大学物理学(第三版)上课后习题答案

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

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

又

(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