第八章热力学标准答案
第八章
热力学基础(2014)
一?选择题
1.【基础训练4】［A ］一定量理想气体从体积
V i ,膨胀到体积 V 2分别经历的过程是： A
T
B 等压过程，A T
C 等温过程；A T
D 绝热过程，其中吸热量最多
的过程
(A) 是 A T B. (B) 是 A T C. (C) 是 A T D.
(D) 既是A T B 也是A T C,两过程吸热一样多。 【参考答案】根据热力学过程的功即过程曲线下的面积，知
A A
B A A
C A A
D ；
再由热力学第- 定律气体吸热 Q A AD 过程Q 0 ； AC 过程Q A
AC ；
AB 过程Q A AB
E
AB ,且
E
AB
2【基础训练6】 :B ］如图所示，一绝热密闭的容器，用隔板分成相等的两部分, 左边盛有一定量的理想气体，压强为 p o ,右边为真空.今将隔板抽去， 气体自由膨胀，当气体达到平衡时，气体的压强是
Y
Y
(A) p o . (B) p o / 2. (C) 2 p o . (D) p o / 2 ?
【参考答案】该过程是绝热的自由膨胀过程，所以
Q o A o
由热力学第一定律
E 0 ??? T 0
由 \V 2V o P /
旦
2
3【基础训练io 】:D ］ —定量的气体作绝热自由膨胀，设其热力学能增量为 E ，熵增
量为 S ,则应有
(A) E 0……S 0 (B) E 0……S 0.
(C) E 0……S 0 . (D) E 0……S 0 【参考答案】 由上题分析知： E 0 ;而绝热自由膨胀过程是不可逆的，故熵增加。
中虚线ac 为等温线)，和图(2)所示的def 过程(图中虚线 吸热还是放热.
(A) abc 过程吸热，def 过程放热. (B) abc 过程放热，def 过程吸热. (C) abc 过程和def 过程都吸热. (D) abc 过程和def 过程都放热.
【参考答案】内能是状态量，与过程无关。所以图( 1)中：abc 过程和ac 过程的内能增量
相同，并由ac 为等温线可知
E 0。而功是过程曲线下的面积，
显然abc 过程的功A 0。
4.【自测提高3】 :A ］ 一定量的理想气体，分别经历如图 (1)所示的abc 过程，(图
df 为绝热线).判断这两种过程是
由热力学第一定律：abc过程：Q. A E A 0所以abc过程是吸热过程。
同理，在图(2)中：def过程和df过程的内能增量相同，并由绝热df过程知E A
根据过程曲线下的面积： def 过程的功A./小于df 过程的功 A.
所以def 过程Q / A E A /
( A) 0 所以def 过程是放热过程
7.
【基础训练13】一定量
的某种理想气体在等压过程中对外作功为 200 J .若此种气体为 单原子分子气体，则该过程中需吸热 500 J ;若为双原子分子气体， 则需吸热 700 J.
8. 【基础训练14】给定的理想气体(比热容比为已知)，从标 准状态(p 。、V 。、T 0)开始，作绝热膨胀，体积增大到三倍，膨
1 1 1
胀后的温度T = (一)1 T 0
压强p = (一)
F 0
3
3
【参考答案】已知绝热过程的体积变化， 求温度的变化，选绝
5.【自测提高4】
[B
]用下列两种方法
(1) 使高温热源的温度 (2) 使低温热源的温度 T i 升高△ T ;
T 2降低同样的值△ T ,
分别可使卡诺循环的效率升高厶
耳1和厶n 2,两者相比,
(A) △ n i A n 2.
(C) A n i = A n 2. 【参考答案】
由卡诺循环效率公式
(B) A n i A n 2. (D)无法确定哪个大. T 2 T 2 T 1 T 1 T T 2
T
T 2
6.【自测提高6】
:B : 阴影部分)分别为
(A) S 1 > S 2. (C) S 1 < S 2.
T 1
T 1
T
理想气体卡诺循环过程的两条绝热线下的面积大小(图中
S 和S 2,则二者的大小关系是: (B) S 1 = S 2.
(D)无法确定.
【参考答案】既然是绝热过程就有 A E ，而两个绝热过程对应的温度 变化值相同 E 的数值相同，所以作功 A 的数值相同，即过程曲线下的 面积相同。
填空题
【参考答案】
据题意A
FdV 对于单原子分子 内能 E 所以Q A E 200 300 对于双原子分子
E
5 200
2
F V m
R M T 200(J) 1 m
R
2 M
3 T -
2 200 300(J)
500(J)
500(J)
Q A E 700(J)
S 2
V *
V
a
V b
热过程方程V01T0V 1T
支，图中未画出），可知靠近原点且过 C 点曲线对应温度低，过 B 的温度略高，过 A 的对
??? T
（黑）1 %（3）
同理已知绝热过程的体积变化，求压强的变化，选绝热过程方程
1
T 。
RV 。 PV
P o
9.【自测提高 成一循环过程.
系统放热100 J ,则：（1）整个循环过程（ABCDEA ）系统对外作功为40J . （2） BEC 过程中系 统从外界吸热为140J
12】如图所示，绝热过程 AB 、CD ，等温过程 DEA ,和任意过程 BEC ，组 若图中 ECD 所包围的面积为 70 J , EAB 所包围的面积为 30 J , DEA 过程中 【参考答案】(1)Q AB CDEA = E+ A=0+A
=A EABE (逆循环)+A ECDE (正循环) =(-30) +70=40J
(2) Q ABCDEA =Q AB + Q BEC + Q CD + Q DEA
=0+ Q BEC +0+ Q DEA =Q BEC +( — 100)=40J 所以 Q BEC =140J
10.【自测提高13】如图示, 循环：（1） abcda , n 3.
66.7%
⑵ dcefd .
温度为 T 0, 2 T 0, 3 T 0三条等温线与两条绝热线围成三个卡诺
⑶abefa ，其效率分别为n 1
33.3% ,
n 2： 50%
,
【参考答案】由 （T i 对应高温热源的温度,
热源的温
度）
T
T cd T
ab
T ef
T
cd
T ef
T
ab
2T
。
3T T o 2T 0 T o 3T 。
【附录B----13】附图为一理想气体几种状态变化过程的 其中MT
为等温线，MQ 为绝热线，在 AM 、BM 、CM 三种准 11. 图， 静态过程中:
（1）温度升高的是BM 和 CM 过程; （2）气体吸热的是CM 过程? 【参考答案】
*温度如何变化要与等温线比较
C
>V
过AB C 三点做形如等温线 MT 的曲线（是双曲线的
P o V
T 2对应低温
3T o 2T o T o V
M
应的温度最高，所以BM和CM过程是升温过程，AM过程温度降低。
*是吸热还是放热要与绝热过程比较一一对于绝热过程， E A，即外界对系统所做的功
全部用来增加系统的内能。
对CM过程而言，内能增加的比绝热过程的多（温度增加的多），而外界对系统所做的功却少于绝热过程，所以一定从外界吸收了部分热量。即CM过程是吸热过程.［对AM过程来说，内能减少， E 0，系统作功为负，故是放热过程；BM过程中，外界对系统所做的
功大于绝热过程的，而内能增加的比绝热过程的要少（温度增加得小），所以一定有部分热量放出来。即AM和BM过程都是放热过程。］
12.【附录E----19】如附图所示，理想气体从状态A出发经
ABCDA循环过程，回到初态A点，则循环过程中气体净吸
的热量为Q =1.62 104（J）.
