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热学习题答案
第四章：热力学第一定律 ( 内容对应参考书的第五章 )
1. （P192。 1）0.020Kg 的氦气温度由 17 C 升为 27 C 。若在升温过程中： （1）
体积保持不变； （2 ）压强保持不变； （3 ）不与外界交换热量，试分别求出气
体内能的改变， 吸收的热量， 外界对气体所做的功。 设氦气可看作理想气体，
3
且 C R 。
v , m
2
M 0 .020 Kg
解：已知T 17 C T 27 C 300 K 5 mol
1 290K ， 2 ， 3
4 10 Kg / mol
（1）体积保持不变：外界对气体做功 A 0 ，
3
内能的变化 U C v ,m T 2 T 1 5 R 300 290 75 R 150 cal ，
2
根据热力学第一定律，由 A 0 有
系统吸收热量 Q U 75 R 150 cal （或者=623.55J）；
（2）压强保持不变：由 P＝常数，及理想气体状态方程 PV RT 有
V
2
外界对气体做功 A PdV P V 1 V 2 R T1 T 2 50 R 100 cal ，
V
1
内能的变化 U C v ,m T 2 T 1 75 R 150 cal ，
由热力学第一定律，得
系统吸收热量： Q U A 125 R 250 cal ；
此问也可以先求 A 和 Q C P T 2 T1 ，而后再由第一定律得 U A Q 。
（3）不与外界交换热量：由于理想气体内能的变化只由温度决定，则
内能的变化仍然是 U C v ,m T 2 T1 75 R 150 cal ，
但由 Q 0 ，根据热力学第一定律知此时外界对系统所做的功完全转化为系统
内能的增加量，即
外界对气体做功 A U C v ,m T 2 T1 75 R 150 cal 。
注意：此题很简单， 目的在于理解理想气体内能无论在什么样的准静态过程下都
只由温度决定。
2. （P192。2）分别通过下列过程把标准状态下的 0.014Kg 氮气压缩为原体积的
一半： （1）等温过程； （2 ）绝热过程； （3 ）等压过程。试分别求出在这些过
程中气体内能的改变，传递的热量和外界对气体所做的功。设
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