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第 2 题

一摩尔单原子理想气体初态为 T1=300, KT_1=300,\,\mathrm{K}、p1=1.0×105, Pap_1=1.0\times10^5,\,\mathrm{Pa},先在恒压下加热至 T2=600, KT_2=600,\,\mathrm{K},再在恒容下冷却回 T1T_1 完成循环。取 R=8.31, J,mol−1K−1R=8.31,\,\mathrm{J,mol^{-1}K^{-1}},规定气体对外做功 W>0W>0。(a) 求初始体积和最大体积。(b) 求等压过程的 W,ΔU,QW,\Delta U,Q。(c) 求末态压强及循环总功。 整个计算过程中须保持符号约定一致,并检查各物理量的 SI 单位。每一小问都可利用前一问所得的中间结果,但物理关系只能在题设模型成立的过程中使用。最后应将结果与初始条件和预期变化趋势比较,并尽可能用另一种关系或极限情形独立检验。 解题时应始终采用题目已定义的符号,并区分距离、时间、质量、温度和电阻等不同物理量。每个等式两侧及各项都必须具有一致量纲,所得结果还须符合题目指定的运动方向、电流方向或热量传递方向等条件。 每一步推导均应回到相应物理定义检查符号与单位,确保中间结果可用于后续各问。 最终结果必须符合题目给出的条件;量纲检验与极限检验是相互独立的校验,不能代替对符号和方向的判断。
W12=p1(V2−V1)=nR(T2−T1)W_{12}=p_1(V_2-V_1)=nR(T_2-T_1)
problems.proof.analysis

联立方程消去中间量并分离所求结果。这一步使用系统的约束条件或守恒定律。