【参考答案】
依热力学第一定律，循环过程净吸收的热量为Q A
即循环过程所包围的面积（注意单位！）
三.计算题
13.【基础训练18】温度为25C、压强为1 atm的1 mol刚性双原子分子理想气体，经等温过程体积膨胀至原来的3倍.（1）计算这个过程中气体对外所作的功. （2）假若气体经绝热过程体积膨胀为原来的3倍，那么气体对外作的功又是多少？
【参考答案】
解：(1) A RTl
V
1 8.31 298 In 3 2.7
2 103(J)
（2）由双原子分子的 1.4及绝热过程方程V11T1 V2 1T2 得
T2 T A1
V
2
1 1 4 1
298 (? . 192(K)
即此过程的T 106K
A E 丄
5
R T 1 8.31(106) 2.20 103(J)
22
14【基础训练25】以氢（视为刚性分子的理想气体）为工作物质进行卡诺循环，如果在绝热膨胀时末态的压强P2是初态压强p1的一半，求循环的效率.
【参考答案】
设绝热膨胀初态的温度为T1 ,末态温度为T2，此即卡诺循环过程对应的高温热源的温度和低温热源的温度，则循环的效率即为 1 巴
T1
1 1 - 再依绝热膨胀初态和末态压强和温度的过程方程卫」卫J 及 -
T；T25
V (L)
4
b c 过程吸热，Q bc A 1.053 10 (J)
Q 吸热
Q
ab Q
bc
4082 10 (J)
其它两个过程都是放热过程, 从c d
a 过程中,
A
cda
A da
5.065 103
(J)
E cda
E
ca
E
ba
E
ab
3.039 4
10 (J)
Q
放热
A cda
E
cda
3.5455 104
(J)
故循环过程的效率为
1
1
Q
放热 1
3.5455 104 13% Q
吸热
4.082 , 1 o /o
16. ［自测提高19】如果一定量的理想气体，其体积和压强依照 V a/； p 的规律变化， 其中a 为已知常量.试求：(1)气体从体积V 1膨胀到V 2所作的功；(2)气体体积为V 1时的 温度T 1与体积为V 2时的温度T 2之比.
［参考答案】
解：由V a/、p 得p a 2 V 2
所以
18%
15. ［自测提高18】气缸内贮有36 g 水蒸汽(视为刚性分子理想气体), 经abcda 循环过程如图所示.其中 a — b 、c — d 为等体过程，b — c
为等温过程，d — a 为等压过程.试求：(1) d — a 过程中水蒸气作的 功W da ； (2) a — b 过程中水蒸气内能的增量 ab ； (3)循环过程水蒸
汽作的净功W ; (4)循环效率.
［参考答案】(1) d a 过程——水蒸气作的功 A da 为过程曲线下的面积，因体积减小，故功为负
P V 2 1.013 105
25 10 3 5.065 103J
(2)
a b 过程
—25 10 3 4 1.013 105 3.039 104(J) E
ab
m 丄 R T 丄 P b V b P a V a
M 2 2
2
PdV m V c V c
5
RT b ln 」 P b V b ln 」 6 1.013
105
25
M V b V
b
10 3
ln 2 1.0532 104(J)
循环过程水蒸汽作的净功为 A / A be A da (4)此循环过程中，
a b 过程是吸热的 Q ab
5.467 103(J)
E ab 3.039 104(J)
V (L)
(3)循环过程水蒸汽作的净功为过程曲线下所围的面积。
在等温过程b c 中 E 0 依热力学第一定律
V 2
° 1
依作功的定义A PdV 「I a 产dV
17.
【自测提高20】1 mol 单原子分子理想气体的循环过程如的 T —V
图所示，其中c 点的
温度为T c =600 K .试求：（1） ab 、be 、ca 各个过程系统吸收的热量; （2）经一循环系统所作的净功；（3）循环的效率.
【参考答案】 解：据T---V 曲线知ab 过程等压压缩，be 过程等容升温（压强增大），
ca 为等温膨胀过程。（绘出P-V 曲线更便于处理问题） 据理想气体状态方程，可求出 b 状态的温度为T b =300K
A
状态的压强为P a 2.49 106Pa
(1) bc 过程
Q
bc
E -R T
3
R(600 300) 3.74 103(J) 吸热过程
2 2
ca
过程
Q
ca
,V a
A ca
RTln a R 600l n 2 3.46 103(J) 吸热过程
V c
ab 过程
Q
ab
C p T (-R 3
R) T (
1)R (300 600) 6.23 103(J)
p
2
2
――
吸收的热量为负值，即
ab 过程是放热过程
（2）循环过程的功为过程曲线所包围的面积
3.46 103 2.49 106 (2 1) 10 3 0.97 103(J )
四.附加题
18. 【自测提高21】两端封闭的水平气缸，被一可动活塞平分为左右两室，每室体积均为 V 。，其中盛有温度相同、压强均为 p 。的同种理想气体.现保持气体温度不变，用外力缓慢
(1)
⑵
PV 1 P 2V 2
V 12
V i
V 2 1 V 22
V 1
根据理想气体状态方程
P 2V 2
(3)
Q 吸热 100% Q bc Q
ca
100% 13.4%
A
S p V 图中ca 曲线下面积 S p V 图中ab 曲线下面积
移动活塞(忽略磨擦)，使左室气体的体积膨胀为右室的 【参考答案】
解：设左、右两室中气体在等温过程中对外作功分别用 W i 、W 2表
示，外力作功用 W 表示?由题知气缸总体积为
2V 0 ,
4 2
初态体积均为V 0,末态体积各为 一V 0和 V 0
3 3
据等温过程理想气体做功:
A 1 4V 0
P 0V 0 ln
3V 0 P 0V °ln -............ 3 .. (1)
A
2V 0
P 0V 0 ln
3V 0
2
P 0V 0 ln ............
3
(2)
现活塞缓慢移动，作用于活塞两边的力应相等，则
A A A ?
4
2
9 A A A 2
P 0V 0 (In In ) P 0V 0ln
3 3
8
4
2
【另法】：左室的气体体积由V 0
—V o ，右室由V 0 —V o , ( A i 0 A 2 0)
3
3
8
由(1) (2)知气体作功的代数和为 A A i
A 2
P 0V 0 In ,显然是小于零的，
即外界对
9
气体作功。 A A /
P 0V 0 In 9
8
2倍，问外力必须作多少功?
