热力学定律(含答案)
图1
第3课时 热力学定律 导学目标 1.理解热力学第一定律，能运用其解释自然界能量的转化、转移问题.2.了解热力学第二定律，能运用其解释第二类永动机不能制成的原因以及自然界能量转移、转化的方向性问题．
一、热力学第一定律与能量守恒定律
[基础导引]
1．用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做了900 J 的功，同时汽缸向外散热210 J ，汽缸里空
气的内能改变了多少？
2．如图1，在汽缸内活塞左边封闭着一定量的空气，压强和大
气压相同．把汽缸和活塞固定，使汽缸内空气升高一定的温
度，空气吸收的热量为Q 1.如果让活塞可以自由滑动(活塞与
汽缸间无摩擦、无漏气)，也使汽缸内空气温度升高相同温度，其吸收 的热量为Q 2.Q 1和Q 2哪个大些？
[知识梳理]
1．物体内能的改变
(1)________是其他形式的能与内能的相互转化过程，内能的改变量可用________的数值来量度．
(2)________是物体间内能的转移过程，内能转移量用________来量度．
2．热力学第一定律
(1)内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它________________与外界对它所__________的和．
(2)表达式：ΔU ＝________.
3．能量守恒定律
(1)内容：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别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变，这就是能量守恒定律．
(2)任何违背能量守恒定律的过程都是不可能的，不消耗能量而对外做功的第一类永动机是不可能制成的．
二、热力学第二定律
[基础导引]
以下哪些现象能够发生？哪些不能发生？不能够发生的现象是否违背热力学第二定律？
A ．一杯热茶在打开杯盖后，茶会自动变得更热．
B ．蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能．
C ．桶中混浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分离．
D ．电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体．
[知识梳理]
1．两种表述
(1)第一种表述：热量不能自发地从____________物体传到________物体(克劳修斯表
述)．(2)第二种表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成____，而不产生其他影响(开尔文表述)．
2．第二类永动机是指设想只从单一热源吸收热量，使之完全变为有用的功而不引起其他变化的热机．这类永动机不可能制成的原因是违反了________________．
考点一对热力学第一定律的理解与应用
考点解读
1．热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内能的过程是等效的，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．
2
3.几种特殊情况
(1)若过程是绝热的，则Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做的功等于物体内能的增加量．
(2)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量．
(3)若过程的始末状态物体的内能不变，即ΔU＝0，则W＋Q＝0或W＝－Q.外界对物体做的功等于物体放出的热量．
典例剖析
例1在温度均匀的液体中，一个小气泡由液体的底层缓慢地升到液面，上升过程中气泡的体积不断地增大，如将泡内气体看作理想气体，则气泡在浮起的过程中() A．放出热量B．吸收热量
C．不吸热也不放热D．无法判断
方法突破解决有关热力学第一定律问题的思路：分析题干确定内能改变的方式(Q、W)→判断W、Q的符号→代入公式ΔU＝Q＋W→得出结论．
跟踪训练1若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变，若将气泡内的气体视为理想气体，气泡从湖底上升到湖面的过程中，对外界做了0.6 J的功，则此过程中的气泡______(填“吸收”或“放出”)的热量是________ J．气泡到达湖面后，温度上升的过程中，又对外界做了0.1 J的功，同时吸收了0.3 J的热量，则此过程中，气泡内气体内能增加了________ J.
考点二对热力学第二定律的理解
考点解读
1．在热力学第二定律的表述中，“自发地”、“不产生其他影响”的涵义．
(1)“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮
助．
(2)“不产生其他影响”的涵义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境
不产生热力学方面的影响．如吸热、放热、做功等．
2．热力学第二定律的实质
热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性，进而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．
特别提醒热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，但在有外界影响的条件下，热量可以从低温物体传到高温物体，如电冰箱；在引起其他变化的条件下内能可以全部转化为机械能，如气体的等温膨胀过程．
3．
典例剖析
例2根据热力学第二定律，下列说法中正确的是() A．热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体
B．热量能够从高温物体传到低温物体，也可能从低温物体传到高温物体
C．机械能可以全部转化为内能，但内能不可能全部转化为机械能
D．机械能可以全部转化为内能，内能也可能全部转化为机械能
跟踪训练2关于第二类永动机，下列说法正确的是() A．能将从单一热源吸收的热量全部用来做功，而不引起其他变化的热机叫做第二类永动机
B．第二类永动机违反了能量守恒定律，所以不可能制成
C．第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，内能却不可能全部转化为机械能
D．第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，内能却不可能在不引起其他变化的同时全部转化为机械能
13.热力学定律与理想气体模型
例3(1)下列说法正确的是________．
A．由阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和密度，可以估算该种气体分子的大小
B．悬浮在液体中的固体微粒越小，布朗运动就越明显
C．分子间的引力随分子间距离的增大而增大，分子间斥力随分子间距离的增大而减小D．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体
(2)如图2所示，汽缸内封闭一定质量的某种理想气体，活塞通过
滑轮和一重物连接并保持平衡，已知活塞距缸口0.2 m，活塞面积
图3
10 cm 2，大气压强1.0×105 Pa ，物重50 N ，活塞质量及一切摩擦不
计，缓慢升高环境温度，使活塞刚好升到缸口，封闭气体吸收了
60 J 的热量，则封闭气体的压强将____(选填“增加”、“减小”
或“不变”)，气体内能变化量为____ J.
建模感悟 运用热力学第一定律确定气体内能的变化，既要分析做功又要分析热传递．一般情况下，我们可以根据气体体积膨胀还是压缩来确定气体对外界做功还是外界对气体做功，而体积变化往往要根据状态参量之间的关系来确定．吸热、放热则不能根据温度的变化来确定．对于理想气体，可以直接根据温度的变化来确定内能的变化．吸、放热不能直接确定时，则要放在最后，根据热力学第一定律来确定．必须指出的是，一般来说系统对外界做功，表现出系统体积膨胀；外界对系统做功，系统体积则被压缩．但在某些特定条件下，例如气体自由膨胀(外界为真空)时，气体就没有克服外力做功．另外，在判断内能变化时，还必须结合物态变化以及能的转化与守恒来进行．
跟踪训练3 (2010·江苏单科·12A)(1)在将空气压缩装入气瓶的过程中，温度保持不变，外界做了24 kJ 的功．现潜水员背着该气瓶缓慢地潜入海底，若在此过程中，瓶中空气的质量保持不变，且放出了5 kJ 的热量．在上述两个过程中，空气的内能共减小________kJ ，空气________(选填“吸收”或“放出”)的总热量为________kJ.
