08热力学第二定律习题解答Word文档下载推荐.docx
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(1)可逆热力学过程一定是准静态过程;
(2)准静态过程一定是可逆过程;
(3)不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程;
(4)凡是有摩擦的过程一定是不可逆
的。
A.⑴、
(2)、(3)B.⑴、
(2)、(4)C.⑴、(4)D.
(2)、
答案选C。
3.根据热力学第二定律,下列哪种说法是正确的()
A-功可以全部转换为热,但热不能全部
转换为功;
体,但不能从低温物体传到高温物体;
C.气体能够自由膨胀,但不能自动收缩;
D.有规则运动的能量能够变成无
规则运动的能量,但无规则运动的能量不能变成有规则运动的能量。
4一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
5.设有以下一些过程,在这些过程中
使系统的爛增加的过程是(
(1)两种不同气体在等温下互相混合;
(2)理想气体在等体下降温;
(3)液体在等温下汽化;
(4)理想气体在等温下压缩;
(5)理想气体绝热自由膨胀。
A.
(1)、
(2)、(3)B.
(2)、(3)、
(4)C.(3)、(4)、(5)D.
(1)、
⑶、(5)解:
答案选几
二填空题
1.在一个孤立系统内,一切实际过程都向着的方向进行。
这就是热力学第二定律的统计意义,从宏观上说,一切与热现象有关的实际的过程都
是
热力学概率增大;
不可逆的。
2.热力学第二定律的克劳修斯表述和开尔文表述是是等价的,前者是关于
过程的不可逆性,后者是关于过程的不可逆性。
热传导;
功变热
3.气体处于相同的初始温度和压强,
把它们从体积卩压缩到"
2,过程无限缓
,爛变S
;
绝热压缩时,Q
,爛变S=O
等温压缩时
mV9m
q=W=—RT\n^=——RTIn2MM
AS=-=--^-Rln2
TM
4.若一摩尔理想气体经过一等压过
程,温度变为原来的2倍,则其体积变为
(设为常量)。
体积变为原来的2倍;
按照例题的理想气体爛的表达式,可
得到过程后气体爛的增量三计算题
1.试证明在P-K图上:
(1)等温线与绝热线不能线不能相交。
(提示:
利用热力学第二定律,用反证法)
证:
(1)如图所示,假设等温线alb和绝热线龙b有两个交点a和方,则循环alb2a对外做正功,功的大小等于循环曲线包围的面积,在循环中系统从等温过程alb中吸热,而不放出任何热量,在绝热过程龙b中无热交换,根据热力学第一定律,循环过程的功就等于系统在等温过程中吸收的热量。
这样就形成了一个仅从单一热源吸热,使它完全变成功,而不引起其它变化。
这就违背了热力学第二定律的开尔文表述。
因此等温线与绝热线不能相交于两点。
(2)假设两条绝热线I[气与II在尸卩图上相交于一1点a,如图所示。
现在,在-图上画一等温线EL使它与两条绝热线组
成一个循环。
这个循环只有一个单热源,它把吸收的热量全部转变为功,并使周围没有变化。
显然,这是违反热力学第二定律的,因此两条绝热线不能相交。
2.
(1)设一质量为加克的物体具有恒
定的比热容c,试证当此物体由温度7;
加热到£
时,其爛的变化为
S?
-S]=/ncln^-
<
2)试问在冷却时这物体的爛是否减小
⑶如果冷却时这物体的爛减
小,那么在这样的过程中宇宙的总爛
是否减小
解:
(1)在初态和终态间设计一个
可逆过程,则辽普半积分得
①*严mcdTrr2dT
do==mc\—
S]比T比T
*S*2—S]=meIn―—
(2)冷却时£
%$S0。
$S“即爛减小。
(3)
ES
物体冷却时,周围环境的爛增加,宇宙的总炳不会减小。
3.一根黄铜棒的一端与127°
C的热库接触,而另一端与27C的热库接触。
试问:
(1)当有1200卡的热量通过这棒时,在这传导过程中所发生的爛的总变化为多大
(2)在这传导过程中棒的爛是否改变(3)两个热库的爛各改变多少
(1)黄铜棒的状态没有改变,因此它的爛在过程前后没有变化,因此传导过程中所发生的爛的总变化就是两个热源中的矯变化。
热源温度不变,因此两个热源的变化可以看成是可逆等温过程,这样就得到传导过程中所发生的爛的总变化为
心齧+霧72X(冷+扣+収耐4.2JK1
(2)在这传导过程中棒的爛不改变。
与质量为0・70kg、温度为30°
C的水混合后,最后达到平衡状态,试求水的爛变。
设水的质量定压热容为c/,=4.18xlO3Jkg-,.K-'
整个
系统与外界间无能量传递。
解本题是计算不同温度液体混合后
的爛变,系统为孤立系统,混合是不可逆的等压过程。
为计算爛变,可假设一可逆等压混合过程。
设平衡时水温为T,由能量守恒得
0.30xcp(363K一丁)=0.70xcp(T一293K)
解答徉314K。
各部分热水的矯变
“尸俘二叫E罟=叫山薯=-182J-K-'
^2=f^=M罟=叫in|g=203JK-
A5=AS]+A52=21JK"
1
显然孤立系统中不可逆过程炳是增加
(3)因为爛是状态函数,系统经历一个循环过程回到原态,故S系统=0。
5.人体一天大约向周围环境散发106J的热量,试估计由此产生的爛。
忽略人进食时带近体内的爛,环境温度设为
273Ko
设人体温度为7;
=309K(36°
C),已知环境温度为爲=273K。
人一天产生的爛即为人体和环境的爛增量之和,即
J/K