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热力学基础一章习题解答 习题5—1 有两个相同的容器，容积固定不变，一个盛有氦气，另一个盛有氢气(看成刚性分子的理想气体)。它们的压强和温度都相等，现将5J的热量传给氢气，使氢气温度升高，如果使氦气也升高同样的温度，则应向氦气传递的热量是：［　　　］ (A) 6J。　　　　　(B) 5J。　　　　　(C) 3J。　　　　　(D) 2J 解：两种气体的P、V、T都相同，则它们的摩尔数相同；又因为它们升高的温度相同，根据等容过程的热量公式 　　　　　　　　　　　　 可知传递的热量与气体的定容摩尔热容量成正比，即 所以，应向氦气传递的热量是 习题5─2 质量一定的理想气体，从相同的状态出发，分别经历等温过程、等压过程和绝热过程，使其体积增加一倍。那么气体温度的改变（绝对值）在：［　　　］ (A) 绝热过程中最大，等压过程中最小。(B) 绝热过程中最大，等温过程中最小。(C) 等压过程中最大，绝热过程中最小。(D) 等压过程中最大，等温过程中最小。 解：一定质量的理想气体的内能只是温度的单值函数，因此 而三个过程的P1相同，V1也相同，欲比较大小，只须比较P2的大小即可。由P─V图的过程曲线容易看出：等压过程的P2最大，等温过程的P2最小,故气体温度的改变（绝对值）在等压过程中最大，等温过程中最小。故选择答案(D)。 P T a b c ① ② 习题5―3图 O 习题5─3 一定质量的理想气体分别由初态a经①过程a→b和初态经②过程→c→b到达相同的终态b，如P P T a b c ① ② 习题5―3图 O Q10，Q1Q2。 (B) Q10，Q1Q2。 (C) Q10，Q1Q2。 (D) Q10，Q1Q2。 解：a→b是等容过程，A=0，而且△E0，因此Q1=△E0；→c→b过程满足Q2=△E+AT，因为AT0，故有Q2Q1。因此，应当选择答案(C)。 V T A B C O 习题5―4图 V T A B C O 习题5―4图 A→B。　　 (B) B→C。　　 (C) C→A。　　 (D) B→C和C→A。 解：A→B过程是等压过程，其温度升高，；与此同时，气体体积增加，对外作功，。由热力学第一定律，该过程Q0是吸热过程。另外，B→C过程是等容过程，A=0，同时温度降低，，由热力学第一定律，该过程Q0是放热过程。C→A 过程是等温过程，，同时气体体积减小，A0，由热力学第一定律，该过程Q0也是放热过程。因此，只有答案(A)是正确的。 习题5—5 根据热力学第二定律可知：［　　　］ 功可以全部转换为热，但热不能全部转换为功。 热可以从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体。 不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程。 一切自发过程都是不可逆的。 解：(A) 说法并不正确，因为在可以引起“其它变化”的条件下，可以把热 全部转换为功，例如等温过程就是；(B) 说法也与此类似，在可以引起“其它变化”的条件下，可以把热量从低温物体传到高温物体，例如致冷机通过外界作功就实现了这一点；(C) 说法也不正确，因为不可逆过程并不是“不能向相反方向进行的过程”，而是在其逆向过程中不能把在原过程中所造成的一切(包括对系统、对外界的)影响都恢复原态的过程。(D) 说法恰好体现了热力学第二定律的实质，所以该答案是正确的。 习题5—6 一绝热容器被隔板分成两半，一半是真空，另一半是理想气体，若把隔板抽出，气体将进行自由膨胀，达到平衡后：［　　　］ 温度不变，熵增加。　　　　　　　　(B) 温度升高，熵增加。 (C) 温度降低，熵增加。　　　　　　　　(D) 温度不变，熵不变。 解：对于理想气体的自由膨胀过程，一是由于过程进行太快，气体来不及与 外界交换热量，因而Q=0，二是由于气体向真空膨胀，未受到外界任何阻力，因而也不作功，即A=0。基于以上两点，由热力学第一定律，故理想气体的自由膨胀过程气体的温度是不变的。这样，答案(B)和(C)可以被排除，应该在(A)、(D)两者中选其一。考虑理想气体的自由膨胀过程是典型的不可逆过程，气体膨胀后其分子运动的混乱程度增加了，故其熵增加了。所以只有答案(A)正确。 P V a b c O 图(1) 习题5―7图 d f P V O 图(2) P V a b c O 图(1) 习题5―7图 d f P V O 图(2) e abc过程吸热，def过程放热。　　(B) abc过程放热，d