如图所示,用绝热材料包围的圆筒内盛有一定量的刚性双原子分子的理想气体,并用可活动的、绝热的轻活塞将其封住.图中K为用来加

问题描述:

如图所示,用绝热材料包围的圆筒内盛有一定量的刚性双原子分子的理想气体,并用可活动的、绝热的轻活塞将其封住.图中K为用来加热气体的电热丝,MN是固定在圆筒上的环,用来限制活塞向上运动.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是圆筒体积等分刻度线,每等分刻度为 1×10-3 m3.开始时活塞在位置Ⅰ,系统与大气同温、同压、同为标准状态.现将小砝码逐个加到活塞上,缓慢地压缩气体,当活塞到达位置Ⅲ时停止加砝码;然后接通电源缓慢加热使活塞至Ⅱ;断开电源,再逐步移去所有砝码使气体继续膨胀至Ⅰ,当上升的活塞被环M、N挡住后拿去周围绝热材料,系统逐步恢复到原来状态,完成一个循环.
(1)在p-V图上画出相应的循环曲线;
(2)求出各分过程的始末状态温度;
(3)求该循环过程吸收的热量和放出的热量.
1个回答 分类:物理 2014-10-26

问题解答:

我来补答
(1)系统开始处于标准状态a,活塞从Ⅰ→Ⅲ为绝热压缩过程,终态为b; 活塞从Ⅲ→Ⅱ为等压膨胀过程,终态为c;活塞从Ⅱ→Ⅰ为绝热膨胀过程,终态为d;除去绝热材料系统恢复至原态a,该过程为等体过程.该循环过程在p-V图上对应的曲线如图所示.                           
(2)由题意可知  pa=1.013×105 Pa,
Va=3×10-3m3,Ta=273K,
Vb=1×10-3m3,Vc=2×10-3m3
ab为绝热过程,据绝热过程方程TaVγ−1a=Tb
Vγ−1b (γ=
7
5)  
得Tb=(
Va
Vb)γ−1Ta=424K
bc为等压过程,据等压过程方程 
Tb
Vb=
Tc
Vc
得Tc=
VcTb
Vb=848K
cd为绝热过程,据绝热过程方程TcV cγ−1=Td
Vγ−1d
其中Vd=Va
得Td=(
Vc
Vd)γ−1Tc=721K                    
(3)在本题循环过程中ab和cd为绝热过程,不与外界交换热量; bc为等压膨胀过程,吸收热量为 Qbc=νCp(Tc-Tb
式中Cp=
7
2R.
又据理想气体状态方程有paVa=νRTa,可得
Qbc=
7
2•
PaVa
Ta(Tc−Tb)=1.65×103J
da为等体降温过程,放出热量为Qda=vC(Td-Ta)=
5
2•
PaVa
Ta(T
 
 
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