第08讲热力学第一定律和物态变化资料.pptVIP

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第八讲 热力学第一定律和物态变化;热力学第一定律; 1。1mol He的温度T和体积V的变化规律为 ,试判断体积由V1减至V2的过程是吸热还是放热?吸或放多少热 ? ;解:将PV=RT代入; 2。.一根长为76cm的玻璃管,上端封闭,插入水银中,水银充满管子的一部分。封闭体积内有空气0.001mol.外界空气压强为76cm水银柱。空气的定容摩尔热容量 CV=20.5J/molK,当玻璃管温度降低100C时,求封闭管内空气损失的热量。 ;解:热力学第一定律(TFL): ;由平衡可知:; 3。 0.1mol的单原子理想气体,经历如下图所示的循环过程,由初态A到B再到C最后回到A.求(1)此过程中,气体所能达到的最高温度状态在何处?(2)下图中从B态至C态过程中,气体从外界吸收的热量是多少(不包括放出的)?;解法一: (1)设BC直线的方程是 p=kV+b 将B、C两点的坐标代入,即可求得 k=-0.5, b=2 根据气态方程pV=CT可知,当pV有极大值时,T也极大.;又因为;将b和k的数字代入,可知当;解法二: (1)由题图所标数值可知,B、C二状态之气体温度是相同的,但BC线与许多等温线相交,而BC与某一等温线的相切的点即应为此循环过程中的最高温度点. 在p-V图线上BC线的方程式应为(p-pB)=k(V-VB),由C、B两点之坐标可知 k=-5×107Pa/m3 p=kV+(pB-kVB);;V从10-3m3增加时,1-400V逐渐减小,因而△Q单调地增大,直至400V=1,即V=2.5×10-3m3时,△Q将达到最大值△Qmax=225J,以后随V的增大,△Q单调地减小. ; 4.如图的圆柱形容器,l0=1.00×10-1m,截面积S=1.70×10-2m2。容器壁、两个活塞均绝热,劲度系数K=1.50×104N/m的弹簧与两活塞相连。筒中有带孔的固定隔板,筒壁有开口与大气相通,大气压强p-=1.00×105Pa,两室分别盛有同种理想气体,温度均为T0=300K,压强均匀p0。现对左室徐徐加热,弹簧长度最大改变量lm=7.40×10-2m,气体绝热过程为pVa=C,内能 ,求当吸热Q=1000J时左右两室的气体温度和压强。 ; 5.有一底面积为1dm2的圆筒,筒壁及内部隔板是完全绝热的,当右方压强大于左方时,隔板上的阀门将打开,开始时有12gHe在左方,有2gHe在右方。左右两方长均为11.2dm,温度为0℃。外部p0=100kPa,Cv=3.15J/g?k,Cp=5.25 J/g?k。慢慢推动活塞,直到其到达隔板为止,求所做总功。;;解:研究(a):气泡中场强:;气泡中:; 7.在带加热器的密封圆柱形容器中的质量为M的活塞下方有一定量的水及其蒸汽,活塞上方是真空,如图,已知当加热器功率为N1时活塞以不变速度v1缓慢上升,而当加热器功率增加到N2=2N1时,活塞上升速度变为v2=2.5v1,这时容器内温度不变,求这个温度是多少?已知L=2.2×106J/kg,N1=100W,M=40kg,v1=0.01m/s。;8.;解:① 沸点时;用逼近法可解得;9.如图,潮湿空气绝热地持续流过山脉,气象站M0和M3测出的大气压都为100kPa,M2测出70kPa,在M0处,空气的温度为20℃,随着空气上升,在压强为84.5kPa的高度M1处,开始有云形成,空气继续上升,经1500s之后到达山顶的M2站,上升过程中,空气里的水蒸气凝结成雨落下,设每平方米上空潮湿空气的质量为2000kg,每千克潮湿空气中凝结出2.45g雨水。 (1)试求出在云层底部高度处(图中M1)的温度T1。 (2)假设空气密度随高度线性减少,试问云层底部M1与M0的高度差为多少? (3)试问在山顶M2处测出的温度T2是多少? (4)求出由于水汽凝结,在3小时内形成的降雨量,设在M1和M2之间降雨是均匀的。 (5)试问山脉背面M3测出的温度T3是多少? (空气定压比热Cp=1005 J/kg?k, M0处ρ0=1.189kg/m3, L水=2500kJ/kg,γ=1.4) ;评析:解答本题需要作适当近似,即将绝热和相变分开考虑,另外,本题在现实生活中被称为焚风。; 10。正确使用高压锅的办法是:将高压锅加热,当锅内水沸腾时,加上一定重量的高压阀,此时可以认为锅内空气已全部排除,只有水的饱和蒸气.继续加热,到高压阀被蒸气顶起时,锅内温度即达到预期温度.某一高压锅的预期温度为120℃,如果某人在使用此锅时,在水温被加热至90℃时就加上高压阀(可以认为此时锅内水气

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