V 2 RTl n (丄)
V i
第八章 热力学答案
第八章 热力学基础（2014） 一．选择题 1. 【基础训练4】［ A ］一定量理想气体从体积V 1，膨胀到体积V 2分别经历的过程是：A →B 等压过程，A →C 等温过程；A →D 绝热过程，其中吸热量最多的过程 (A)是A →B. (B)是A →C. (C)是A →D. (D)既是A →B 也是A →C , 两过程吸热一样多。 【参考答案】根据热力学过程的功即过程曲线下的面积，知AD AC AB A A A >>； 再由热力学第一定律气体吸热E A Q ?+= AD 过程0=Q ； AC 过程AC A Q =； AB 过程AB AB E A Q ?+=，且0>?AB E 2 【基础训练6】 ［ B ］如图所示，一绝热密闭的容器，用隔板分成相等的两部分， 左边盛有一定量的理想气体，压强为p 0，右边为真空．今将隔板抽去， 气体自由膨胀，当气体达到平衡时，气体的压强是 (A) p 0． (B) p 0 / 2． (C) 2γp 0． (D) p 0 / 2γ． 【参考答案】该过程是绝热的自由膨胀过程，所以0=Q 0=A 由热力学第一定律 0=?E ∴0=?T 2 20 / 0/ p P V V =?=由 3【基础训练10】 ［D ］一定量的气体作绝热自由膨胀，设其热力学能增量为E ?，熵增量为S ?，则应有 (A) 0......0=??
(C) 0......0=?=?S E ． (D) 0......0>?=?S E 【参考答案】由上题分析知：0=?E ；而绝热自由膨胀过程是不可逆的，故熵增加。 4. 【自测提高3】 ［ A ］一定量的理想气体，分别经历如图（1） 所示的abc 过程，(图中虚线ac 为等温线)，和图（2）所示的def 过程(图中虚线df 为绝热线)．判断这两种过程是吸热还是放热． (A) abc 过程吸热，def 过程放热． (B) abc 过程放热，def 过程吸热． (C) abc 过程和def 过程都吸热． (D) abc 过程和def 过程都放热． 【参考答案】内能是状态量，与过程无关。所以图（1）中：abc 过程和ac 过程的内能增量相同,并由ac 为等温线可知 0=?E 。而功是过程曲线下的面积，显然abc 过程的功0>A 。 由热力学第一定律：abc 过程：0.>=?+=A E A Q 所以abc 过程是吸热过程。 同理，在图（2）中：def 过程和df 过程的内能增量相同，并由绝热df 过程知 A E -=? 根据过程曲线下的面积：def 过程的功/.A 小于df 过程的功.A 所以def 过程0)(/ / / <-+=?+=A A E A Q 所以def 过程是放热过程 5. 【自测提高4】 ［ B ］用下列两种方法 (1) 使高温热源的温度T 1升高ΔT ； (2) 使低温热源的温度T 2降低同样的值ΔT ， 分别可使卡诺循环的效率升高Δη1和Δη2，两者相比, (A) Δη1Δη2． (B) Δη1Δη2． (C) Δη1=Δη2． (D) 无法确定哪个大． 【参考答案】 由卡诺循环效率公式 1 2 1T T - =η 有 T T T T T ?+-= -=?1212/ 11ηηη 1 212/ 22T T T T T ?--=-=?ηηη p O V a b c p O d e f 图(1) 图(2)
第十章_热力学定律 知识点全面
第十章热力学定律 知识网络： 一、 功、热与内能 ●绝热过程：不从外界吸热，也不向外界传热的热力学过程称为绝热过程。 ●内能：内能是物体或若干物体构成的系统内部一切微观粒子的一切运动形式所具有的能量的总和，用字母U 表示。 ●热传递：两个温度不同的物体相互接触时温度高的物体要降温，温度低的物体要升温，这个过程称之为热传递。 ●热传递的方式：热传导、对流热、热辐射。 二、 热力学第一定律、第二定律 第一定律表述：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所作的功的和。表达式u W Q ?=+ 第二定律的表述：一种表述：热量不能自发的从低温物体传到高温物体。另一种表述：（开尔文表述）不可能从单一热库吸收热量，将其全部用来转化成功，而不引起其他的影响。 应用热力学第一定律解题的思路与步骤： 一、明确研究对象是哪个物体或者是哪个热力学系统。 二、别列出物体或系统(吸收或放出的热量)外界对物体或系统。 三、据热力学第一定律列出方程进行求解，应用热力学第一定律计算时，要依照符号法则代入数据，对结果的正负也同样依照规则来解释其意义。 四、几种特殊情况： 若过程是绝热的，即Q=0，则：W=ΔU ，外界对物体做的功等于物体内能的增加。 若过程中不做功，即W=0，则：Q=ΔU ，物体吸收的热量等于物体内能的增加。 若过程的始末状态物体的内能不变，即ΔU=0，则:W+Q=0,外界对物体做的功等于物体放出的热量。
对热力学第一定律的理解： 热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种改变内能的方式是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系，此定律是标量式，应用时热量的单位应统一为国际单位制中的焦耳。 对热力学第二定律的理解: ①在热力学第二定律的表述中,自发和不产生其他影响的涵义，自发是指热量从高温物体自发地传给低温物体的方向性，在传递过程中不会对其他物体产生影响或需要借助其他物体提供能量等的帮助。不产生其他影响的涵义是使热量从低温物体传递到高温物体或从单一热源吸收热量全部用来做功，必须通过第三者的帮助，这里的帮助是指提供能量等，否则是不可能实现的。 ②热力学第二定律的实质热力学第二定律的每一种表述，揭示了大量分子参与宏观过程的方向性，使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。 对能量守恒定律的理解： ③在自然界中不同的能量形式与不同的运动形式相对应，如物体做机械运动具有机械能，分子运动具有内能等。 ④某种形式的能减少，一定有其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等。 ③某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等。 三、能量守恒定律 ●能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一物体，在转化和转移的过程中其总量不变 ●第一类永动机不可制成是因为其违背了热力学第一定律 ●第二类永动机不可制成是因为其违背热力学第二定律（一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行）●熵：是分子热运动无序程度的定量量度，在绝热过程或孤立系统中，熵是增加的。 ①熵是反映系统无序程度的物理量，正如温度反映物体内分子平均动能大小一样。 ②系统越混乱，无序程度越大，就称这个系统的熵越大。系统自发变化时，总是向着无序程度增加的方向发展，至少无序程度不会减少，也就是说，系统自发变化时，总是由热力学概率小的状态向热力学概率大的状态进行。从熵的意义上说，系统自发变化时总是向着熵增加的方向发展，不会使熵减少。 ③任何宏观物质系统都有一定量的熵，熵也可以在系统的变化过程中产生或传递。 ④一切自然过程的发生和发展中，总熵必定不会减少。 ●能量耗散：系统的内能流散到周围的环境中，没有办法把这些内能收集起来加以利用。 四、能源和可持续发展： ●能源的重要性：能源是社会存在与发展永远不可或缺的必需品，是国民经济运动的物质基础，它与材料、信息构成现代社会的三大支柱。 ●化石能源：人们把煤、石油叫做化石能源。 ●生物质能：生物质能指绿色植物通过光合作用储存在生物体内的太阳能，储存形式是生物分子的化学能。 ●风能：为了增加风力发电的功率，通常把很多风车建在一起，我国新疆、内蒙古等地已经开始大规模利用风力发电。
