

只有在等温过程吸热。这样成为从单 A一热源吸热对外做有用功的热机,显 然是违反热力学第二定律。

10-10.所谓第二类永动机是指什么?它不可能制成是因为违背了什么关系? 答:第二类永动机:从一个热源吸热并全部变为功。违背热力学第二定律,所以无法造成。


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