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第三篇 热力学

第三篇 热力学. 第一章 热力学. 7. 某一定量气体吸热 800 J ,对外作功 500 J ,由状态 A 沿路径 A 变化到状态 B ,问气体内能改变了多少 ? 如果气体沿路径 2 由状态 B 回到状态 A ,外界对气体作功 300 J ,问气体放出多少热量 ?. 解 :   =  b   a = Q a1b  A a1b = 800  500 = 300 J 对于路径 2 有 Q b2a =  a   b + A b2a =  300 + (  300 ) =  600 J

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  1. 第三篇 热力学 第一章 热力学 7. 某一定量气体吸热800 J,对外作功500 J,由状态A沿路径A变化到状态B,问气体内能改变了多少? 如果气体沿路径2由状态B回到状态A ,外界对气体作功300 J,问气体放出多少热量? 解:  = b a = Qa1b  Aa1b = 800  500 = 300 J 对于路径2有 Qb2a = a  b + Ab2a =  300 +(  300 ) =  600 J 故放出热量为负600 J。

  2. 8. 一系统由图示的a状态沿acb到达b状态,有偿服务80卡热量传入系统,系统作功126 J 。 (1)如adb过程J作功42 J ,问有多少热量传入系统? (2)当系统由状态b沿曲线ba返回状态a时,外界对系统作功84 J ,问系统是吸热还是放热?热量传送了多少? 解:由题目可得:

  3. 9. 压力为1atm,体积为0.0082m3的氮气,从300 K加热到400 K时(2)体积不变,(2)压强不变,问各需热量多少?哪个过程大?为什么? 解:

  4. 10. 2 mol 氮气,在温度 300 K,压强 1 大气压时,等温地压缩到 2 大气压,试求气体放出热量。 解:

  5. 0.010 m3氮气在300K 时由1 atm压缩到100 atm,试求下列两过程气体的最后体积,温度以及过程中对外作功。 • (1)等温过程 (2)绝热过程 • 解:

  6. 12. 一热机在1000K于300K之间工作。(1)高温热源提高到1100K; (2)低温热源降低到200K,求理论上的热机效率各增加多少? 实用上取何种方案? 解: 若采取(2)方案将低温热源温度降低到环境温度以下,又必需使用 致冷机。因此,实用上,从节能方面综合考察,以方案(1)为好。

  7. 13. 1 mol 理想气体在 400 K 与 300 K 之间完成一卡偌循环,在的等温线上,起始体积为工作 1 L ,最后体积为5,试计算在此循环中所作的功,以及高温热源吸收的热量和传给低温热源的热量。 解:从高温热源吸收的热量:

  8. 16. 1 mol单原子理想气体完成如图所示的循环。求效率。 解:

  9. 4 g 氢气被活塞封闭在一容器的下半部(容器的一半)且于外界平蘅,若活塞质量不计,现把2104 J的热量缓慢地传给气体,使其逐渐膨胀,若活塞外大气压为标准壮态。试求氢气最后的压强,温度,容积各为多少? • 解:

  10. 18. 一台家用冰箱,放在室温为27C的房间里,做一盘零下13度的冰块需从冰室取走2.09105 J 的热量,设冰箱为理想卡诺制冷机,问:(1)做一盘冰块需作多少功?(2)若此冰箱以2.09 102 的速率取出热量,要求的电功率多少?(3)作冰块需多少时间? 解:

  11. 21. 一容器被一铜片分成两部分,一边是80C的水,另一边是 20 C的水,一段时间后,从热的一边向冷的一边传递了1000卡的热量,问在这过程中熵变是多少,若水足够多,传热过程中水温有没有明显变化? 解:

  12. 22. 两个相同体积的容器盛有不同的理想气体,第一种气体质量为M1,分子量为 1,第二种气体质量M2,分子量为 2,它们的压力和温度相同,两者相互联通起来,开始了扩散,求达到平衡时这个系统的熵变总和。 解:

  13. 23。一个平均输入功率为50Mw的发电厂,在1000和300两热源间工23。一个平均输入功率为50Mw的发电厂,在1000和300两热源间工 作。求:(1)理论上最高效率是多? (2)如果这个工厂只能 达到这一效率的,有多少输入热量转化为电能? (3)为了生产50MW的电功率,每秒需提供多少焦尔热量? (4)如果低温热源由一条河流来承担,其流量为10m3/s,则由 电厂释放的热量引起的温升是多少? 解: T2 300 (1)= 1– = 70 % = 1– T1 1000 (2)= 0.7 理 = 49 % 50106 A P t = = = 1.02108 J (3)Q1 = 实 实 0.49 (4)Q2 = Q1 – A = Q1 (1 –实) = c m t Q1 (1 –实) 1.02108 – 50106 = 1.23 C  t = = 1  10 106 c m

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