《大学物理》习题册题目及答案第8单元 热力学基础(二)教学内容

《大学物理》习题册题目及答案第8单元热力学基础(二)

第8单元 热力学基础（二）

序号 学号 姓名 专业、班级 一 选择题

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

*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 ='

p

在bc过程中，外界作功

)

(

|

|

1

2

1

T

T

R

M

M

A

mol

-

=

''

在cd过程中从低温热源T1吸取的热量

2

Q'等于气体对外界作的功

2

A'，其值为

=

'

=

'

2

2

A

Q

1

2

2

ln

p

p

RT

M

M

mol

在da过程中气体对外界作的功为)

(

1

2

2

T

T

R

M

M

A

mol

-

=

''

致冷系数为

2

2

1

1

2

|

|

|

|A

A

A

A

Q

w

''

-

'

-

''

+

'

'

=

)

(

ln

)

(

ln

ln

1

2

1

2

1

1

2

1

2

2

1

2

1

T

T

p

p

T

T

T

p

p

T

p

p

T

-

-

-

-

+

=

1

2

1

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

1

T

T

b

=， c 点温度

2

T

T

C

=。证明该热机的

效率为

1

2

1

T

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