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[](A)内能增加(B)内能减少
(C)向外界放热(D)对外界做
8.在下面节约与幵拓能源的几个设想中,理
[](A)在现有循环热机中进行技术改进,使
达100%
(B)利用海面与海面下的海水温差进行热机循环做功
(C)从一个热源吸热,不断作等温膨胀,对外做功
(D)从一个热源吸热,不断作绝热膨胀,对外做功
9.卡诺循环的特点是
[](A)卡诺循环由两个等压过程和两个绝热过程组成
(B)完成一次卡诺循环必须有高温和低温两个热源
(C)卡诺循环的效率只与高温和低温热源的温度有关
(D)完成一次卡诺循环系统对外界做的净功一定大于0
10.热力学第二定律表明
[](A)不可能从单一热源吸收热量使之全部变为有用功
(B)在一个可逆过程中,工作物质净吸热等于对外做的功
(C)摩擦生热的过程是不可逆的
(D)热量不可能从温度低的物体传到温度高的物体
11.
图9-1-50所列四图分别表示某人设想的理想气体的四个循环过程,请选出其中一个在理论上可能实现的循环过程的图的符号
[]
1.各为1mol的氢气和氦气,从同一状态(p,V*幵始作等温膨胀.若氢气膨胀后体积
变为2V,氦气膨胀后压强变为-,则氢气和氦气从外界吸收的热量之比
2
为.
2.一定量气体作卡诺循环,在一个循环中,从热源吸热1000J,对外做功300J.若
冷凝器的温度为7C,则热源的温度为.
3.1mol理想气体(设
c
-P为已知)的循环过程如图9-2-11所示,其中CA为绝热过
CV
程,A点状态参量(TM),和B点的状态参量(壬“)
状态参量为:
V-,
T-,
P-.
4.一定量的理想气体,从A状态(25,Vi)经历
的直线过程变到B状态(pi,2Vi),贝yAB过程中系统
内能改变厶E=.
5.质量为m温度为To的氦气装在绝热的容积中,容器一速率v作匀速直线运动.当容器突然停止后,定向运动的动能全部转化为分子
热运动的动能,平衡后氦气的温度增大量为
6.一定量理想气体,从同一状态幵始使其体积由Vi膨胀到2V,分别经历以下三种过
程:
(1)等压过程;
(2)等温过程;
(3)绝热过程.其中:
过程气体对外做功
最多;
过程气体内能增加最多;
过程气体吸收的热量最多.
7.一定量的理想气体,从状态a出发,分别经历
热三种过程由体积V膨胀到体积V2,试在图9-2-17中
种过程的p—V图曲线.在上述三种过程中:
(1)气体的内能增加的是过程;
(2)气体的内能减少的是过程.
8•将热量Q传给一定量的理想气体,
(1)若气体的体积不变,则其热量转化为
(2)若气体的温度不变,则其热量转化为
(3)若气体的压强不变,贝y其热量转化为.
三、计算题
1.1mol刚性双原子分子的理想气体,幵始时处于51.01105Pa、y103m3的状态,
然后经图9-3-1所示的直线过程I变到
p24.04105Pa、V22103m3的状态.后又
1
pV2C(常量)的过程II变到压强
P3P11.01105Pa的状态.求:
(1)在过程I中气体吸的热量;
(2)整个过程气体吸的热量.
2.一卡诺热机(可逆的),当高温热源的温度为127C、低温热源温度为27C时,其每
次循环对外做净功8000J.今维持低温热源的温度不变,提高高温热源的温度,使其每次
试求:
循环对外做净功10000J.若两个卡诺循环都工作在相同的两条绝热线之间,
⑴c点的温度;
(2)循环的效率.
7.设一动力暖气装置由一台卡诺热机和一台卡诺制冷机组合而成.热机靠燃烧时释放
的热量工作并向暖气系统中的水放热;
同时,热机带动制冷机.制冷机自天然蓄水池中吸热,也向暖气系统放热.假定热机锅炉的温度为匕210C,天然蓄水池中水的温度为
t215C,暖气系统的温度为t360C,热机从燃料燃烧时获得热量2.1X107J,计算暖
气系统所得热量.