热力学所有答案
1-2 试确定表压力为0.01MPa 时U 形管压力计中液柱的高度差。 （1）U 形管中装水，其密度为1000kg/m 3 ；（2）U 形管中装酒精，其密度为789kg/m 3 。 解答： m 29.1789 81 .91001.02m 02.1100081.91001.016 6 =??=?=??=?= ?∴?=酒精水）（）即（h h g P h h g P g g ρρ 1-3 用U 形管测量容器中气体的压力。在水银柱上加一段水柱（如图1-3）。已侧的水柱高850mm ，汞柱高520mm 。当时大气压力为755mmHg 。 问容器中气体的绝对压力为多少MPa ？ 解答：MPa P P P P Hg O H 178.080665.98503224.1335207552b =?+?+=++=）（ 图1-3 图1-4 1-4 用斜管压力计测量锅炉烟道中烟气的真空度（如图1-4）。管子的倾角o 30=α；压力计中使用密度为 800kg/m3的煤油；斜管中液柱长度l=200mm 。当时大气压力mmHg P 745b =。问烟气的真空度为多少毫米水 柱？绝对压力为多少毫米汞柱？ 解答： mmHg P P P mmHg Pa h g P v b o v 1135.7391050062.78.7847452801001972.18.784 8.81784.930sin 2.0800131=??-=-==??=???=?=--绝）（）（ρ 1-7 从工程单位制热力性质表中查得，水蒸汽在500℃、100at 时的比体积和比焓分别为 kg kcal h kg m v /6.806/03347.03==、。在国际单位制中，这时水蒸气的压力和比热力学各为多少？ 解答： kg kJ pV U MPa P /8.304803347.01080665.91868.46.806h 280665.91080665.910013 4=??-?=-==??=）（）（ 1-8 摄氏温标取水在标准大气压下的冰点和沸点分别为C 0 o 和C 010o ，而华氏温标则相应地取为F o 32和
NO.6热力学基础答案
《大学物理C 》作业 班级 学号 姓名 成绩 NO.6 热力学基础 一 选择题 1．气体经过如P —V 图中所示的三个过程abc ，adc ，aec 由a 到c ，则各过程 （A ）吸热相等 （B ）对外做功相等 （C ）吸热和做功都不相等，但内能变化相等 （D ）吸热、做功及内能变化都不相等 [ C ] 解：功和热量都是过程量，都与过程有关，三个过程abc ，adc ，aec 不相同，因此吸热和做功都不相等。 内能是温度的单值函数，是状态函数，只与初态、末态有关，因三个过程abc ，adc ，aec 都是由a 到c ，所以内能变化相等。 2．一定量的理想气体，经过某过程后，它的温度升高了，由热力学定律可断定 （1）该理想气体系统在此过程中吸了热 （2）在此过程中外界对系统做了正功 （3）该理想气体系统内能增加了 （4）在此过程中系统从外界吸了热，又对外做了正功 （A ）（1）（3）正确 （B ）（2）（3）正确 （C ）（3）正确 （D ）（3）（4）正确 （E ）（4）正确 [ C ] 解：内能是温度的单值函数，温度升高只能说明内能增加了。而功和热量都与过程有关，不能只由温度升降而判断其正负。 3．如图所示，工质经a1b 和b2a 构成的一循环过程， 已知在a1b 过程中，工质与外界交换的静热量为Q ， b2a 为绝热过程，循环包围的面积为A ，则此循环效 V
率η为 （A ） Q A （ B ）Q A < （C ）Q A > （D ）1 21T T -（T 1，T 2为循环过程中的最高和最低温度） [ B ] 解：此循环效率为 2 1 21Q += - =Q A Q Q 净η 由热力学第二定律的开尔文表述，热机不能从单一热源吸热而对外做功，该循环的效率应小于Q A 。 4．已知孤立系统B 态的熵S B 小于A 态的熵S A ，即S B ＜S A ，则 （A ）系统可由A 态到B 态 （B ）系统可由B 态到A 态 （C ）对不可逆过程，可由A 态变为B 态，也可由B 态变为A 态 （D ）上述说法都不对 [ B ] 解：由克劳修斯熵公式0d ≥= -=?? B A A B T Q S S S 可逆 ， 等号适用于可逆过程，不等号适用于不可逆过程。孤立系统内发生可逆过程时，系统的熵保持不变，发生不可逆过程时，系统的熵增加。 5. 甲说：“由热力学第一定律可证明任何热机的效率不可能等于1．”乙说：“热力学第二定律可表述为效率等于 100％的热机不可能制造成功．”丙说：“由热力学第一定律可证明任何卡诺循环的效率都等于)/(112T T - ．”丁说：“由热力学第一定律可证明理想气体卡诺热机(可逆的)循环的效率等于)/(112T T -”对以上说法，有如下几种评论，哪种是正确的？ (A) 甲、乙、丙、丁全对． (B) 甲、乙、丙、丁全错． (C) 甲、乙、丁对，丙错． (D) 乙、丁对，甲、丙错．
第7章 热力学基础
第7章 热力学基础 7.16 一摩尔单原子理想气体从270C 开始加热至770C （1）容积保持不变；（2）压强保持不变； 问这两过程中各吸收了多少热量？增加了多少内能？对外做了多少功？(摩尔热容 11,11,78.20,46.12----?=?=K mol J C K mol J C m P m V ) 解（１）是等体过程，对外做功A ＝０。J T C U Q m V 623)2777(46.12,=-?=?=?= （２）是等压过程，吸收的热量J T C Q m p 1039)2777(78.20,=-?=?= J T C U m V 623)2777(46.12,=-?=?=? J U Q A 4166231039=-=?-= 7.17 一系统由如图所示的a 状态沿acb 到达状态b ，有334J 热量传入系统，而系统做功126J 。 （1）若沿adb 时系统做功42J ，问有多少热量传入系统？ （2）当系统由状态b 沿曲线ba 返回态a 时，外界对系统做功84J ， 试问系统是吸热还是放热？传递热量是多少？ （3）若态d 与态a 内能之差为167J ，试问沿ad 及db 各自吸收的热量是多少？ 解：已知J A J Q acb acb 126.334== 据热力学第一定律得内能 增量为 J A Q U acb acb ab 208126334=-=-=? (1) 沿曲线adb 过程，系统吸收的热量 J A U Q adb ab adb 25042208=+=+?= (2) 沿曲线ba J A U A U Q ba ab ba ba ba 292)84(208-=-+-=+?-=+?=, 即系统放热292J (3) J A A A adb ad db 420 === J A U Q ad ad ad 20942167=+=+?= J U U A U Q ad ab db db db 41167208=-=?-?=+?=，即在db 过程中吸热41J. 7.18 8g 氧在温度为270C 时体积为34101.4m -?，试计算下列各情形中气体所做的功。 （1）气体绝热地膨胀到33101.4m -?； （2）气体等温地膨胀到33101.4m -?； 再等容地冷却到温度等于绝热膨胀最后所达到的温 7.17题示图
