大学物理第十八单元 热力学第一定律

第十八单元 热力学第一定律

[课本内容] 马文蔚,第四版,上册 [6][40]

[典型例题]

例181.一定量得某种理想气体,开始时处于压强、体积、温度分别为P 0=1、2×106Pa, V 0=8、31×103m 3,, T 0=300K 得初态,后经过一等容过程,温度升高到T 1=450K ,再经过一等温过程,压强降到P=P O 末态,已知该理想气体得等压摩尔热容与等容摩与热容之比C P /C V =5/3。求:

(1)理想气体得等压摩尔热容C P 与等容摩尔热容C V 。

(2)气体从始态变到末态得全过程中从外界吸收得热量。

提示:(1)

(2)

例182.一定量得刚性双原子分子理想气体,开始时处于压强为p 0=1、0×106Pa,体积为V 0=4×103m 3温度为T 0=300K 得初态,后经等压膨胀过程温度上升到T 1=450K,再经绝热过程温度回到T 2=300K,求气体在整过程中对外界作得功。

提示:

练习十八

一、选择题:

181.有两个相同得容器,容积固定不变,一个盛有氨气,另一个盛有氢气(瞧成刚性分子得理想气体),它们得压强与温度都相等,现将5J 得热量传给氢气,使氢气温度升高,如果使氨气也升高同样得温度,则应向氨气传递热量就是: ［ ］

(A) 6 J 、 (B) 5 J 、 (C) 3 J 、 (D) 2 J 、

182.一定量得理想气体分别由初态a 经①过程ab 与由初态a ′经②过程a ′cb 到达相同得终态b ,如p －T 图所示,则两个过程中气体从外界吸收得热量 Q 1,Q 2得关系为: ［ ］ (A) Q 1<0,Q 1> Q 2. (B) Q 1>0,Q 1> Q 2. (C) Q 1<0,Q 1< Q 2. (D) Q 1>0,Q 1< Q 2.

10cb cb E E A Q A V ∆>=∆+=-→↑↓2提示：过程①，等体过程，Q=过程②，等体再等温，Q （c b ；p ，）

所以选B 183.对于室温下得双原子分子理想气体,在等压膨胀得情况下,系统对外所作得功与从外

界吸收得热量之比W / Q 等于 ［ ］

(A) 2/3. (B) 1/2. (C) 2/5. (D) 2/7.

184.1 mol 理想气体从p －V 图上初态a 分别经历如图所示得(1) 或(2)过程到达末态b .已知T a

(A) Q 1> Q 2>0. (B) Q 2> Q 1>0.

(C) Q 2< Q 1<0. (D) Q 1< Q 2<0.

(E) Q 1= Q 2>0.

185.氦气、氮气、水蒸汽(均视为刚性分子理想气体),它们得摩尔数相同,初始状态相同,若使它们在体积不变情况下吸收相等得热量,则 ［ ］

(A) 它们得温度升高相同,压强增加相同.

(B) 它们得温度升高相同,压强增加不相同.

(C) 它们得温度升高不相同,压强增加不相同.

(D) 它们得温度升高不相同,压强增加相同.

186.一定量得理想气体,经历某过程后,温度升高了.则根据热力学定律可以断定:

p O T a b a ′

c

① ②

(1) 该理想气体系统在此过程中吸了热.

(2) 在此过程中外界对该理想气体系统作了正功.

(3) 该理想气体系统得内能增加了.

(4) 在此过程中理想气体系统既从外界吸了热,又对外作了正功.

以上正确得断言就是: ［ ］

(A) (1)、(3). (B) (2)、(3).

(C) (3). (D) (3)、(4).

提示:选C

二、填空题

187.一气缸内贮有10 mol 得单原子分子理想气体,在压缩过程中外界作功209J,气体升温

1 K,此过程中气体内能增量为 ____ ,外界传给气体得热量为____ __________.

188.一定量得某种理想气体在等压过程中对外作功为 200 J.若此种气体为单原子分子

气体,则该过程中需吸热___________ J;若为双原子分子气体,则需吸热____________ J 、

22i =+W 提示：参看18-3题，，所以答案为：500J ；700J Q

189.2 mol 单原子分子理想气体,从平衡态1经一等体过程后达到平衡态2,温度从 200 K

上升到 500 K,若该过程为平衡过程,气体吸收得热量为____________;若为不平衡过程,气体吸收得热量为______________.

22

1328.3130074722

i E iR T J ν=+∆=∆=⨯⨯⨯=W 提示：参看18-3题，，所以答案为：500J ；700J Q 提示：功W=0，Q=所以答案为：747J ；大于747J 1810.一定量理想气体,从A 状态 (2p 1,V 1)经历如图所示得直线过程变到B 状态(p 1,2V 1),

则AB 过程中系统作功W ＝_________;内能改变∆E =_________.

1811.常温常压下,一定量得某种理想气体(其分子可视为刚性分子,自由度为i ,在等压过

程中吸热为Q ,对外作功为W ,内能增加为,则 W /Q =_____________.

_____________.

1812.压强、体积与温度都相同得氢气与氦气(均视为刚性分子得理想气体),它们得质量

之比为m 1∶m 2=__________,它们得内能之比为E 1∶E 2=__________,如果它们分别在等压过程中吸收了相同得热量,则它们对外作功之比为W 1∶W 2=__________. (各量下角标1表示氢气,2表示氦气)

1813.同一种理想气体得定压摩尔热容C p 大于定体摩尔热容C V ,其原因就是

________________________________________.

三、计算题

1814、 0、02 kg 得氦气(视为理想气体),温度由17℃升为27℃.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;

试分别求出气体内能得改变、吸收得热量、外界对气体所作得功.