(2)已知潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为1.3 kg/m 3和2.1 kg/m 3，空气的摩尔质量为0.029 kg/mol ，阿伏加德罗常数N A ＝6.02×1023 mol －
1.若潜水员呼吸一次吸入2 L 空气，试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数．(结果保留一位有效数字
)
A 组 热力学定律理解和应用
1. 图3为焦耳实验装置图，用绝热性能良好的材料将容
器包好，重物下落带动叶片搅拌容器里的水，引起水
温升高．关于这个实验，下列说法正确的是 ( )
A ．这个装置可测定热功当量
B ．做功增加了水的热量
C ．做功增加了水的内能
D ．功和热量是完全等价的，无区别
2．有以下说法：
A ．气体的温度越高，分子的平均动能越大
B ．即使气体的温度很高，仍有一些分子的运动速率是非常小的
C ．对物体做功不可能使物体的温度升高
D ．如果气体分子间的相互作用力小到可以忽略不计，则气体的内能只与温度有关 E. 一个由不导热的器壁做成的容器，被不导热的隔板分成甲、
图6
乙两室．甲室中装有一定质量的温度为T 的气体，乙室为真
空，如图4所示．提起隔板，让甲室中的气体进入乙室．若
甲室中的气体的内能只与温度有关，则提起隔板后当气体重
新达到平衡时，其温度仍为T .
F ．空调机作为制冷机使用时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以制
冷机的工作是不遵守热力学第二定律的
G ．对于一定量的气体，当其温度降低时，速率大的分子数目减少，速率小的分子数目
增加
H ．从单一热源吸取热量使之全部变成有用的机械功是不可能的
其中正确的是______________．
B 组 热力学定律与理想气体组合应用
3．对一定质量的气体，下列说法正确的是 ( )
A ．在体积不断增大的过程中，气体一定对外界(外界不为真空)做功
B ．在压强不断增大的过程中，外界一定对气体做功
C ．在体积不断被压缩的过程中，内能一定增加
D ．在与外界没有发生热量交换的过程中，内能一定不变
4．(1)下列关于气体的描述正确的是 ( )
A ．物体的温度越高，分子热运动越剧烈，分子平均动能越大
B ．布朗运动就是液体分子的热运动
C ．对一定质量的气体加热，其内能一定增加
D ．分子间的引力和斥力同时存在
(2)有一传热良好的圆柱形汽缸置于水平地面上，并用一光滑的质量为M 的活塞密封一定质量的理想气体，活塞面积为S .开始时汽缸开口向上(如图5甲)，已知外界大气压强为p 0，被封气体的体积为V 0.
①求被封气体的压强；
②现将汽缸倒置(如图乙)，待系统重新稳定后，活塞移动的距离是多少？
图5
5．(1)某学习小组做了如下实验：先把空的烧瓶放入冰箱冷冻，待冷却
后取出烧瓶．并迅速把一个小气球紧套在烧瓶颈上，封闭了一部分
气体(视为理想气体)，然后将烧瓶放进盛有热水的烧杯里，气球逐
渐膨胀起来，如图6所示．在气球膨胀过程中，该密闭气体组成的
系统内能______(选填“增加”、“减少”或“不变”)；大气压力对气体做功为
______功(选填“正”、“负”或“零”)．
(2)在如图7所示的汽缸中封闭着温度为100 ℃的空气，一重物用
绳索经滑轮与汽缸中活塞相连接，重物和活塞均处于平衡状
态，这时活塞离汽缸底的高度为10 cm.如果汽缸内空气变为0
℃，问：
①重物是上升还是下降？
②这时重物将从原处移动多少厘米？(设活塞与汽缸壁间无摩擦)
图7
图1
图2 课时规范训练
(限时：45分钟)
一、选择题
1. 如图1所示，绝热容器中间用隔板隔开，左侧装有气体，右侧为
真空，现将隔板抽掉，让左侧气体自由膨胀到右侧直至平衡，在
此过程中 ( )
A ．气体对外界做功，温度降低，内能减少
B ．气体对外界做功，温度不变，内能不变
C ．气体不做功，温度不变，内能不变
D ．气体不做功，温度不变，内能减少
2．密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁，此过程中瓶内空气(不计分子势能) ( )
A ．内能增大，放出热量
B ．内能减小，吸收热量
C ．内能增大，对外界做功
D ．内能减小，外界对其做功
3．如图2所示，A 、B 两点表示一定质量的某种理想气体的两个状态，
当气体从状态A 变化到状态B 时 ( )
A ．体积必然变大
B ．有可能经过体积减小的过程
C ．外界必然对气体做正功
D ．气体必然从外界吸热
4．以下说法中正确的是 ( )
A ．熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性减小的方向进行
B ．在绝热条件下压缩气体，气体的内能一定增加
C ．布朗运动是在显微镜中看到的液体分子的无规则运动
D ．水可以浸润玻璃，但是不能浸润石蜡，这个现象表明一种液体是否浸润某种固体与
这两种物质的性质都有关系
5．图3为电冰箱的工作原理示意图．压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断
循环．在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外．下列说法正确的是 (
)
图3
A ．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外
图4
图5
B ．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能
C ．电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律
D ．电冰箱的工作原理违反热力学第一定律
6．根据热力学定律和分子动理论，可知下列说法正确的是 ( )
A ．可以利用高科技手段，将流散到环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他
变化
B ．理想气体状态变化时，温度升高，气体分子的平均动能增大，气体的压强可能减小
C ．布朗运动是液体分子的运动，温度越高布朗运动越剧烈
D ．利用浅层海水和深层海水之间的温度差可以制造一种热机，将海水的一部分内能转
化为机械能，这在原理上是可行的
7. 固定的水平汽缸内由活塞B 封闭着一定量的理想气体，气体分
子之间的相互作用力可以忽略．假设汽缸壁的导热性能很好，
环境的温度保持不变．若用外力F 将活塞B 缓慢地向右拉动，
