大学物理基础教程答案23热ppt课件.ppt

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1、采用采用PP管及配件：根据给水设计图配置好管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物1第第三三章章 热力学第一定律热力学第一定律 内能内能3-13-1利用气体利用气体绝热绝热节流节流膨胀膨胀前后的关系式前后的关系式:U1+ P1V1= U2+ P2V2 ,证明理想气体的证明理想气体的绝热绝热节流节流膨胀膨胀前后前后,若若T1=T2 ,则内能不变则内能不变(U1=U2),从而得出与焦耳实验相同的结论从而得出与焦耳实验相同的

2、结论.解：解：l 0 . 5V K300T, l 0 . 1V,atm120p211 572527RRCCvp氧气的氧气的3-23-2 一定量氧气处在压力一定量氧气处在压力P P1 1=120=120大气压大气压, ,体积体积V V1 1=1.0=1.0升升, ,温度温度t t1 1=27=270 0C C的状态的状态, ,经经(1)(1)绝热膨胀绝热膨胀,(2),(2)等温膨胀等温膨胀,(3),(3)自由膨胀自由膨胀, ,体积增加至体积增加至V V2=5.02=5.0升升. .求这三个过程中气体对外所作用的功及末态的压力值求这三个过程中气体对外所作用的功及末态的压力值. .解：解：对于理想气

3、体对于理想气体 PV= RT, 所以所以 PV1= RT1 , PV2= RT2 当当T1=T2时时, 有有V1=V2, 所以体积改变所以体积改变, 内能不变内能不变,内能只是内能只是 温度函数温度函数.采用采用PP管及配件：根据给水设计图配置好管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物2a611212122111P1028. 1p)VV(p VpVp J1044. 1)VV(11pVW4121 （1 1）绝热膨胀）绝热

4、膨胀（2 2）等温膨胀）等温膨胀a611212122111P1028. 1p)VV(p VpVp J1044. 1)VV(1 1pVW4121 （3 3）自由膨胀，）自由膨胀， T T不变不变a62P1043. 2p 0W 3-3 3-3 将将416.8416.8焦耳的热量传给标准状态下的焦耳的热量传给标准状态下的5.005.0010103 3千克的氢气千克的氢气 (C(CV,MV,M=20.331=20.331焦耳焦耳/ /摩尔），摩尔），（1 1）若体积不变，这热量变为什么？氢的温度变为多少？）若体积不变，这热量变为什么？氢的温度变为多少？（2 2）若温度不变）若温度不变, ,这热量变为什

5、么？氢的压力及体积变为多少？这热量变为什么？氢的压力及体积变为多少？（3 3）若压力不变，这热量变为什么？氢的温度和体积变为多少）若压力不变，这热量变为什么？氢的温度和体积变为多少? ?Kg105M K15.273T,Pa10013. 1P, J8 .416Q UWQ 3151 解：解： (1)V(1)V不变不变采用采用PP管及配件：根据给水设计图配置好管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物3K05. 8R25MQT

6、 TR25MUQ, 0W )K( 2 .28105. 815.273T 32111111MRTQ12121m106 . 5PMRTV RTMVP 077. 1eVV VVLnRTMWQ, 0U 1 (2)T(2)T不变不变)Pa ( 1041. 9VVPP )m(1003. 6077. 1106 . 5V21123222 32121121121211222Pm1072. 5PMRTTPTMRTTTVV TVTV)K(0 .2797 . 515.273T ),K(85. 5R27MQT ,TCMQ (3)P(3)P不变不变采用采用PP管及配件：根据给水设计图配置好管及配件：根据给水设计图配置好P

7、P管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物4J0 .299TR25MU J6 .121)VV(PW211 WUQ 计算结果计算结果646.28C,331.20Cpv 是因为是因为 C Cp p 和和 C Cv v 近似取值近似取值若取实验值若取实验值可得：可得：J1 .297U,K0 .279T,K845.5T2 K300T, l40V K300T,P1025.1p, l20V221a511 TCMUv (1)(1)等温过程等温过程J1073. 1VV

8、lnVpWQ31211 V V1 13 32 2绝热绝热等温等温p p解：解：3-4 3-4 有有20.020.0升的氢气，升的氢气，温度为温度为2727C C，压强为压强为p p=1.25=1.2510105 5帕，帕，设氢气经（设氢气经（1 1）等温过程；（）等温过程；（2 2）先等压后绝热过程；（）先等压后绝热过程；（3 3）先绝）先绝热后等压；（热后等压；（4 4）先等压后等容变化到体积为）先等压后等容变化到体积为40.040.0升，升，温度为温度为2727C C的状态，的状态，试计算内能增量、对外作的功和外界传给氢气的热量。试计算内能增量、对外作的功和外界传给氢气的热量。采用采用PP

