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如图12-5所示,一个除底部外部绝热的缸筒,被一位置固定的导热板隔成相等的A、B两部分,其中各贮有1 mol的理想气体氮气。今将334 J的热量缓慢地由底部供给气体。设活塞上的压强始终保持为1.013×105Pa,求A部和B部温度的改变,以及各自吸收的热量(导热板的热容忽略不计)。若将位置固定的导热板换成可以自由活动的绝热板,重复上述的讨论(已知CV,m=5R /2)。
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参考解答
正确答案:(1) 固定导热板则A部气体经历等容过程;而B部气体经历等压过程。因A部气体不做功故吸收热量全部转化为内能有QA=△UA=VR△T (1)而B部气体吸收的热量一部分转化为内能另一部分转化为功即QB△UB+AB (2)平衡时两部分容器中的气体之间不再传热——温度相同因此两部分气体内能的改变相同即△UB=△UA (3)由等压过程做功公式和理想气体状态方程可得B部气体在等压过程中做的功为AB=P△V=vR△T (4)于是可得总热量为Q=QA+QB=△UA+△UB+AB=2△UA+AB= (5) 求解式(5)得到A部和B部温度的改变量为
A部和B部吸收的热量分别为
(2) 将固定的导热板换为可自由移动的绝热板则A部与B部无热量交换下部传入的热量均被A部吸收且对外做功;而B部无热量交换经历绝热过程故有QA=334(J)QB=0 (6)A部气体经历等压过程对外做功为A=∫vpdV=T1T2vRdT=vR△T (7)气体内能增量为
(8)由热力学第一定律可得
解上式可得温度变化
(1)固定导热板,则A部气体经历等容过程;而B部气体经历等压过程。因A部气体不做功,故吸收热量全部转化为内能有QA=△UA=VR△T(1)而B部气体吸收的热量一部分转化为内能,另一部分转化为功,即QB△UB+AB(2)平衡时,两部分容器中的气体之间不再传热——温度相同,因此两部分气体内能的改变相同,即△UB=△UA(3)由等压过程做功公式和理想气体状态方程可得,B部气体在等压过程中做的功为AB=P△V=vR△T(4)于是可得总热量为Q=QA+QB=△UA+△UB+AB=2△UA+AB=(5)求解式(5)得到A部和B部温度的改变量为A部和B部吸收的热量分别为(2)将固定的导热板换为可自由移动的绝热板,则A部与B部无热量交换,下部传入的热量均被A部吸收且对外做功;而B部无热量交换,经历绝热过程,故有QA=334(J),QB=0(6)A部气体经历等压过程,对外做功为A=∫vpdV=T1T2vRdT=vR△T(7)气体内能增量为(8)由热力学第一定律可得解上式可得温度变化
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