如图4所示，则在拉动活塞的过程中，关于汽缸内气体的下列
结论，其中正确的是 ( ) A ．气体对外做功，气体内能不变
B ．气体对外做功，气体内能减小
C ．外界对气体做功，气体内能不变
D ．气体从外界吸热，气体内能减小
二、非选择题
8．(1)根据热力学定律和分子动理论可知，下列说法正确的是________(填入正确选项前的字
母)．
A ．能量耗散说明能量不守恒
B ．0 °
C 的冰融化为0 °C 的水时，分子平均动能不变
C ．空气压缩到一定程度很难再压缩是因为分子间存在斥力的作用
D ．理想气体状态变化时，温度升高，气体分子的平均动能增大，气体的压强可能减小
(2)如图5所示，一定质量的理想气体，处在状态A 时，温度为t A
＝27℃，求：
①气体在状态B 时的温度；
②气体从状态A 等容变化到状态M ，再等压变化到状态B 的过程
中对外所做的功为多少焦耳．(取1 atm ＝1.0×105 Pa)
9．(1)以下说法正确的是______．
A ．当两个分子间的距离为r 0(平衡位置)时，分子势能最小
B ．布朗运动反映了花粉小颗粒内部分子的无规则运动
C ．一滴油酸酒精溶液体积为V ，在水面上形成的单分子油膜面积为S ，则油酸分子的直
径d ＝V S
D ．温度、压力、电磁作用等可以改变液晶的光学性质
(2)如图6所示，一直立的汽缸用一质量为m 的活塞封闭一定量的理想
图6
图7
图8 气体，活塞横截面积为S ，汽缸内壁光滑且缸壁是导热的．开始活塞
被固定，打开固定螺栓K ，活塞上升，经过足够长时间后，活塞停在
B 点，则活塞停在B 点时缸内封闭气体的压强为__________，在该过
程中，缸内气体________(填“吸热”或“放热”)．(设周围环境温度
保持不变，已知AB ＝h ，大气压强为p 0，重力加速度为g )
(3)“水立方”国家游泳中心是北京为2008年夏季奥运会修建的主游泳馆．水立方游泳馆有8条泳道的国际标准比赛用游泳池，游泳池长50 m 、宽25 m 、水深3 m ．设水的摩尔质量为M ＝1.8×10－2 kg/mol ，试估算该游泳池中水分子数． 10．如图7所示，两个壁厚可忽略的圆形金属筒套在一起，底部到顶
部的高度为20 cm ，两者的横截面积相等，光滑接触且不漏气．将
A 系于天花板上，用一块绝热板托住
B ，使它们内部密封的理想
气体压强与外界压强相等，均为1.1×105 Pa ，然后缓慢松开绝热
板，让B 下沉，当B 下沉2 cm 时，停止下沉并处于静止状态．不
计B 筒重力，求：
(1)此时金属筒内气体压强；
(2)若此过程中气体对外做功10 J ，则气体吸热还是放热？并求其数值．
11．(1)下列说法正确的是 ( )
A ．布朗运动虽然不是液体分子的运动，但是它可以说明分子在永不停息地做无规则运
动
B ．只要知道水的摩尔质量和水分子的质量，就可以计算出阿伏加德罗常数
C ．在使两个分子间的距离由很远(r >10－9 m)减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先减小后增大；分子势能不断增大
D ．在温度不变的条件下，增大饱和汽的体积，就可减小饱和汽的压强
(2)如图8所示，一圆柱形绝热汽缸竖直放置，通过绝热活塞封
闭着一定质量的理想气体．活塞的质量为m ，横截面积为S ，与
容器底部相距h .现通过电热丝缓慢加热气体，当气体吸收热量Q
时，活塞上升了h ，此时气体的温度为T 1.已知大气压强为p 0，
重力加速度为g ，不计活塞与汽缸的摩擦．求：
①加热过程中气体的内能增加量；
②现停止对气体加热，同时在活塞上缓慢添加砂粒，当添加砂粒的质量为m 0时，活塞
恰好回到原来的位置，求此时气体的温度．
复习讲义
基础再现
一、
基础导引 1.内能增加了690 J
2．Q 2>Q 1
知识梳理 1.(1)做功 做功 (2)热传递
热量 2.(1)传递的热量 做的功
(2)Q ＋W
二、
基础导引 见解析
解析 A ．不可能．因为是“自动”过程，所以茶变热时的内能增量只能来源于周围环境，即周围环境中的热量会自动地收集到茶中，违背热力学第二定律，所以这是不可能发生的现象．
B ．不可能．蒸汽的内能转化为机械能必定需要做功，即热蒸汽推动活塞做功．这一过程中，一方面由于活塞摩擦汽缸而产生热能，另一方面热蒸汽与周围环境存在温度差，蒸汽机会向周围环境散热．所以，蒸汽机把蒸汽的内能全都转化为机械能，违背热力学第二定律，是不可能的．
C ．可能．浑水变清，泥沙下沉，重心下降，总的重力势能减少，最终转化为内能，而机械能百分百转化成内能是可能的．
D ．可能．冰箱通电后，消耗电能，将箱内低温物体的热量传到箱外．
知识梳理 1.(1)低温 高温 (2)功
2．热力学第二定律
课堂探究
例1 B
跟踪训练1 吸收 0.6 0.2
例2 BD
跟踪训练2 AD
例3 (1)B (2)不变 50
跟踪训练3 (1)5 放出 29 (3)3×1022
分组训练
1．AC
2．ABEG
3．A
4．(1)AD (2)①Mg ＋p 0S S
②2MgV 0(p 0S －Mg )S
5．(1)增加 负 (2)①上升 ②2.7 cm
课时规范训练
1．C
2．D
3．ABD
4．BD
5．BC
6．BD
7．A
8．(1)BD (2)①－33℃ ②300 J
9．(1)AD (2)p 0＋mg S
吸热 (3)1.3×1032个 10．(1)1×105 Pa (2)吸热 10 J
11．(1)AB (2)①Q －(p 0S ＋mg )h
②12(1＋m 0g p 0S ＋mg )T 1
热力学第二定律练习题及答案
