大学物理学(第三版)上课后习题答案

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7-16 某理想气体的过程方程为解:气体作功

为常数,气体从

膨胀到

.求其所做的功.

7-17 设有一以理想气体为工质的热机循环,如题7-17图所示.试证其循环效率为

答:等体过程

吸热

绝热过程 等压压缩过程

放热

循环效率

题7-17图 题7-19图

7-18 一卡诺热机在1000 K和300 K的两热源之间工作,试计算 (1)热机效率;

(2)若低温热源不变,要使热机效率提高到80%,则高温热源温度需提高多少?

(3)若高温热源不变,要使热机效率提高到80%,则低温热源温度需降低多少?

解:(1)卡诺热机效率

(2)低温热源温度不变时,若

要求

K,高温热源温度需提高

(3)高温热源温度不变时,若

要求

K,低温热源温度需降低

7-19 如题7-19图所示是一理想气体所经历的循环过程,其中热过程,已知

点和

点的温度分别为

和是等压过程,和为绝

.求此循环效率.这是卡诺循环吗?

解:(1)热机效率

等压过程

吸热

等压过程

放热

根据绝热过程方程得到

绝热过程

绝热过程

(2)不是卡诺循环,因为不是工作在两个恒定的热源之间.

7-20 (1)用一卡诺循环的致冷机从7℃的热源中提取1000 J的热量传向27℃的热源,需要多少功?从-173℃向27℃呢?

(2)一可逆的卡诺机,作热机使用时,如果工作的两热源的温度差愈大,则对于作功就愈有利.当作致冷机使用时,如果两热源的温度差愈大,对于致冷是否也愈有利?为什么? 解:(1)卡诺循环的致冷机

℃→

℃时,需作功

℃→

℃时,需作功

(2)从上面计算可看到,当高温热源温度一定时,低温热源温度越低,温度差愈大,提取同样的热量,则所需作功也越多,对致冷是不利的.

7-21 如题7-21图所示,1 mol双原子分子理想气体,从初态经历三种不同的过

程到达末态. 图中1→2为等温线,1→4为绝热线,4→2为等压线,1→3为等压线,3→2为等体线.试分别沿这三种过程计算气体的熵变.

题7-21图 解:

熵变

等温过程 ,

熵变

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