热力学答案
一、名词解释 1过程：热力系从一个状态变化到另一个状态时所经历的全部状态的集合。 2循环：热力系统(工质)经过一系列变化回到初态，这一系列变化过程称为热力循环，简称循环。 3稳定状态：状态参数不随时间变化的状态称为稳定状态。 4热力学第零定律：如果两个系统分别与第三个系统处于热平衡，则这两个系统彼此必然处于热平衡。5内能：指组成热力系的大量微观粒子本身所具有的能量，用u表示。 6开口系统：与外界有物质交换的系统称为开口系。 7平衡状态：在不受外界影响(重力场除外)的条件下，如果系统的状态参数不随时间变化，则该系统所处的状态称为平衡状态。 8可逆过程：系统经历某一过程后，如令过程逆行而能使系统与外界同时恢复到初始状态，而不留下任何痕迹，则此过程为可逆过程。 9卡诺定律：在两个不同温度的恒温热源之间工作的所有热机中，以可逆热机的效率为最高。 (1)在相同的高温热源和低温热源之间工作的一切可逆机，热效率相等，与其工质无关。 (2)在相同的高温热源和低温热源之间工作的一切不可逆机，其热效率低于可逆机的热效率。 10基本状态参数：描述系统所处状态的一些宏观物理量称为状态参数；热工学中状态参数有六种，即压力、比容、温度、内能、熵、焓，其中压力、比容、和温度是三个可以直接测量而且又常用的状态参数，称为基本状态参数。 11理想气体：凡遵循克拉贝隆状态方程的气体(分子之间无作用力，分子本身不占容积)称为理想气体。12稳定温度场：换热系统中空间各点温度场分布不随时间变化的场。 *13制冷：用人为的方法将物体或空间冷却，并使之低于环境温度，并维持这个低温的过程。 *14传热过程：热量从间壁一侧的热流体通过间壁传给另一侧的冷流体，这种热量传递的过程称为传热过程。 二、判断判断命题是否正确并简要说明理由 1.稳定流动热力系必为平衡热力系 (×) 平衡热力系各状态参数值是确定的，且不随时间变化。稳定不一定平衡，系统可能有内外势差存在。 2.两种相对湿度相同的湿空气，温度高者其吸收水分能力强。 (×) 湿空气吸收水蒸气的能力只与相对湿度有关，而与温度无关 3.两个不同的恒温热源之间工作所有热机以卡诺机的热效率为最高。 (×) 在两个不同温度的恒温热源之间工作的一切热机中，卡诺循环的效率最高。 4.可逆过程就是系统可以逆向进行回复原态的过程。 (×) 可逆过程不是能自发的逆向进行，而是说若当过程逆向进行时，逆过程在外界留下的痕迹能将原来正过程的痕迹完全消除(必须指出可以自发进行的)。 5.工质以初态1变化到另一状态2，不论中间经历什么过程，其内能的变化量均相等。 (√) 内能是指组成热力系的大量微观粒子本身所具有的能量，是一个状态量。内能的变化量?u=u2-u1=Q-W，变化量的大小是由从初状态1到另一状态2过程中工质做功和吸热(或放热)大小所确定，与中间经历的过程无关. 6.任何状态都可以用坐标图上的点表示。 (×) 热力系不平衡状态，是无法表示在坐标系中的，因为热力系各部分状态参数不一致。 7.可逆过程一定是准静态过程。 (√) 可逆过程=准静态过程+无耗散效应，所以可逆一定是准静态过程，而准静态过程不是可逆过程。可逆过程能重复正过程的每一状态，而不引起其他变化。 8.一杯沸水比一杯同体积的凉水具有更多的热量。 (×) 热量是过程量，不是状态量。而单纯说热水和冷水，不存在热量传递过程。可以这么说，一杯沸水比一杯同体积的凉水具有更多的热力学能量。 9.循环效率越高，则循环向外输出的功也越多。 (×) 效率高，只能说明在同样循环吸收热量的条件下，循环向外输出的功越多。 10.工质经历了一个不可逆循环后其熵变为零。
热力学基础计算题-答案
《热力学基础》计算题答案全 1. 温度为25℃、压强为1 atm 的1 mol 刚性双原子分子理想气体，经等温过程体积膨胀 至原来的3倍． (普适气体常量R ＝8.31 1 --??K mol J 1，ln 3=1.0986) (1) 计算这个过程中气体对外所作的功． (2) 假若气体经绝热过程体积膨胀为原来的3倍，那么气体对外作的功又是多少？ 解：(1) 等温过程气体对外作功为 ??=== 0000333ln d d V V V V RT V V RT V p W 2分 =8.31×298×1.0986 J = 2.72×103 J 2分 (2) 绝热过程气体对外作功为 V V V p V p W V V V V d d 000 03003??-== γγ RT V p 1 311131001--=--=--γγγ γ 2分 ＝2.20×103 J 2分 2.一定量的单原子分子理想气体，从初态A 出发，沿图示直线过程变到另一状态B ，又经过等容、 等压两过程回到状态A ． (1) 求A →B ，B →C ，C →A 各过程中系统对外所作的功W ，内能的增量?E 以及所吸收的热量Q ． (2) 整个循环过程中系统对外所作的总功以及从外界吸收的总热量(过程吸热的代数和)． 解：(1) A →B ： ))((211A B A B V V p p W -+==200 J ． ΔE 1=ν C V (T B －T A )=3(p B V B －p A V A ) /2=750 J Q =W 1+ΔE 1＝950 J ． 3分 B → C ： W 2 =0 ΔE 2 =ν C V (T C －T B )=3( p C V C －p B V B ) /2 =－600 J ． Q 2 =W 2+ΔE 2＝－600 J ． 2分 C →A ： W 3 = p A (V A －V C )=－100 J ． 150)(2 3)(3-=-=-=?C C A A C A V V p V p T T C E ν J ． Q 3 =W 3+ΔE 3＝－250 J 3分 (2) W = W 1 +W 2 +W 3=100 J ． Q = Q 1 +Q 2 +Q 3 =100 J 2分 1 2 3 1 2 O V (10-3 m 3) 5 A B C
第10章热力学基础
第10章热力学基础 学习指导 、基本要求 1.理解准静态过程功、热量、内能及摩尔热容的概念，并掌握其运算。 2.理解热力学第一定律，并熟练掌握热力学第一定律在理想气体等值过程、绝热过程中的应用。 3.理解循环过程的意义。掌握循环过程中能量传递和转化的特点，会熟练计算热机效率、制冷机的制冷系数。 4.理解热力学第二定律的两种表述及统计意义。理解可逆过程和不可逆过程的概念, 理解卡诺定理及熵增原理。 、知识框架