热力学第二定律练习题 一、是非题，下列各题的叙述是否正确，对的画√错的画× 1、热力学第二定律的克劳修斯说法是：热从低温物体传给高温物体是不可能的 ( ) 2、组成可变的均相系统的热力学基本方程 d G =－S d T ＋V d p ＋d n B ，既适用于封闭系统也适用于敞 开系统。 （ ） 3、热力学第三定律的普朗克说法是：纯物质完美晶体在0 K 时的熵值为零。 ( ) 4、隔离系统的熵是守恒的。（ ） 5、一定量理想气体的熵只是温度的函数。（ ） 6、一个系统从始态到终态，只有进行可逆过程才有熵变。（ ） 7、定温定压且无非体积功条件下，一切吸热且熵减少的反应，均不能自发发生。 ( ) 8、系统由状态1经定温、定压过程变化到状态2，非体积功W ’<0，且有W ’>G 和G <0，则此状态变化一定能发生。（ ） 9、绝热不可逆膨胀过程中S >0，则其相反的过程即绝热不可逆压缩过程中S <0。（ ） 10、克-克方程适用于纯物质的任何两相平衡。 （ ） 11、如果一个化学反应的r H 不随温度变化，则其r S 也不随温度变化， （ ） 12、在多相系统中于一定的T ，p 下物质有从化学势较高的相自发向化学势较低的相转移的趋势。 （ ） 13、在10℃， kPa 下过冷的H 2O ( l )凝结为冰是一个不可逆过程，故此过程的熵变大于零。 （ ） 14、理想气体的熵变公式 只适用于可逆过程。 （ ） 15、系统经绝热不可逆循环过程中S = 0，。 （ ） 二、选择题 1 、对于只做膨胀功的封闭系统的(A /T )V 值是：（ ） （1）大于零 （2） 小于零 （3）等于零 （4）不确定 2、 从热力学四个基本过程可导出V U S ??? ????=（ ） (1) (2) (3) (4) T p S p A H U G V S V T ???????????? ? ? ? ????????????? 3、1mol 理想气体（1）经定温自由膨胀使体积增加1倍；（2）经定温可逆膨胀使体积增加1倍；（3）经绝热自由膨胀使体积增加1倍；（4）经绝热可逆膨胀使体积增加1倍。在下列结论中何者正确（ ）
07热力学第一定律习题解答
第七章 热力学第一定律 一 选择题 1. 图为质量一定的某理想气体由 初态a 经两过程到达末状态c ，其中 abc 为等温过程，则 （ ） A ．adc 也是一个等温过程 B ．adc 和abc 过程吸收的热量相等 C ．adc 过程和abc 过程做功相同 D ．abc 过程和adc 过程气体内能变化相同 解：热量和功均是过程量，内能是状态量。 故答案选D 。 2. 有两个相同的容器，容积不变，一个盛有氦气， 另一个盛有氢气，（看成刚性分子），它们的压强和 温度都相等，现将5J 的热量传给氢气，使氢气的温 度升高，如果使氦气也升高同样的温度，则应向氦 气传递热量是 ( ) A ． 6J B. 5J C. 3J D. 2J 选择题1图
解：氦气是单原子分子，自由度为3，氢气是双原子分子，自由度为5。根据理想气体的状态方程，两种气体的摩尔数相同。容器容积不变，气体吸收的热量全部转化为内能。再根据理想气体的内能公式，使氦气也升高同样的温度，应向氦气传递热量是3J。 答案选C。 3. 1mol 的单原子分子理想气体从状态A 变为状态B，如果不知是什么气体，变化过程也不知道，但A、B 两态的压强、体积和温度都知道，则可求出( ) A.气体所作的功 B.气体内能 的变化 C.气体传给外界的热量 D.气体的质 量 解答案：B 4. 已知系统从状态A经某一过程到达状态B，过程吸热10J，系统内能增量为5J。现系统沿原过程从状态B返回状态A，则系统对外作功是
( ) A. -15J B. -5J C. 5J D. 15J 解 热力学第一定律的表达式W U Q +?=，系 统从A 态经某一过程到达B 态时系统做的功为 5510=-=?-=U Q W J 。因此当系统沿原过程 从B 态返回A 态时，系统对外做功为-5J 。 因此答案选B 。 5. 用公式T C U V ?=?m ,ν计算理想气体内能增 量时，此式 ( ) A. 只适用于准静态的等体过程 B. 只适用于一切等体过程 C. 只适用于一切准静态过程 D. 适用于一切始末态为平衡态的过程 解 答案选D 6. 对于室温下的双原子分子理想气体，在等压 膨胀的情况下，系统对外所作的功与从外界吸收的 热量之比W / Q 等 于 ( )
高考物理力学知识点之热力学定律知识点训练含答案(6)
高考物理力学知识点之热力学定律知识点训练含答案(6) 一、选择题 1．如图所示，柱形容器内封有一定质量的空气，光滑活塞C （质量为m ）与容器用良好的隔热材料制成。活塞横截面积为S ，大气压为0p ，另有质量为M 的物体从活塞上方的A 点自由下落到活塞上，并随活塞一 起到达最低点B 而静止，在这一过程中，容器内空气内能的改变量E ?，外界对容器内空气所做的功W 与物体及活塞的重力势能的变化量的关系是（ ） A ．Mgh mg h E W +??+= B ．E W ?=，0W Mgh mg h p S h +?+?= C ．E W ?=，0W Mgh mg h p S h +?+?< D ． E W ?≠，0W Mgh mg h p S h +?+?= 2．如图所示为一定质量的理想气体压强随热力学温度变化的图象，气体经历了ab 、bc 、cd 、da 四个过程。其中bc 的延长线经过原点，ab 与竖直轴平行，cd 与水平轴平行，ad 与bc 平行。则气体在 A ．ab 过程中对外界做功 B ．bc 过程中从外界吸收热量 C ．cd 过程中内能保持不变 D ．da 过程中体积保持不变 3．若通过控制外界条件，使图甲装置中气体的状态发生变化．变化过程中气体的压强p 随热力学温度T 的变化如图乙所示，图中AB 线段平行于T 轴，BC 线段延长线通过坐标原点，CA 线段平行于p 轴．由图线可知
A．A→B过程中外界对气体做功 B．B→C过程中气体对外界做功 C．C→A过程中气体内能增大 D．A→B过程中气体从外界吸收的热量大于气体对外界做的功 4．一定质量的理想气体由状态A变化到状态B，气体的压强随热力学温度变化如图所示，则此过程() A．气体的密度减小 B．外界对气体做功 C．气体从外界吸收了热量 D．气体分子的平均动能增大 5．下列说法正确的是（） A．布朗运动就是液体分子的热运动 B．在实验室中可以得到-273.15℃的低温 C．一定质量的气体被压缩时，气体压强不一定增大 D．热量一定是从内能大的物体传递到内能小的物体 6．下列说法正确的是（） A．气体的温度升高，分子动能都增大 B．功可以全部转化为热，但吸收的热量一定不能全部转化为功 C．液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点 D．凡是符合能量守恒定律的宏观过程一定自发地发生而不引起其他变化 7．带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体．气体开始处于状态a；然后经过过程ab到达状态b或经过过程ac到状态c，b、c状态温度相同，如V﹣T图所示．设气体在状态b 和状态c的压强分别为P b和P c，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Q ab和Q ac，则 （）
热力学第二定律习题解答
