大學(xué)物理答案第5章

1、1第五章第五章熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ)5－1在水面下50.0m深的湖底處（溫度為4.0℃），有一個(gè)體積為1.0105m3的空氣泡升到湖面上來(lái)，若湖面的溫度為17.0℃，求氣泡到達(dá)湖面的體積。（大氣壓P0=1.013105Pa）分析：分析：將氣泡看成是一定量的理想氣體，它位于湖底和上升至湖面代表兩個(gè)不同的平衡狀態(tài)。利用理想氣體物態(tài)方程即可求解本題。位于湖底時(shí)，氣泡內(nèi)的壓強(qiáng)可用公式ghpp???0求出，其中?為水的密度（常取?=1.0?103k

2、gm?3）。解：解：設(shè)氣泡在湖底和湖面的狀態(tài)參量分別為（p1，V1，T1）和（p2，V2，T2）。由分析知湖底處壓強(qiáng)為ghpghpp??????021。利用理想氣體的物態(tài)方程可得空氣泡到達(dá)湖面的體積為??3510120121212m1011.6??????TpVTghpTpVTpV?5－2氧氣瓶的容積為3.2102m3，其中氧氣的壓強(qiáng)為1.30107Pa，氧氣廠規(guī)定壓強(qiáng)降到1.00106Pa時(shí)，就應(yīng)重新充氣，以免經(jīng)常洗瓶。某小型吹玻璃車

3、間，平均每天用去0.40m3壓強(qiáng)為1.01105Pa的氧氣，問(wèn)一瓶氧氣能用多少天？（設(shè)使用過(guò)程中溫度不變）分析：分析：由于使用條件的限制，瓶中氧氣不可能完全被使用。從氧氣質(zhì)量的角度來(lái)分析。利用理想氣體物態(tài)方程pV=mRTM可以分別計(jì)算出每天使用氧氣的質(zhì)量m3和可供使用的氧氣總質(zhì)量（即原瓶中氧氣的總質(zhì)量m1和需充氣時(shí)瓶中剩余氧氣的質(zhì)量m2之差），從而可求得使用天數(shù)321)(mmmn??。解：解：根據(jù)分析有RTVMpmRTVMpmRTVMp

4、m333122111???△△則一瓶氧氣可用天數(shù)????5.933121321?????VpVppmmmn5－3一抽氣機(jī)轉(zhuǎn)速ω=400rmin1，抽氣機(jī)每分鐘能抽出氣體20升。設(shè)容器的容積V0=2.0升，問(wèn)經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間后才能使容器內(nèi)的壓強(qiáng)由1.01105Pa降為133Pa。設(shè)抽氣過(guò)程中溫度始終不變。分析：分析：抽氣機(jī)每打開(kāi)一次活門(mén)容器內(nèi)氣體的容積在等溫條件下擴(kuò)大了V，因而壓強(qiáng)有所降低。活門(mén)關(guān)上以后容器內(nèi)氣體的容積仍然為V0。下一次又如此

5、變化，從而建立遞推關(guān)系。3)(222332223232VpVpVdVVppdVAVVVV??????由常量?21pV可算得3331032mV???，帶入上式得JA321085.4??整個(gè)過(guò)程中氣體對(duì)外作功JAAA321101.5????整個(gè)過(guò)程中氣體內(nèi)能增量JTTRE3131083.7)(25?????整個(gè)過(guò)程中氣體吸收的熱量JAEQ41029.1?????5－6如本題圖所示，系統(tǒng)從狀態(tài)A沿ABC變化到狀態(tài)C的過(guò)程中，外界有326J的熱

6、量傳遞給系統(tǒng)，同時(shí)系統(tǒng)對(duì)外作功126J。當(dāng)系統(tǒng)從狀態(tài)C沿另一曲線返回到狀態(tài)A時(shí)，外界對(duì)系統(tǒng)作功為52J，則此過(guò)程中系統(tǒng)是吸熱還是放熱？傳遞熱量是多少？分析：分析：已知系統(tǒng)從狀態(tài)C到狀態(tài)A，外界對(duì)系統(tǒng)作功為WCA，如果再能知道此過(guò)程中內(nèi)能的變化為CAE?，則由熱力學(xué)第一定律即可求得該過(guò)程中系統(tǒng)傳遞的熱量QCA。由于理想氣體的內(nèi)能是狀態(tài)（溫度）的函數(shù)，利用題中給出的ABC過(guò)程吸熱、作功的情況，由熱力學(xué)第一定律即可求得由A至C過(guò)程中系統(tǒng)內(nèi)能的