、重点和难点 1 .重点 (1) 掌握热力学第一定律及其应用，尤其是在几个等值过程中的应用。 (2) 熟练掌握热力学系统循环过程中，各阶段的特性及其相关物理量的运算。 2. 难点 (1) 掌握热力学第一定律的应用。 (2) 掌握等值、绝热过程在系统循环过程中的运算。 (3) 对热力学第二定律及其有关概念的理解。 四、基本概念及规律 1?准静态过程 若热力学过程中，任一中间状态都可看作平衡态，该过程叫作准静态过程。 2.理想气体在准静态过程中对外做的功 pdV 对于微小过程 dW = pdV 3. 理想气体在准静态过程中吸收的热量 式中，C 为摩尔热容。 4. 摩尔热容 摩尔热容表示1摩尔质量的物质温度升高 5. 理想气体的内能 M C V,m T 理想气体的内能只是温度的单值函数。 理想气体内能的变化量 m C v,m T 2 M 理想气体的内能改变量仅取决于始末状态的温度，与所经历的过程无关。 6. 热力学第一定律 1K 所吸收的热量。 (1) 定体摩尔热容 C v,m 一 dQ v M 4R (2) 定压摩尔热容 C P,m dQ p —dT M (3) 迈耶公式 C P,m = C V,m ' R (4) 比热容比 -C p,m ； C v,m E 2 -巳
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第9章热力学基础 一. 基本要求 1. 理解平衡态、准静态过程的概念。 2. 掌握内能、功和热量的概念。 3. 掌握热力学第一定律，能熟练地分析、计算理想气体在各等值过程中及绝热过程中的功、热量和内能的改变量。 4. 掌握循环及卡诺循环的概念，能熟练地计算循环及卡诺循环的效率。 5. 了解可逆过程与不可逆过程的概念。 6. 解热力学第二定律的两种表述，了解两种表述的等价性。 7. 理解熵的概念，了解热力学第二定律的统计意义及无序性。 二. 内容提要 1. 内能功热量 内能从热力学观点来看，内能是系统的态函数，它由系统的态参量单值决定。对于理想气体，其内能E仅为温度T的函数，即 当温度变化ΔT时，内能的变化 功热学中的功与力学中的功在概念上没有差别，但热学中的作功过程必有系统边界的移动。在热学中，功是过程量，在过程初、末状态相同的情况下，过程不同，系统作的功A也不相同。 系统膨胀作功的一般算式为 在p—V图上，系统对外作的功与过程曲线下方的面积等值。
热量 热量是系统在热传递过程中传递能量的量度。热量也是过程量，其大小不仅与过程、的初、末状态有关，而且也与系统所经历的过程有关。 2. 热力学第一定律 系统从外界吸收的热量，一部分用于增加内能，一部分用于对外作功，即 热力学第一定律的微分式为 3. 热力学第一定律的应用——几种过程的A 、Q 、ΔE 的计算公式 （1）等体过程 体积不变的过程，其特征是体积V =常量；其过程方程为 在等体过程中，系统不对外作功，即0=V A 。等体过程中系统吸收的热量与系统内 能的增量相等，即 (2) 等压过程 压强不变的过程，其特点是压强p =常量；过程方程为 在等压过程中，系统对外做的功 系统吸收的热量 )(12T T C M M Q P mol P -= 式中R C C V P +=为等压摩尔热容。 （3）等温过程 温度不变的过程，其特点是温度T =常量；其过程方程为 pV =常量 在等温过程中，系统内能无变化，即 （4）绝热过程 不与外界交换热量的过程，其特点是dQ=0，其过程方程 pV γ=常量 在绝热过程中，系统对外做的功等于系统内能的减少，即 7. 循环过程 系统从某一状态出发，经过一系列状态变化后又回到了初始状态的整个变化过程。其特点是内能变化为零，即
第七章、统计热力学基础习题和答案
统计热力学基础 一、选择题 1. 下面有关统计热力学的描述，正确的是：( ) A. 统计热力学研究的是大量分子的微观平衡体系 B. 统计热力学研究的是大量分子的宏观平衡体系 C. 统计热力学是热力学的理论基础 D. 统计热力学和热力学是相互独立互不相关的两门学科 B 2.在研究N、V、U有确定值的粒子体系的统计分布时，令∑n i = N，∑n iεi = U， 这是因为所研究的体系是：( ) A. 体系是封闭的，粒子是独立的 B 体系是孤立的，粒子是相依的 C. 体系是孤立的，粒子是独立的 D. 体系是封闭的，粒子是相依的 C 3.假定某种分子的许可能级是0、ε、2ε和3ε，简并度分别为1、1、2、3 四个这样的分子构成的定域体系，其总能量为3ε时，体系的微观状态数为：( ) A. 40 B. 24 C. 20 D. 28 A 4. 使用麦克斯韦-波尔兹曼分布定律，要求粒子数N 很大，这是因为在推出该定律时：( ) . 假定粒子是可别的 B. 应用了斯特林近似公式 C. 忽略了粒子之间的相互作用 D. 应用拉氏待定乘因子法 A 5.对于玻尔兹曼分布定律n i =(N/q)·g i·exp( -εi/kT)的说法：(1) n i是第i 能级上的粒子分布数; (2) 随着能级升高，εi 增大，n i总是减少的; (3) 它只适用于可区分的独立粒子体系; (4) 它适用于任何的大量粒子体系其中正确的是：( ) A. (1)(3) B. (3)(4) C. (1)(2) D. (2)(4) C 6.对于分布在某一能级εi上的粒子数n i，下列说法中正确是：( ) A. n i与能级的简并度无关 B. εi值越小，n i 值就越大 C. n i称为一种分布 D.任何分布的n i都可以用波尔兹曼分布公式求出 B 7. 15．在已知温度T时，某种粒子的能级εj = 2εi，简并度g i = 2g j，则εj和εi上分布的粒子数之比为：( ) A. 0.5exp(ε j/2kT) B. 2exp(- εj/2kT) C. 0.5exp( -εj/kT) D. 2exp( 2ε j/kT) C 8. I2的振动特征温度Θv= 307K，相邻两振动能级上粒子数之n(v + 1)/n(v) = 1/2的温度是：( ) A. 306 K B. 443 K C. 760 K D. 556 K B 9.下面哪组热力学性质的配分函数表达式与体系中粒子的可别与否无关：( ) A. S、G、F、C v B. U、H、P、C v C. G、F、H、U D. S、U、H、G B 10. 分子运动的振动特征温度Θv 是物质的重要性质之一，下列正确的说法是：( ) A.Θv越高，表示温度越高 B.Θv越高，表示分子振动能越小 C. Θv越高，表示分子处于激发态的百分数越小 D. Θv越高，表示分子处于基态的百分数越小 C 11.下列几种运动中哪些运动对热力学函数G与A贡献是不同的：( ) A. 转动运动 B. 电子运动 C. 振动运动 D. 平动运动 D 12.三维平动子的平动能为εt = 7h2 /(4mV2/3 )，能级的简并度为：( )
基础物理学上册习题解答和分析 第八章热力学基础题解和分析