第八章热力学第二定律 一选择题 1. 下列说法中，哪些是正确的( ) （1）可逆过程一定是平衡过程； （2）平衡过程一定是可逆的； （3）不可逆过程一定是非平衡过程；（4）非平衡过程一定是不可逆的。 A. (1)、(4) B. (2)、(3) C. (1)、(3) D. (1)、(2)、(3)、(4) 解：答案选A。 2. 关于可逆过程和不可逆过程的判断，正确的是( ) (1) 可逆热力学过程一定是准静态过程； (2) 准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) 凡是有摩擦的过程一定是不可逆的。 A. (1)、(2) 、(3) B. (1)、(2)、(4) C. (1)、(4) D. (2)、(4) 解：答案选C。 3. 根据热力学第二定律，下列哪种说法是正确的( ) A．功可以全部转换为热，但热不能全部 转换为功； B．热可以从高温物体传到低温物体，但 不能从低温物体传到高温物体； C．气体能够自由膨胀，但不能自动收缩；D．有规则运动的能量能够变成无规则运 动的能量，但无规则运动的能量不能 变成有规则运动的能量。 解：答案选C。 4 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，气体将进行自由膨胀，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。 解：绝热自由膨胀过程气体不做功，也无热量交换，故内能不变，所以温度不变。因过程是不可逆的，所以熵增加。 故答案选A 。 5. 设有以下一些过程，在这些过程中使系统的熵增加的过程是( ) (1) 两种不同气体在等温下互相混合； (2) 理想气体在等体下降温； (3) 液体在等温下汽化； (4) 理想气体在等温下压缩； (5) 理想气体绝热自由膨胀。 A. (1)、(2)、(3) B. (2)、(3)、(4) C. (3)、(4)、(5) D. (1)、(3)、(5) 解：答案选D。
高考物理力学知识点之热力学定律经典测试题附答案解析(3)
高考物理力学知识点之热力学定律经典测试题附答案解析(3) 一、选择题 1．有人设想在夏天用电冰箱来降低房间的温度．他的办法是：关好房间的门窗然后打开冰箱的所有门让冰箱运转，且不考虑房间内外热量的传递，则开机后，室内的温度将() A．逐渐有所升高 B．保持不变 C．开机时降低，停机时又升高 D．开机时升高，停机时降低 2．一定质量的理想气体在某一过程中，气体对外界做功1.6×104J，从外界吸收热量 3.8×104J，则该理想气体的（） A．温度降低，密度减小 B．温度降低，密度增大 C．温度升高，密度减小 D．温度升高，密度增大 3．如图所示为一定质量的理想气体压强随热力学温度变化的图象，气体经历了ab、bc、cd、da四个过程。其中bc的延长线经过原点，ab与竖直轴平行，cd与水平轴平行，ad与bc平行。则气体在 A．ab过程中对外界做功 B．bc过程中从外界吸收热量 C．cd过程中内能保持不变 D．da过程中体积保持不变 4．关于永动机和热力学定律的讨论，下列叙述正确的是（） A．第二类永动机违背能量守恒定律 B．如果物体从外界吸收了热量，则物体的内能一定增加 C．保持气体的质量和体积不变，当温度升高时，每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多D．做功和热传递都可以改变物体的内能，但从能的转化或转移的观点来看这两种改变方式没有区别 5．如图所示,用两种不同的金属丝组成一个回路,接触点1插在一杯热水中,接触点2插在一杯冷水中,此时灵敏电流计的指针会发生偏转,这就是温差发电现象,根据这一现象,下列说法中正确的是( )
A．这一过程违反了热力学第二定律 B．这一过程违反了热力学第一定律 C．热水和冷水的温度将发生变化 D．这一过程违反了能量守恒定律 6．⑴下列说法：正确的是． A．由阿伏德罗常数、气体的摩尔质量和密度，可以估算该种气体分子的大小 B．悬浮在液体中的固体微粒越小，布朗运动就越明显 C．分子间的引力随分子间距离的增大而增大，分子间斥力随分子间距离的增大而减小D．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体 7．如图所示，A、B为两相同的绝热气缸，用绝热活塞封闭了压强、体积、温度、质量均相同的同种气体，活塞和杠杆质量不计，活塞和杠杆接触，忽略一切摩擦．O为固定轴，且MO=NO，将A中气体温度升高（变化不大）到杠杆MN重新平衡，下列说法正确的是（） A．B中气体温度不变 B．B中气体温度降低 C．A中气体克服外力做功，外界对B气体做功 D．A中气体内能增加，B中气体内能减少 8．根据热力学定律和分子动理论可知，下列说法中正确的是( ) A．已知阿伏加德罗常数和某物质的摩尔质量，一定可以求出该物质分子的质量 B．满足能量守恒定律的宏观过程一定能自发地进行 C．布朗运动就是液体分子的运动，它说明分子做永不停息的无规则运动 D．当分子间距离增大时，分子间的引力和斥力同时减小，分子势能一定增大 9．在下列叙述中，正确的是 A．物体里所有分子动能的总和叫做物体的内能 B．—定质量的气体，体积不变时，温度越高，气体的压强就越大 C．对一定质量的气体加热，其内能一定增加 D．随着分子间的距离增大分子间引力和斥力的合力一定减小 10．一个气泡从恒温水槽的底部缓慢向上浮起，（若不计气泡内空气分子势能的变化）则（） A．气泡对外做功，内能不变，同时放热 B．气泡对外做功，内能不变，同时吸热
第二章热力学第一定律练习题及解答
第二章热力学第一定律 一、思考题 1.判断下列说法是否正确，并简述判断的依据 (1)状态给定后，状态函数就有定值，状态函数固定后，状态也就固定了。 答：是对的。因为状态函数是状态的单值函数。 (2)状态改变后，状态函数一定都改变。 答：是错的。因为只要有一个状态函数变了，状态也就变了，但并不是所有的状态函数都得 变。 (3)因为△ U=Q V，△ H=Q，所以Q V，Q p是特定条件下的状态函数？这种说法对吗？答：是错的。AU，JH本身不是状态函数，仅是状态函数的变量，只有在特定条件下与Q V，Q p 的数值相等，所以Q V，Q p不是状态函数。 (4)根据热力学第一定律，因为能量不会无中生有，所以一个系统如要对外做功，必须从外界吸收热量。 答：是错的。根据热力学第一定律A U =Q +W，它不仅说明热力学能(△□、热(Q)和 功(W、之间可以转化，有表述了它们转化是的定量关系，即能量守恒定律。所以功的转化形式不仅有热，也可转化为热力学能系。 (5、在等压下，用机械搅拌某绝热容器中的液体，是液体的温度上升，这时△ H=q=O 答：是错的。这虽然是一个等压过程，而此过程存在机械功，即W f MQ所以△ H MQ。 (6、某一化学反应在烧杯中进行，热效应为Q i,焓变为AH。如将化学反应安排成反应相 同的可逆电池，使化学反应和电池反应的始态和终态形同，这时热效应为Q2,焓变为AH， 则AH|= AH2° 答：是对的。Q是非状态函数，由于经过的途径不同，则Q值不同，焓(H、是状态函数， 只要始终态相同，不考虑所经过的过程，则两焓变值：Hi和?汨2相等。 2.回答下列问题，并说明原因 (1、可逆热机的效率最高，在其它条件相同的前提下，用可逆热机去牵引货车，能否使火车的速度加快？ 答？不能。热机效率W是指从高温热源所吸收的热最大的转换成对环境所做的功。 Q h
