大学大学物理物习题册解答-8 热力学第二定律

20XX年复习资料

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第五章 大量粒子系统(三)

热力学第二定律

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一 选择题

[ B ]1．在下列各种说法中，哪些是正确的? (1)热平衡过程就是无摩擦的、平衡力作用的过程。 (2)热平衡过程一定是可逆过程。

(3)热平衡过程是无限多个连续变化的平衡态的连接。 (4)热平衡过程在p-V 图上可用一连续曲线表示。 (A)(1)、(2) (B)(3)、(4)

(C)(2)、(3)、(4)

(D)(1)、(2)、(3)、(4)

[ B ]2．下面所列四图分别表示某人设想的理想气体的四个循环过程，请选出其中一个在物理上可能实现的循环过程的图的符号。

[ D ]3．设有以下一些过程：

（1） 两种不同气体在等温下互相混合。 （2） 理想气体在定容下降温。 （3） 液体在等温下汽化。

（4） 理想气体在等温下压缩。 （5） 理想气体绝热自由膨胀。

在这些过程中，使系统的熵增加的过程是： (A)（1）、（2）、（3）; (B)（2）、（3）、（4）; (C)（3）、（4）、（5）; (D)（1）、（3）、（5）。

[ A ]4．一定量的理想气体向真空作绝热自由膨胀，体积由1V 增至2V ，在此过程中

气体的

(A) 内能不变，熵增加; (B) 内能不变，熵减少; (C) 内能不变，熵不变; (D) 内能增加，熵增加。

二 填空题

1. 热力学第二定律的克劳修斯叙述是：热量不能自动地从低温物体传向高温物体； 开尔文叙述是：不可能制成一种循环动作的热机，只从单一热源吸热完全转变为有用功而其它物体不发生任何变化。

2. 从统计的意义来解释：

不可逆过程实际上是一个 从概率较小的状态到概率较大的状态的转变过程。 一切实际过程都向着状态的概率增大（或熵增加）的方向进行。

3. 熵是大量微观粒子热运动所引起的无序性的定量量度。若一定量的理想气体经历一个等温膨胀过程，它的熵将增加 (填入：增加，减少，不变)。

三 计算题（循环过程，选做）

１．一致冷机用理想气体为工作物质进行如图所示的循环过程，其中ab 、cd 分别是温度为T 2、T 1的等温过程，bc 、da 为等压过程．试求该致冷机的致冷系数．

解：在ab 过程中，外界作功为 1

221ln ||p p RT M M

A mol =

' 在bc 过程中，外界作功 )(||121

T T R M M

A mol

-=''

在cd 过程中从低温热源T 1吸取的热量2

Q '等于气体对外界作的功2A '，其值为 ='='22

A Q 1

22ln p p RT M M

mol 在da 过程中气体对外界作的功为 )(122

T T R M M A mol -='' 致冷系数为 22112

||||A A A A Q w ''-'-''+''=

)

(ln )(ln ln

121

21121221

2

1T T p p

T T T p p T p p T ----+=

1

21

T T T -=

2.已知一定量的理想气体经历如图所示的循环过程。其中ab 和 cd 是等压过程， bc 和da 是绝热过程。已知 b 点温度 1T T b =， c 点温度2T T C =。证明该热机的效率为2

1

1T T -

=η 证：等压过程吸热

等压过程放热

所以

(1)

与求证结果比较，只需证得 即可，为此，列出 ab ,cd 的等压过程方程

和 bc,da 绝热过程方程：

(2) (3) (4)

(5)

联立上述四式，可得

，代入(1)式得证