热力学基础答案
二、填空题
1.
1:
2.127
V2
V1
T1
r「V1
V2V2
4.
5.
TMv2
3R
6.
等压,等压,
等压
7.过程曲线如解图
9-2-17
所示,其中
ab为等
过程,ad为绝热过程.
(1)等压;
(2)绝热.
H解图9-2-17
II
a;
b
c压过程,ac为等温
V2V
8.
(1)气体内能;
⑵气体对外做功;
(3)内
能和对外做功
二、计算题
1.解:
(1)在过程I中气体对外做功为内能增量为
(.P2,V2)
由热力学第一定律,此过程气体吸收的热量为
(2)在过程II中气体对外做功为
/解图9-3-1
P1
O
V3]■'
V3dV
A2V2pdVp2V2V2V
2p3V3p2V2
又据pV2C可得
所以
过程II气体内能增量为e25rt3t25P3V3P2V2
过程II气体吸热Q2aE24.85103J6.06103J1.09104J
整个过程气体吸收热量QQ,Q2
2.解:
(1)
1T2A净
T1Q1
Q1
A争8000j
3001
400
32000J,Q1Q2A净
第二个热机
Q2不变,
则
Q1Q2
A争
24000J10000J
34000J
(2)
由1
T2
得T1
300
K
425K
129.4%
3.解:
(1)p-V图上循环曲线如解图9-3-6所示,其中ab为绝热线,be为等体线,
Ca为等温线.P解图9-3-6
等温过程吸热为
Qt
V,RTjn1
c(T,)\
虹
:
a(T,)
°
M/2
V-V
绝热过程方程
V11t1
(》1T2
(3)
双原子分子气体
Cv5r
9
1.4
由
(1)〜(3)式解得系统
•次循环放出的净热量为
⑵等体过程放热为QV=Cv(T2-T1)肛)
若100次循环放出的总热量全部用来熔解冰,则熔解的冰的质量为
100Q
m
4.解:
eta等体过程有PaPe
TaTc
TcTa(R)75K
Pa
e等压过程有
VbV
TbTe(Vb)225K
Ve
7.16102kg
(2)气体的物质的量为
M體0.321mo1
eta等体吸热过程
Aea0
bTe等压压缩过程
AbePb(VeVb)400J
EbeCv(TcTb)1000J
由1.40可知气体为双原子分子气体,故
整个循环过程E0,循环过程净吸热为
(3)Qab0为净吸热,a^b过程经历了升温、降温过程,设温度转折点为X,a^b过
程
dE—-RdT-(pcVVdp),dApdVM22
由热力学第一定律
ab直线方程为
p100300
V6
3
75dV
于是有
令dQ0解得Vx4.28m3,即a^x吸热,xb放热
5.解:
(1)B室中进行的是绝热过程
设初始平衡时状态为(p。
V。
T。
)
达到平衡终态
⑵
时,两室的状态为(Pa,Va,Ta)和(Pb,Vb,Tb),则有
PbpA2p0
由初终态的状态方程
P
由(3)、(4)式和
由总体积一定,得
代入⑶式
得
7-5
-O
-B
和
/丄2
To
^1
A室的终态体积为
(2)因活塞处无功耗,故A气体推动活塞对B气体做功的值等于B气体的内能增量
⑶A室中吸收的热量等于它对B室做的功,加上自己内能的增量
6.解:
⑴ca为绝热过程,则TcTa
Va
(2)ab为等温过程,工质吸热
Qi
be为等容过程,工质放热为
循环过程的效率
7.解:
卡诺热机效率
热机传给暖气系统热量Q2
1Q
Q
t3
锅炉T1
卡诺热机向致冷机输出的功A
(1
T3)Q1
Q2
卡诺致冷机从天然蓄水池中吸收热量为于是卡诺致冷机传给暖气的热量为
T3Q1
TaT2
Q1'
Q2'
AwAQ1
T1)
从
(1)、
(2)两式,再考虑到Q_!
暖气系统t3
~Q?
貝然蓄水池图t2
2.1107J,可得暖气系统共吸收热量
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