高中物理-热力学第二定律练习题
高中物理-热力学第二定律练习题 1．热力学定律表明自然界中与热现象有关的宏观过程( ) A．有的只遵守热力学第一定律 B．有的只遵守热力学第二定律 C．有的既不遵守热力学第一定律,也不遵守热力学第二定律 D．所有的都遵守热力学第一、第二定律 2．如图为电冰箱的工作原理示意图。压缩机工作时,强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环。在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量,经过冷凝器时制冷剂液化,放出热量到箱体外,下列说法中正确的是( ) A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外 B．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界,是因为其消耗了电能 C．电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律 D．电冰箱的工作原理违反热力学第一定律 3．(·大连高二检测)下列说法正确的是( ) A．机械能和内能的转化具有方向性 B．电能不可能全部转化为内能 C．第二类永动机虽然不违反能量守恒定律,但它是制造不出来的D．在火力发电机中燃气的内能不可能全部转化成电能 4．下列宏观过程能用热力学第二定律解释的是( ) A．大米和小米混合后小米能自发地填充到大米空隙中而经过一
段时间大米、小米不会自动分开 B．将一滴红墨水滴入一杯清水中,会均匀扩散到整杯水中,经过一段时间,墨水和清水不会自动分开 C．冬季的夜晚,放在室外的物体随气温的降低,不会由内能自发地转化为机械能而动起来 D．随着节能减排措施的不断完善,最终也不会使汽车热机的效率达到100% 5．(·课标全国理综)关于热力学定律,下列说法正确的是( ) A．为了增加物体的内能,必须对物体做功或向它传递热量 B．对某物体做功,必定会使该物体的内能增加 C．可以从单一热源吸收热量,使之完全变为功 D．不可能使热量从低温物体传向高温物体 E．功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程 6. 用两种不同的金属丝组成一个回路,接触点1插在热水中,接触点2插在冷水中,如图所示,电流计指针会发生偏转,这就是温差发电现象。关于这一现象的正确说法是( ) A．这一实验过程不违反热力学第二定律 B．在实验过程中,热水一定降温,冷水一定升温 C．在实验过程中,热水的内能全部转化成电能,电能则部分转化成冷水的内能 D．在实验过程中,热水的内能只有部分转化成电能,电能则全部转化成冷水的内能
热力学定律针对习题(word版有答案)
- 1 - 高二物理 热学针对训练（三） 第十章：热力学定律 一、单选题： 1．下列说法正确的是 A ．物体吸收热量，其温度一定升高 B ．热量只能从高温物体向低温物体传递 C ．遵守热力学第一定律的过程一定能实现 D ．做功和热传递是改变物体内能的两种方式 2.给旱区送水的消防车停于水平地面，在缓慢放水过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不 变，不计分子间势能，则胎内气体 A .从外界吸热 B.对外界做负功 C. 分子平均动能减小 D.内能增加 3. 如图所示是密闭的气缸，外力推动活塞P 压缩气体，对缸内气体做功800J ， 同时气体向外界放热200J ，缸内气体的 A .温度升高，内能增加600J B.温度升高，内能减少200J C.温度降低，内能增加600J D.温度降低，内能减少200J 4. 如图4所示，某种自动洗衣机进水时，与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气，通过压力传感器感知管中的空气压力，从而控制进水量。设温度不变，洗衣缸内水位升高，则细管中被封闭的空气 A.体积不变，压强变小 B .体积变小，压强变大 C.体积不变，压强变大 D.体积变小，压强变小 5．如图所示，两个相通的容器P 、Q 间装有阀门K 、P 中充满气体，Q 为真空，整个系统与外界没有热交换.打开阀门K 后，P 中的气体进入Q 中，最终达到平衡，则 A.气体体积膨胀，内能增加 B.气体分子势能减少，内能增加 C.气体分子势能增加，压强可能不变 D .Q 中气体不可能自发地全部退回到P 中 6．下列说法中正确的是 A ．任何物体的内能就是组成该物体的所有分子热运动动能的总和 B ．只要对内燃机不断改进，就可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能 C ．做功和热传递在改变内能的方式上是不同的 D ．满足能量守恒定律的物理过程都能自发进行 7．关于永动机和热力学定律的讨论，下列叙述正确的是 A ．第二类永动机违反能量守恒定律 B ．如果物体从外界吸收了热量，则物体的内能一定增加 C ．外界对物体做功，则物体的内能一定增加 D ．做功和热传递都可以改变物体的内能，但从能量转化或转移的观点来看这两种改变方式是有区别的 8．如图，某同学将空的薄金属筒开口向下压入水中。设水温均匀且恒定，筒内空气无泄漏，不计气体分子间相互作用，则被掩没的金属筒在缓慢下降过程中，筒内空气体积减小。正确的说法是（ ） A.从外界吸热 B.内能增大 C .向外界放热 D.内能减小
热力学第二定律习题
