大學(xué)物理教程第5章習(xí)題答案

1、張文杰、曹陽(yáng)主編《大學(xué)物理教程》習(xí)題解答200910熱力學(xué)熱力學(xué)1思考題5.1當(dāng)熱力學(xué)系統(tǒng)處于非平衡態(tài)時(shí)，溫度的概念是否適用？答：溫度的概念是指處在同一熱平衡狀態(tài)下的所有熱力學(xué)系統(tǒng)，在宏觀上都具有的一種共同的物理性質(zhì)。所以在非平衡態(tài)時(shí)溫度的概念不適用。5.2內(nèi)能和熱量的概念有何不同？下面兩種說(shuō)法是否正確？（1）物體的溫度愈高，則熱量愈多；（2）物體的溫度愈高，則內(nèi)能愈大。答：內(nèi)能指物體內(nèi)所有分子作無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)時(shí)，分子動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和。

2、熱量是在熱傳導(dǎo)方式下物體之間所交換能量的計(jì)量。所以（1）的說(shuō)法不正確；（2）的說(shuō)法正確。5.3什么是熱力學(xué)系統(tǒng)的平衡態(tài)？氣體在平衡態(tài)時(shí)有何特征？當(dāng)氣體處于平衡態(tài)時(shí)還有分子熱運(yùn)動(dòng)嗎？答：不受外界影響的條件下宏觀性質(zhì)處于不隨時(shí)間改變的系統(tǒng)狀態(tài)叫做平衡態(tài)。氣體處于平衡態(tài)時(shí)整個(gè)系統(tǒng)熱平衡（各部分溫度相等）；力平衡（各部分壓強(qiáng)相等）；化學(xué)平衡和相平衡（濃度均勻，組成不隨時(shí)間變化）。分子熱運(yùn)動(dòng)始終存在。5.4試說(shuō)明為什么氣體熱容的數(shù)值可以有無(wú)窮多個(gè)

3、？什么情況下氣體的熱容為零？什么情況下氣體的熱容是無(wú)窮大？什么情況下是正值？什么情況下是負(fù)值？答：氣體熱容的大小與氣體升溫的過(guò)程或條件有關(guān)。不同的熱力學(xué)過(guò)程，熱容的值都是不同的。因?yàn)樽兓^(guò)程可有無(wú)窮多個(gè)，所以氣體熱容的數(shù)值可以有無(wú)窮多個(gè)。絕熱過(guò)程熱容為零。等溫過(guò)程熱容為無(wú)窮大。系統(tǒng)溫度升高，從外界吸熱的熱力學(xué)過(guò)程氣體熱容為正。系統(tǒng)溫度升高，向外界放出熱量的熱力學(xué)過(guò)程氣體熱容為負(fù)。5.5有可能對(duì)物體加熱而不致升高物體的溫度嗎？有可能不作任

4、何熱交換，而使系統(tǒng)的溫度發(fā)生變化嗎？答：氣體等溫膨脹過(guò)程吸收外界熱量而溫度不變。存在對(duì)系統(tǒng)不作任何熱交換而溫度發(fā)生變化情況，如氣體的絕熱壓縮過(guò)程。5.6討論理想氣體在下述過(guò)程中的正負(fù)。QWE、、?（1）等容降壓；（2）等壓壓縮；（3）絕熱膨脹。答：（1）等容過(guò)程做功為零，W為零。等容降壓時(shí)溫度下降，所以?xún)?nèi)能減少，為E?負(fù)。由熱力學(xué)第一定律得Q為負(fù)。（2）壓縮過(guò)程系統(tǒng)做負(fù)功，W為負(fù)。等壓壓縮時(shí)溫度下降，所以?xún)?nèi)能減少，為E?負(fù)。由熱力學(xué)第一

5、定律得Q為負(fù)。（3）絕熱過(guò)程Q為零。膨脹過(guò)程系統(tǒng)做正功，W為正。由熱力學(xué)第一定律得為E?負(fù)。5.7有人說(shuō)，因?yàn)樵谘h(huán)過(guò)程中系統(tǒng)對(duì)外做的凈功在數(shù)值等于pV圖中封閉曲線所包圍的面積，所以封閉曲線所包圍的面積越大，循環(huán)效率就越高，對(duì)嗎？答：不正確，因?yàn)檠h(huán)效率取決于系統(tǒng)對(duì)外做的凈功和系統(tǒng)由高溫?zé)嵩次盏臒崃?，只有在從高溫?zé)嵩次盏臒崃恳欢ǖ那闆r下，封閉曲線所包圍的面積越大，即系統(tǒng)對(duì)外所做的凈功越多，循環(huán)效率越高，如果從高溫?zé)嵩次盏臒崃坎淮_定

6、，則循環(huán)效率不一定越張文杰、曹陽(yáng)主編《大學(xué)物理教程》習(xí)題解答200910熱力學(xué)熱力學(xué)3習(xí)題51一熱力學(xué)系統(tǒng)由如圖所示的狀態(tài)沿過(guò)程到達(dá)狀態(tài)時(shí)，吸收了560Jaacbb的熱量，對(duì)外做功356J。（1）如果它沿過(guò)程達(dá)到狀態(tài)b時(shí)，系統(tǒng)對(duì)外做功220J，它adb吸收了多少熱量？（2）當(dāng)系統(tǒng)由狀態(tài)沿曲線返回狀態(tài)時(shí)，外界對(duì)系統(tǒng)做功為bbaa282J，試問(wèn)系統(tǒng)是吸熱還是放熱？熱量傳遞多少？解：（1）JWQEEacbacbab204356560?????

7、?JWEEQadbabadb424220204??????（2）JWEEQbababa486)282(204?????????（負(fù)號(hào)表示系統(tǒng)對(duì)外界放了486J的熱量）5264g氧氣的溫度由273K升至323K（1）保持體積不變；（2）保持壓強(qiáng)不變。在這兩個(gè)過(guò)程中氧氣各吸收了多少熱量？各增加了多少內(nèi)能？對(duì)外各做了多少功？解：（1）JTCMQmVV31008.227332331.8253264?????????）（?JQEV31008.2?

8、???W=0（2）JTCMQmpp31091.227332331.82253264??????????）（?JQEV31008.2????JEQWp331083.010)08.291.2(????????5310g氦氣吸收J(rèn)的熱量時(shí)壓強(qiáng)未發(fā)生變化，它原來(lái)的溫度是300K最后的溫310度是多少？解：由，得)(22)(1212TTRiMTTCMQmpp???????KRMiQTT3191031.8)23(4102300)2(2312????