习题八 8-1 如果理想气体在某过程中依照V= p a 的规律变化,试求：(1)气体从V 1膨胀到V 2对外 所作的功;(2)在此过程中气体温度是升高还是降低? 分析 利用气体做功公式即可得到结果，根据做正功还是负功可推得温度的变化。 解：(a) ???? ??-== = ? ? 21222 112 1 2 1 V V a dV V a pdV W v v v v (b) 降低 8-2 在等压过程中，0.28千克氮气从温度为293K 膨胀到373K ，问对外作功和吸热多少?内能改变多少? 分析 热力学第一定律应用。等压过程功和热量都可根据公式直接得到，其中热量公式中的热容量可根据氮气为刚性双原子分子知其自由度为7从而求得，而内能则由热力学第一定律得到。 解：等压过程: 2121()()m W P V V R T T M =-= - ()3 2808.31373293 6.651028 J = ??-=? ()()J T T C M m Q p 4 121033.229337331.82 728 280?=-???= -= 据J E W E Q 41066.1,?=?+?= 8-3 1摩尔的单原子理想气体，温度从300K 加热到350K 。其过程分别为(1)容积保持不变；(2)压强保持不变。在这两种过程中求：(1)各吸取了多少热量；(2)气体内能增加了多少；(3)对外界作了多少功 分析 热力学第一定律应用。 一定量的理想气体，无论什么变化过程只要初末态温度确定，其内能的变化是相同的。吸收的热量则要根据不同的过程求解。 解： 已知气体为1 摩尔单原子理想气体31, 2V m C R M == (1) 容积不变。()()J T T C M m Q V 25.62330035031.82312=-??= -= 根据E Q W W E Q ?==+?=,0,。气体内能增量J E 25.623=?。对外界做功0=W . (2) 压强不变。215()8.31(350300)1038.75,2 p m Q C T T J M = -= ??-= J E 25.623=?，J J J W 5.41525.62375.1038=-= 8-4 一气体系统如题图8-4所示,由状态a 沿acb 过程到达b 状态,有336焦耳热量传入系统,而系统作功126焦耳,试求: (1) 若系统经由adb 过程到b 作功42焦耳,则有多少热量传入系统?(2) 若已知J E E a d 168=-,则过程ad 及db 中,系统各吸收多少热量?(3)若系统
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第9章热力学基础 一. 基本要求 1. 理解平衡态、准静态过程的概念。 2. 掌握内能、功和热量的概念。 3. 掌握热力学第一定律，能熟练地分析、计算理想气体在各等值过程中及绝热过程中的功、热量和内能的改变量。 4. 掌握循环及卡诺循环的概念，能熟练地计算循环及卡诺循环的效率。 5. 了解可逆过程与不可逆过程的概念。 6. 解热力学第二定律的两种表述，了解两种表述的等价性。 7. 理解熵的概念，了解热力学第二定律的统计意义及无序性。 二. 内容提要 1. 内能功热量 内能从热力学观点来看，内能是系统的态函数，它由系统的态参量单值决定。对于理想气体，其内能E仅为温度T的函数，即 当温度变化ΔT时，内能的变化
功热学中的功与力学中的功在概念上没有差别，但热学中的作功过程必有系统边界的移动。在热学中，功是过程量，在过程初、末状态相同的情况下，过程不同，系统作的功A也不相同。 系统膨胀作功的一般算式为 在p—V图上，系统对外作的功与过程曲线下方的面积等值。 热量热量是系统在热传递过程中传递能量的量度。热量也是过程量，其大小不仅与过程、的初、末状态有关，而且也与系统所经历的过程有关。 2. 热力学第一定律系统从外界吸收的热量，一部分用于增加内能，一部分用于对外作功，即 热力学第一定律的微分式为 3. 热力学第一定律的应用——几种过程的A、Q、ΔE的计算公式 （1）等体过程体积不变的过程，其特征是体积V =常量；其过程方程为 在等体过程中，系统不对外作功，即0 A。等体过程中系统吸收的热量与系统内 V 能的增量相等，即 (2) 等压过程压强不变的过程，其特点是压强p =常量；过程方程为 在等压过程中，系统对外做的功
第8章--热力学基础--习题答案
习 题 8-6 1mol 单原子分子理想气体的循环过程如（图8-27）T -V 所示，其中c 点的温度为T c =600K 。试求：（1）ab 、bc 、ca 各个过程系统吸收的热量；（2）经一循环系统所作的净功；（3）循环的效率。（注：循环效率η＝A /Q ，A 为循环过程系统对外作的净功，Q 为循环过程系统从外界吸收的热量，ln2=0.693） 解： 解：（1）放热J R T T C Q a b p ab 5.6232)300(2 5)(-=-?=-=； 吸热J R T T C Q b c v bc 5.373930023)(=?=-=； 放热J V V RT Q c a c ca 34562ln 60031.8ln =?==； （2）J Q Q Q W ab ca bc 963=-+=净； （3）%4.135 .37393456963 1 =+= =Q W 净η 8-15 一卡诺循环的热机，高温热源温度是 400 K 。每一循环从此热源吸进 100 J 热量并向一低温热源放出80 J 热量。求：(1) 低温热源温度；(2) 这循环的热机效率。 解：(1) 对卡诺循环有： T 1 / T 2 = Q 1 /Q 2 ∴ T 2 = T 1Q 2 /Q 1 = 320 K 即：低温热源的温度为 320 K 。 (2) 热机效率：%2011 2 =- =Q Q η 8-19 一定量的某种理想气体进行如图所示的循环过程。已知气体在状态A 的温度为T A ＝300 K ，求(1)气体在状态B 、C 的温度；(2) 各过程中气体对外所作的功；(3) 经过整个循环过程，气体从外界吸收的总热量(各过程吸热的代数和)。
作业(热力学答案)
作业8（热力学） 一、选择题 [ ] 1. 有A 、B 两种不同的容器，A 中装有单原子理想气体，B 中装有双原子理想气体，若两种气体的压强相同，则这两种气体的单位体积内的内能之间的关系为： (A) A B E E V V ????< ? ?????； (B) A B E E V V ????> ? ?????；(C) A B E E V V ????= ? ?????；(D) 无法判定 [ ] 2. 对于室温下的双原子分子理想气体，在等压膨胀的情况下，系统对外所做的功与从外界吸收的热量之比W/Q 为： (A) 1/3； (B) 1/4； (C) 2/5； (D) 2/7 [ ] 3.“ 理想气体和单一热源接触作等温膨胀时，吸收的热量全部用来对外做功”。对此说法有如下几种评论，其中正确的是： (A) 不违反热力学第一定律，但违反热力学第二定律； (B) 违反热力学第一定律，但不违反热力学第二定律； (C) 不违反热力学第一定律，也不违反热力学第二定律； (D) 违反热力学第一定律，也违反热力学第二定律 [ ] 4.在给出的4个图像中，能够描述一定质量的理想气体在可逆绝热过程中密度随压强变化的图像为： (A) (B) (C) (D) [ ] 5. 一定质量的理想气体经过压缩过程后，体积减小为原来的一半，如果要使外界所做的机械功为最大，那么这个过程应是: (A) 绝热过程； (B) 等温过程；(C) 等压过程；(D) 绝热过程或等温过程均可 [ ] 6. 关于可逆过程和不可逆过程的判断：(1)可逆热力学过程一定是准静态过程；(2)难静态过程一定是可逆过程；(3)不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程；(4)凡有摩擦的过程，一定是不可逆过程。以上4种判断正确的是： (A) (1)(2)(3)； (B) (1)(2)(4)；(C) (2)(4)；(D) (1)(4) [ ] 7. 你认为以下哪个循环过程是不可能的： (A) 绝热线、等温线、等压线组成的循环； (B) 绝热线、等温线、等容线组成的循环； (C) 等容线、等压线、绝热线组成的循环； (D) 两条绝热线和一条等温线组成的循环 [ ] 8. 一绝热容器被隔板分成两半，一半是真空，另一半是理想气体．若把隔板抽出进行自由膨胀，达到平衡后： (A) 温度不变，熵增加； (B) 温度升高，熵增加； (C) 温度降低，熵增加； (D) 温度不变，熵不变