热力学第二定律习题 选择题 ．ΔG=0 的过程应满足的条件是 (A) 等温等压且非体积功为零的可逆过程(B) 等温等压且非体积功为零的过程(C) 等温等容且非体积功为零的过程(D) 可逆绝热过程答案：A ．在一定温度下，发生变化的孤立体系，其总熵 （A）不变(B)可能增大或减小(C)总是减小(D)总是增大 答案：D。因孤立系发生的变化必为自发过程，根据熵增原理其熵必增加。 ．对任一过程，与反应途径无关的是 (A) 体系的内能变化(B) 体系对外作的功(C) 体系得到的功(D) 体系吸收的热 答案：A。只有内能为状态函数与途径无关，仅取决于始态和终态。 ．氮气进行绝热可逆膨胀 ΔＵ＝０(B) ΔＳ＝０(C) ΔA＝０(D) ΔＧ＝０ 答案：B。绝热系统的可逆过程熵变为零。
．关于吉布斯函数G, 下面的说法中不正确的是 (A)ΔG≤W'在做非体积功的各种热力学过程中都成立 (B)在等温等压且不做非体积功的条件下, 对于各种可能的变动, 系统在平衡态的吉氏函数最小 (C)在等温等压且不做非体积功时, 吉氏函数增加的过程不可能发生 (D)在等温等压下,一个系统的吉氏函数减少值大于非体积功的过程不可能发生。 答案：A。因只有在恒温恒压过程中ΔG≤W'才成立。 ．关于热力学第二定律下列哪种说法是错误的 (A)热不能自动从低温流向高温 (B)不可能从单一热源吸热做功而无其它变化 (C)第二类永动机是造不成的 (D热不可能全部转化为功 答案：D。正确的说法应该是，热不可能全部转化为功而不引起其它变化 ．关于克劳修斯-克拉佩龙方程下列说法错误的是 (A) 该方程仅适用于液-气平衡 (B) 该方程既适用于液-气平衡又适用于固-气平衡 (C) 该方程假定气体的体积远大于液体或固体的体积 (D) 该方程假定与固相或液相平衡的气体为理想气体
热力学第二定律复习题及解答
第三章 热力学第二定律 一、思考题 1. 自发过程一定是不可逆的，所以不可逆过程一定是自发的。这说法对吗？ 答： 前半句是对的，后半句却错了。因为不可逆过程不一定是自发的，如不可逆压缩过程。 2. 空调、冰箱不是可以把热从低温热源吸出、放给高温热源吗，这是否与第二定律矛盾呢？ 答： 不矛盾。Claususe 说的是“不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其他变化”。而冷冻机系列，环境作了电功，却得到了热。热变为功是个不可逆过程，所以环境发生了变化。 3. 能否说系统达平衡时熵值最大，Gibbs 自由能最小？ 答：不能一概而论，这样说要有前提，即：绝热系统或隔离系统达平衡时，熵值最大。等温、等压、不作非膨胀功，系统达平衡时，Gibbs 自由能最小。 4. 某系统从始态出发，经一个绝热不可逆过程到达终态。为了计算熵值，能否设计一个绝热可逆过程来计算？ 答：不可能。若从同一始态出发，绝热可逆和绝热不可逆两个过程的终态绝不会相同。反之，若有相同的终态，两个过程绝不会有相同的始态，所以只有设计除绝热以外的其他可逆过程，才能有相同的始、终态。 5. 对处于绝热瓶中的气体进行不可逆压缩，过程的熵变一定大于零，这种说法对吗？ 答： 说法正确。根据Claususe 不等式T Q S d d ≥，绝热钢瓶发生不可逆压缩过程，则0d >S 。 6. 相变过程的熵变可以用公式H S T ??=来计算，这种说法对吗？ 答：说法不正确，只有在等温等压的可逆相变且非体积功等于零的条件，相变过程的熵变可以用公式T H S ?=?来计算。 7. 是否,m p C 恒大于 ,m V C ? 答：对气体和绝大部分物质是如此。但有例外，4摄氏度时的水，它的,m p C 等于,m V C 。 8. 将压力为101.3 kPa ，温度为268.2 K 的过冷液体苯，凝固成同温、同压的固体苯。已知苯的凝固点温度为278.7 K ，如何设计可逆过程？ 答：可以将苯等压可逆变温到苯的凝固点278.7 K ： 9. 下列过程中，Q ，W ，ΔU ，ΔH ，ΔS ，ΔG 和ΔA 的数值哪些为零？哪些的绝对值相等？ （1）理想气体真空膨胀； （2）实际气体绝热可逆膨胀； （3）水在冰点结成冰；
物理化学课后参考答案热力学定律
第二章热力学第一定律 2.5 始态为25 ?C，200 kPa的5 mol某理想气体，经途径a，b两不同途径到达相同的末态。途经a先经绝热膨胀到 -28.47 ?C，100 kPa，步骤的功 ；再恒容加热到压力200 kPa的末态，步骤的热。途径b为恒压加热过程。求途径b的及。 解：先确定系统的始、末 态 对于途径b，其功为 根据热力学第一定律 2.6 4 mol的某理想气体，温度升高20 ?C，求的值。 解：根据焓的定义
2.10 2 mol某理想气体，。由始态100 kPa，50 dm3，先恒容加热使压力体积增大到150 dm3，再恒压冷却使体积缩小至25 dm3。求整个过程的 。 解：过程图示如下 由于，则，对有理想气体和 只是温度的函数 该途径只涉及恒容和恒压过程，因此计算功是方便的 根据热力学第一定律
2.13 已知20 ?C液态乙醇(C 2H 5 OH，l)的体膨胀系数，等温压 缩率，密度，摩尔定压热容 。求20 ?C，液态乙醇的。 解：由热力学第二定律可以证明，定压摩尔热容和定容摩尔热容有以下关 系 2.14 容积为27 m3的绝热容器中有一小加热器件，器壁上有一小孔与100 kPa 的大气相通，以维持容器内空气的压力恒定。今利用加热器件使器内的空气由0 ?C加热至20 ?C，问需供给容器内的空气多少热量。已知空气的 。 假设空气为理想气体，加热过程中容器内空气的温度均匀。 解：在该问题中，容器内的空气的压力恒定，但物质量随温度而改变
注：在上述问题中不能应用，虽然容器的体积恒定。这是因为，从 小孔中排出去的空气要对环境作功。所作功计算如下： 在温度T时，升高系统温度 d T，排出容器的空气的物质量为 所作功 这正等于用和所计算热量之差。 2.15 容积为0.1 m3的恒容密闭容器中有一绝热隔板，其两侧分别为0 ?C，4 mol 的Ar(g)及150 ?C，2 mol的Cu(s)。现将隔板撤掉，整个系统达到热平衡，求
热学(秦允豪编)习题解答第四章-热力学第一定律