9、管及配件：根据给水设计图配置好管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物5(2)(2)先等压后绝热（先等压后绝热（如如图）图）, ,因为绝热过程中因为绝热过程中, ,0Q 13213132WQQ 而而)TT(R27RTVp)TT(R27MQ131111313 1211333311VTVT , 23 ,TVTV , 31 )K( 7 .3653002040TVVT4 . 114 . 111123 其中其中)J(1916)3

10、007 .365(2730010201025. 1WQ35132132 (3)(3)先绝热后等压先绝热后等压1424214214214WQQ 0U, 0Q 同（同（2 2）)K(246TVVTVTVT,TVTV112141111444412 采用采用PP管及配件：根据给水设计图配置好管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物6)J(10575. 1WQ3142142 1 12 24 4等温等温pV绝绝热热)J(25001

11、0)2040(1025. 1)VV(pWWQU, 0W3512115152152015252 (4)(4)先等压后等容先等压后等容p152V3-5 3-5 如图一系统沿一路径如图一系统沿一路径ACBACB从状态从状态A A变到状态变到状态B B时时, ,这系统吸收这系统吸收335335焦耳的热量焦耳的热量, ,对外作了对外作了126126焦耳的功焦耳的功.(1).(1)如果这系统经路径如果这系统经路径ADBADB作功作功4242焦耳焦耳, ,系统将吸收多少热量系统将吸收多少热量?(2)?(2)要使系统沿曲线从状态要使系统沿曲线从状态B B回回到状态到状态A,A,外界需对系统作功外界需对系统作功

12、8484焦耳焦耳, ,这系统是吸收还是放出热量这系统是吸收还是放出热量数量是多少数量是多少?(3)?(3)如果如果U UD D-U-UA A=40=40焦耳焦耳, ,求：沿求：沿ADAD及及DBDB各吸收热量？各吸收热量？V VP PD DA AB BC C解解: : 热力学第一定律热力学第一定律AQU J335QACB 已已知知J126A ACB 已知系统对外界作功已知系统对外界作功J209J)126335(UUU ABBA 系系统统内内能能改改变变采用采用PP管及配件：根据给水设计图配置好管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度

13、，保持熔接部位干净无污物管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物7(1) (1) 根据热力学第一定律根据热力学第一定律AQU J25120942AUQADBADB J42A ADB 已已知知系系统统对对外外界界作作功功J209UUU AB 系系统统内内能能改改变变吸吸热热。 0J251QADB J82A AB )2(AB 对对外外界界作作功功沿沿曲曲线线到到系系统统从从J209UUU BAAB 系系统统内内能能改改变变放放热热 J29120982AUQABABAB J40UUU )3(ADAD 系系统统内内能能改改变变J42AA ADADB

14、又又已已知知系系统统对对外外界界作作功功是是吸吸热热 J824240AUQADADADJ209UUU ABAB J40UUU ADAD J169UUU DBDB 采用采用PP管及配件：根据给水设计图配置好管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物8是是吸吸热热J169UQ ; 0ADBDBDB 3-7 3-7 图示为一理想气体的可逆循环，其中图示为一理想气体的可逆循环，其中MN N为等温线，为等温线，NKNK为绝为绝热线

15、。请在表中填写各分过程中各增量函数的的符号（热线。请在表中填写各分过程中各增量函数的的符号（+ +表示增表示增加，加， - -表示减少，表示减少，0 0表示不变。）表示不变。）解：解： (1). (1). 等压膨胀等压膨胀0W , 0T , 0V 0WUQ , 0U 3-6单原子理想气体在等压加热过程中当体积单原子理想气体在等压加热过程中当体积膨胀膨胀原来体积两倍原来体积两倍时时,给于气体的热量中有多少消耗在对外作功上给于气体的热量中有多少消耗在对外作功上,若改为双原子理若改为双原子理想气体想气体(刚性分子刚性分子),结果如何结果如何?试比较说明为什么试比较说明为什么?解：解：等压膨胀等压膨胀

