FreeKaoYan_热学期终试卷解答 文档.doc

热学期终试卷解答(一) (1 )有人说,准静态绝热膨胀与向真空自由膨胀及焦耳-汤姆孙膨胀即节流膨胀都是绝热的。同样是绝热膨胀, 怎么会出现三种截然不同的过程? 每一种过程的初态和末态之间分别有什么物理量相等? 本小题总共 10分答: 对于体积可以变化的单元系,它的独立变量是两个。仅仅附加上一个条件“绝热膨胀”并不能确定它的末态,必须再加上另一个条件。例如准静态的绝热膨胀、的(自由) 膨胀、(节流)膨胀(即焦耳- 汤姆孙效应)。 4分准静态的绝热膨胀等熵 2分(节流)膨胀等焓 2分自由)膨胀等内能 2分 2) 在蒸气压缩式制冷机中,从冷凝器流出的液体经节流后温度降低,同时会使部分液体蒸发,既然温度降低,液体应更冷,怎么会气化呢? 说明理由。本小题总共 10分答: 节流过程是等焓过程, 2分即222111VpUVpU???,2分其中下标‘1’表示初态, 下标‘2’表示末态。已知液体经节流以后温度降低,内能减小。 2分而节流膨胀后压强显著减小, 2分要维持焓的不变只能显著地增加体积。部份液体的气化能显著增加系统的总体积, 以维持焓的不变,所以必然有部分液体蒸发。 2分(二) 试在 T-S图、T-U图、H-V 图上定性地画出理想气体的可逆卡诺热机循环图线.。答: 每小题 4 分,都需要标出 A, , 循环方向标错一扣分。(三) 一摩尔单原子理想气体经历如右图所示的可逆循环。其中联结 ac?两点的曲线方程为 0 20 2)/(pVVp?,a 点的温度为 0T 。试以 0T 、R 表示: (1) 在ba?、 cb?、ac?过程中传输的热量; (2) 此循环效率。总共 18分答: (1 )对于 ba?的等体过程,有 0000aabb9)/9()/(TTppTppT????? 2分)( abm,1TTCQ V?? 00012 )9()2/3( RT TTR???? 2分对于cb?的等压过程, 0c3VV?,27 )/(TTVVT??? 2分 000bcm2 45 )9 27 ()2/5()( RT TTRTTCQ p,?????? 2分。对于ac?的0 20 2)/(pVVp??的多方过程,其多方指数 2??n 。而多方过程热容 Rn V6 11 1 m,mn,????? 4分 )( RT TTCQ???? 2分(2 )这一循环的循环效率%4. 16 45 12 7. 47 45 12 21 321?????????QQ QQQη 4分(四)某固态物质的物态方程为 BT Ap VV??? 0 , 内能 2)2 1( Ap BpT CT U???,其中 A,B,C及V 0 均为常数。试求其定体热容 C V 及定压热容 C p. 总共 15分答:V VT UC????????? 2分 V VT Ap BpT CT C???????????)2/( 2 因为A BT VVp ???? 0 可以得到 TA BCC V 2?? 6分 p pT HC????????? 2分 pV UH??将U 的表达式和( 2 )式代入( 4)、(5 )式, p? 5分(五)两个表面张力系数都为σ的肥皂泡,半径分别为 a 和b ,它们都处在相同大气中, 泡中气体都可看作理想气体。若将它们在等温下聚合为一个泡, 泡的半径为 c (这时外界压强仍未变化) 。