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 = 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。

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：

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：

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：

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：

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。

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：

16. 1 mol单原子理想气体完成如图所示的循环。求效率。解：

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：

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：

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：

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：

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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