16、,Q = U,Q = U2 2-U-U1 1+W=+W= C CV V(T(T2 2-T-T1 1)+P(V)+P(V2 2-V-V1 1) ) = = C CV V(T(T2 2-T-T1 1)+ )+ R(TR(T2 2-T-T1 1)= )= (C(CV V+R)(T+R)(T2 2-T-T1 1) )单原子理想气体单原子理想气体CV=3R/240. 0)TT(R)12/3()TT(RQW1212 双原子理想气体双原子理想气体CV=5R/218. 0)TT(R)12/5()TT(RQW2222 采用采用PP管及配件：根据给水设计图配置好管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在

17、管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物9过程过程Q W U T S 等压过程等压过程(KL)(KL)等容过程等容过程(LM)(LM)等温过程等温过程(MN)(MN)绝热过程绝热过程(NK)(NK)+ + + + + + + + +0 00 00 00 00 00VdVRdTCdSv (3).(3).等温压缩等温压缩(2).(2).等容过程等容过程0W 0V 0UQ 0U 0T 0TQ VpKLMN0U 0T , 0W 0V 0TSS 0WQ 0W 0V 0Q 0dQ

18、(4). 绝热过程绝热过程 0U 0T 0S 0TdWTdldS 采用采用PP管及配件：根据给水设计图配置好管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物100QQ cdab 绝绝热热过过程程V VP Pa aV V2 2V V1 1V V3 3b bc cd d解：解：吸吸热热等等压压过过程程)TT(CQ bCPbc 放放热热等等容容过过程程)TT(CQ daVbc abcdabcdabcdQA 0U 又又bCadbcda

19、bcbcabcdTTTT1QQQQA 13b11aVTVT ba 绝绝热热3-8 3-8 图中所示为理想的狄塞尔图中所示为理想的狄塞尔( (DieselDiesel) )内燃机的工作循环，它内燃机的工作循环，它由两条绝热线由两条绝热线abab、cdcd和一条定压线和一条定压线bcbc、一条定容线、一条定容线dada组成。求组成。求其热机效率其热机效率. .采用采用PP管及配件：根据给水设计图配置好管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持

20、熔接部位干净无污物1111d12CVTVT dc 绝绝热热C2b3TVTV cb 等等压压23CbVV TT 11323C113ba)VV( )VV(T)VV( TT )VV(VVV1TTTT1 321132bCad 112Cd)VV( TT 3-9 3-9 将将1 1摩尔的单原子理想气体经摩尔的单原子理想气体经A AB B等温准静态膨胀过程，等温准静态膨胀过程，B B C C等压准静态压缩，等压准静态压缩，C C A A等容准静态压缩完成正循环，已等容准静态压缩完成正循环，已知知t tA A=200=2000 0C,VC,VA A=3.0=3.0升升, ,V VB B=6.0=6.0升。求：

21、升。求：T TC C？哪个过程吸热的？吸？哪个过程吸热的？吸收的总热量是多少？此热机的效率是多少？收的总热量是多少？此热机的效率是多少？采用采用PP管及配件：根据给水设计图配置好管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物12解：解：T TA A=T=TB B=473.15K=473.15KABCBVVTT K57.2362TVVTTBBABC A AB B过程吸热：过程吸热：K/J4 .2725VVlnRTQABAAB

22、C CA A过程吸热：过程吸热：K/J8 .2948)57.23615.473(R5 . 1)TT(CQCAVCA B BC C过程放热过程放热K/J5 .491875.236R5 . 2)TT(CQBCPBC %3 .13QQ|Q|1Q|Q|QCAABBC 吸吸放放吸吸V VP PA AB BC C采用采用PP管及配件：根据给水设计图配置好管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物131Q 1T2T3T2Q Q2 3Q

23、 A解解: :由图知由图知121TT1QA 1121QTTTA ATTTA) 1TTT(AQQ32232332 3233TTTAQ 11213222QTTTTTTQ 11212QTTAQQ 132131213212121222Q)TT(T)TT(TQ)TT(T)TT(TTTQQQ kg/J1024. 6Q7 03-10 3-10 热机从锅炉热机从锅炉t t1 1中吸热，向暖气系统中吸热，向暖气系统t t2 2放热，对外作功带动一放热，对外作功带动一热机热机制冷机从温度制冷机从温度t t3 3为处吸热传给暖气系统为处吸热传给暖气系统t t2 2. .若若t t1 1=210=2100 0C,tC,t2 2=60=600 0C C ，t t3 3=15=150 0C C ，煤的燃烧值，煤的燃烧值H=2.09H=2.09 10107 7焦耳焦耳/ /千克千克，问锅炉每燃烧，问锅炉每燃烧1 1千克的煤暖气中得到的热量是多少？千克的煤暖气中得到的热量是多少？