第八章热力学标准答案
第八章 热力学基础(2014) 一?选择题 1.【基础训练4】［A ］一定量理想气体从体积 V i ,膨胀到体积 V 2分别经历的过程是： A T B 等压过程，A T C 等温过程；A T D 绝热过程，其中吸热量最多 的过程 (A) 是 A T B. (B) 是 A T C. (C) 是 A T D. (D) 既是A T B 也是A T C,两过程吸热一样多。 【参考答案】根据热力学过程的功即过程曲线下的面积，知 A A B A A C A A D ； 再由热力学第- 定律气体吸热 Q A AD 过程Q 0 ； AC 过程Q A AC ； AB 过程Q A AB E AB ,且 E AB 2【基础训练6】 :B ］如图所示，一绝热密闭的容器，用隔板分成相等的两部分, 左边盛有一定量的理想气体，压强为 p o ,右边为真空.今将隔板抽去， 气体自由膨胀，当气体达到平衡时，气体的压强是 Y Y (A) p o . (B) p o / 2. (C) 2 p o . (D) p o / 2 ? 【参考答案】该过程是绝热的自由膨胀过程，所以 Q o A o 由热力学第一定律 E 0 ??? T 0 由 \V 2V o P / 旦 2 3【基础训练io 】:D ］ —定量的气体作绝热自由膨胀，设其热力学能增量为 E ，熵增 量为 S ,则应有 (A) E 0……S 0 (B) E 0……S 0. (C) E 0……S 0 . (D) E 0……S 0 【参考答案】 由上题分析知： E 0 ;而绝热自由膨胀过程是不可逆的，故熵增加。 中虚线ac 为等温线)，和图(2)所示的def 过程(图中虚线 吸热还是放热. (A) abc 过程吸热，def 过程放热. (B) abc 过程放热，def 过程吸热. (C) abc 过程和def 过程都吸热. (D) abc 过程和def 过程都放热. 【参考答案】内能是状态量，与过程无关。所以图( 1)中：abc 过程和ac 过程的内能增量 相同，并由ac 为等温线可知 E 0。而功是过程曲线下的面积， 显然abc 过程的功A 0。 4.【自测提高3】 :A ］ 一定量的理想气体，分别经历如图 (1)所示的abc 过程，(图 df 为绝热线).判断这两种过程是
化工热力学课后答案
化工热力学课后答案(填空、判断、画图) 第1章 绪言 一、是否题 1. 封闭体系的体积为一常数。（错） 2. 封闭体系中有两个相βα, 。在尚未达到平衡时，βα,两个相都是均相敞开体系； 达到平衡时，则βα,两个相都等价于均相封闭体系。（对） 3. 理想气体的焓和热容仅是温度的函数。（对） 4. 理想气体的熵和吉氏函数仅是温度的函数。（错。还与压力或摩尔体积有关。） 5. 封闭体系的1mol 气体进行了某一过程，其体积总是变化着的，但是初态和终态的体积相 等，初态和终态的温度分别为T 1和T 2，则该过程的? =2 1 T T V dT C U ?；同样，对于初、终态 压力相等的过程有? =2 1 T T P dT C H ?。（对。状态函数的变化仅决定于初、终态与途径无关。） 二、填空题 1. 状态函数的特点是：状态函数的变化与途径无关，仅决定于初、终态 。 2. 封闭体系中，温度是T 的1mol 理想气体从(P i ，V i )等温可逆地膨胀到(P f ，V f )，则所做的 功为() f i rev V V RT W ln =(以V 表示)或() i f rev P P RT W ln = (以P 表示)。 3. 封闭体系中的1mol 理想气体(已知ig P C )，按下列途径由T 1、P 1和V 1可逆地变化至P 2，则 A 等容过程的 W = 0 ，Q =() 1121T P P R C ig P ???? ??--， U =() 1121T P P R C ig P ??? ? ??--， H = 112 1T P P C ig P ??? ? ??-。 B 等温过程的 W =21ln P P RT -，Q =2 1ln P P RT ， U = 0 ， H = 0 。 第2章Ｐ－Ｖ－Ｔ关系和状态方程 一、是否题 1. 纯物质由蒸汽变成液体，必须经过冷凝的相变化过程。（错。可以通过超临界流体区。） 2. 当压力大于临界压力时，纯物质就以液态存在。（错。若温度也大于临界温度时，则是超临界流体。） 3. 由于分子间相互作用力的存在，实际气体的摩尔体积一定小于同温同压下的理想气体的 摩尔体积，所以，理想气体的压缩因子Z=1，实际气体的压缩因子Z<1。（错。如温度大 于Boyle 温度时，Z ＞1。）
第十三章 热力学基础 习题解答上课讲义
§13.1～13. 2 13.1 如图所示，当气缸中的活塞迅速向外移动从而使气体膨胀时，气体所经历的过程【C 】 (A) 是准静态过程，它能用p ─V 图上的一条曲线表示 (B) 不是准静态过程，但它能用p ─V 图上的一条曲线表示 (C) 不是准静态过程，它不能用p ─V 图上的一条曲线表示 (D) 是准静态过程，但它不能用p ─V 图上的一条曲线表示 分析：从一个平衡态到另一平衡态所经过的每一中间状态均可近似当作平衡态（无限缓慢）的过程叫做准静态过程，此过程在p-V 图上表示一条曲线。题目中活塞迅速移动，变换时间非常短，系统来不及恢复平衡，因此不是准静态过程，自然不能用p -V 图上的一条曲线表示。 13.2 设单原子理想气体由平衡状态A ，经一平衡过程变化到状态B ，如果变化过程不知道，但A 、B 两状态的压强，体积和温度都已知，那么就可以求出：【B 】 （A ） 体膨胀所做的功； （B ） 气体内能的变化； （C ） 气体传递的热量； （D ） 气体的总质量。 分析：功、热量都是过程量，除了与系统的始末状态有关外，还跟做功或热传递的方式有关；而内能是状态量，只与始末状态有关，且是温度的单值函数。因此在只知道始末两个状态的情况下，只能求出内能的变化。对于答案D 而言，由物态方程RT PV ν=可以计算气体的物质的量，但是由于不知道气体的种类，所以无法计算气体总质量。 13.3 一定量的理想气体P 1、V 1、T 1，后为P 2、V 2、T 2， 已知V 2>V 1, T 2