第十三章 热力学基础基本要求掌握功、内能和热量等概念,理准静态过程。掌握热力学第一定律,熟练掌握理想气体在等体、等压、等温和绝热过程中的功、热量和内能改变量的计算。理热力学系统循环的意义和循环过程中的能量转换关系,掌握卡诺循环和其他简单循环效率的计算。了可逆过程和不可逆过程,了热力学第二定律和熵增加原理。习题1.-1.某一定量理想气体,由平衡态A变到平衡态B(A、B两状态压强相等),无论经历何种状态变化过程,必有下列哪种结果:(A)对外做正功;(B)内能增加;(C)从外界吸收热量。13-2.对室温下定体摩尔热容=2.5R的理想气体,在等压膨胀情况下,系统对外所做的功与系统从外界吸收的热量之比W/Q等于(A)1/3;(B)1/4;(C)2/5;(D)2/7 。13.3.一定量的理想气体,从P—V上同一初态A开始,分别经历三种不同的过程过渡到不同的末态,但末态的温度相同,如所示,其中A到C是绝热过程,问(1)A到B过程中气体是吸热还是放热?为什么?(2)A到D过程中气体是吸热还是放热?为什么?13-4.某理想气体分别进行了如所示的两个卡诺循环:Ⅰ(abcda)、Ⅱ(a’b’c’d’a’),且两条循环曲线所围面积相等,设循环Ⅰ的效率为,每次循环在高温热源处吸热为,设循环Ⅱ的效率为,每次循环在高温热源处吸热为,则(A);(B);(C);(D) 。 13-5.根据热力学第二定律可知:(A)功可以全部转化为热, 但热不能全部转化为功。(B)热可以由高温物体传到低温物体,但不能由低温物体传到高温物体。(C)不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程。(D)一切自发过程都是不可逆。作业13-6.如所示,一定量的理想气体经历ACB过程时吸热200J,则经历ACBDA过程时吸热又为多少?13-7.如所示,使1mol氧气(1)由A等温变到B;(2)由A等体变到C,再由C等压变到B,分别计算氧气所做的功和吸收的热量。1.-8. 将体积为1.0×10m、压强为1.01×10 P的氢气经绝热压缩,使其体积变为2.0×10m, 求压缩过程中气体所做的功。(氢气的摩尔热容比=1.41)1.-9. 0.32kg 的氧气作中所示循环ABCDA ,设V=2VT=300K,T=200K,求循环效率。(已知氧气的定体摩尔热容的实验值 =21.1J·mol·K)熟练掌握计算电场强度、电势的各种方法:用点电荷电场强度计算式和叠加原理求任意带电体系的电场强度;用高斯定理求电场对称分布的带电体系的电场强度;用电场强度和电势的关系求较简单带电系统的电场强度;用点电荷电势计算式和叠加原理求任意带电体系的电势;用点电荷电势定义式求电场对称分布的带电体系的电势。理电场强度通量、电势能的概念,以及电场强度与电势的关系。习题5-1.两块金属平行板的面积为S,相距为d(d很小),分别带电荷+q和-q,两板间为真空,则两板间的作用力由下式计算:(A) ;(B) ;(C) ;(D) 。5-2.关于高斯定理有下面的几种说法,其中正确的是:(A)如果高斯面上E处处为零,则该面内必无电荷;(B)如果穿过高斯面的电场强度通量为零,则高斯面上各点的电场强度一定处处为零;(C)高斯面上各点的电场强度仅仅由面内所包围的电荷提供;(D)如果高斯面内有净电荷,则穿过高斯面的电场强度通量必不为零;(E)高斯定理仅适用于具有高度对称性的电场。5-3.在某电场区域内的电场线(实线)和等势面(虚线)如8-3所示,由判断出正确结论为:(A),;(B),; ;(C),;(D),。5-4.如8-4所示,两块无限大平板的电荷密度分别为和,写出下列各区域内的电场强度(不考虑边缘效应):Ⅰ区:E的大小为 ,方向为 ;Ⅱ区:E的大小为 ,方向为 ; ;Ⅲ区:E的大小为 ,方向为 。5.5.关于电场强度的定义式,下列说法正确的是:(A)场强的大小与试验电荷的大小成反比;(B)对场中某点,试验电荷受力不因q而变;(C)正试验电荷的受力方向就是场强的方向;(D)若场中某点不放置试验电荷,则F=0,从而E=0。5-6.中所示曲线表示球对称或轴对称静电场的某一物理量随径向距离r的变化关系,请指出该曲线描述下列哪方面的内容(E为电场强度的大小,U为电势):1.-10. 某理想气体的循环过程如所示。已知该气体的定压摩尔热容=2.5R,定体摩尔热容 =1.5R,且V=2V。(1)试问:中所示循环代表制冷机还是热机?(2)如是正循环(热机循环),求出热机效率13-11. 一定量的某种理想气体进行如所示的循环过程。已知气体在状态A的温度为T=300K,求(1)气体在状态B、C的温度;(2)各过程气体对外所做的功;(3)经过整个循环过程,气体从外界吸收的总热量(各过程吸热的代数和)