普通物理学教程《热学》（秦允豪编） 习题解答 第四章 热力学第一定律 4.2.1 解： ?-=21V V PdV W C T = （1）()RT b v P =- b v RT P -= ???? ??---=--=?b v b v dv b v RT W i f v v f i ln （2） ??? ??-=v B RT Pv 1 ??? ??-=v B RT P 1 ???? ??-+-=??? ??--=? i f i f v v v v BRT v v RT dv v B RT W f i 11ln 1 4.2.2 应用（4.3）式 ?-=21V V PdV W 且 k PiV PV i ==γγ γγ-=V V P P i i 故有：f i f v v i i V Vi i i V V P dV V V P W γ γ γγγ----=-=? 111 () ()i i f f i f i i V P V P V V V P --=--=--111 111γγγγγ （应用了γγf f i i V P V P =） 4.4.2 （1） 2v a b v RT P --= ???+--=-=dv v a dv b v RT Pdv W 2 a V V b V b V RT ???? ??--???? ??---=121211ln （2）d v a cT u +-=2当C V =时， V V V dt du dT dQ C ??? ??=??? ??= ∴C C V = T C CdT Q T T ?==?21 4.4.3 水蒸气的凝结热即为定压状况下单位质量物质相变时吸收（或释放）的热量，在等压下此值即为比焓变化，即： ()kJ h m H l V 4.244459.1000.2545-=--=?-=?= （系统放热）
热力学定律(含答案)
图1 第3课时 热力学定律 导学目标 1.理解热力学第一定律，能运用其解释自然界能量的转化、转移问题.2.了解热力学第二定律，能运用其解释第二类永动机不能制成的原因以及自然界能量转移、转化的方向性问题． 一、热力学第一定律与能量守恒定律 [基础导引] 1．用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做了900 J 的功，同时汽缸向外散热210 J ，汽缸里空 气的内能改变了多少？ 2．如图1，在汽缸内活塞左边封闭着一定量的空气，压强和大 气压相同．把汽缸和活塞固定，使汽缸内空气升高一定的温 度，空气吸收的热量为Q 1.如果让活塞可以自由滑动(活塞与 汽缸间无摩擦、无漏气)，也使汽缸内空气温度升高相同温度，其吸收 的热量为Q 2.Q 1和Q 2哪个大些？ [知识梳理] 1．物体内能的改变 (1)________是其他形式的能与内能的相互转化过程，内能的改变量可用________的数值来量度． (2)________是物体间内能的转移过程，内能转移量用________来量度． 2．热力学第一定律 (1)内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它________________与外界对它所__________的和． (2)表达式：ΔU ＝________. 3．能量守恒定律 (1)内容：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别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变，这就是能量守恒定律． (2)任何违背能量守恒定律的过程都是不可能的，不消耗能量而对外做功的第一类永动机是不可能制成的． 二、热力学第二定律 [基础导引] 以下哪些现象能够发生？哪些不能发生？不能够发生的现象是否违背热力学第二定律？ A ．一杯热茶在打开杯盖后，茶会自动变得更热． B ．蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能． C ．桶中混浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分离． D ．电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体． [知识梳理] 1．两种表述
第二章热力学第一定律练习题及解答
第 二 章 热力学第一定律 一、思考题 1. 判断下列说法是否正确，并简述判断的依据 （1）状态给定后，状态函数就有定值，状态函数固定后，状态也就固定了。 答：是对的。因为状态函数是状态的单值函数。 （2）状态改变后，状态函数一定都改变。 答：是错的。因为只要有一个状态函数变了，状态也就变了，但并不是所有的状态函数都得 变。 （3）因为ΔU=Q V ，ΔH=Q p ，所以Q V ，Q p 是特定条件下的状态函数? 这种说法对吗？ 答：是错的。?U ，?H 本身不是状态函数，仅是状态函数的变量，只有在特定条件下与Q V ，Q p 的数值相等，所以Q V ，Q p 不是状态函数。 （4）根据热力学第一定律，因为能量不会无中生有，所以一个系统如要对外做功，必须从 外界吸收热量。 答：是错的。根据热力学第一定律U Q W ?=+，它不仅说明热力学能（ΔU ）、热（Q ）和 功（W ）之间可以转化，有表述了它们转化是的定量关系，即能量守恒定律。所以功的转化 形式不仅有热，也可转化为热力学能系。 （5）在等压下，用机械搅拌某绝热容器中的液体，是液体的温度上升，这时ΔH=Q p =0 答：是错的。这虽然是一个等压过程，而此过程存在机械功，即W f ≠0，所以ΔH≠Q p 。 （6）某一化学反应在烧杯中进行，热效应为Q 1，焓变为ΔH 1。如将化学反应安排成反应相 同的可逆电池，使化学反应和电池反应的始态和终态形同，这时热效应为Q 2，焓变为ΔH 2，则ΔH 1=ΔH 2。 答：是对的。Q 是非状态函数，由于经过的途径不同，则Q 值不同，焓（H ）是状态函数，只要始终态相同，不考虑所经过的过程，则两焓变值?H 1和?H 2相等。 2 . 回答下列问题，并说明原因 （1）可逆热机的效率最高，在其它条件相同的前提下，用可逆热机去牵引货车，能否使火 车的速度加快？ 答？不能。热机效率h Q W -=η是指从高温热源所吸收的热最大的转换成对环境所做的功。
热力学第二定律复习题及答案
热力学第二定律复习题集答案 1 理想气体绝热向真空膨胀，则： A.ΔS = 0，W = 0 C.ΔG = 0，ΔH = 0 D.ΔU = 0，ΔG = 0 2. 方程2 ln RT H T P m βα?=d d 适用于以下哪个过程?A. H 2O(s)= H 24Cl (s)= NH 3(g)+HCl(g) D. NH 4Cl(s)溶于水形成溶液 3. 反应 FeO(s) + C(s) == CO(g) + Fe (s) 的?H 为正, ?S 为正（假定?r H ，?r S 与温度无关），下列说法中正确的是 ）: A. 低温下自发，高温下非自发； D. 任何温度下均为自发过程 。 4. 对于只作膨胀功的封闭系统 p T G ??? ???? 的值:A 、大于零； C 、等于零； D 、不能确定。 5．25℃下反应 CO(g)+2H 2(g) = CH 3OH(g)θH ?= - 90.6kJ ·mol -1，为提高反应的平衡产率，应采取的措施为 。 A. 升高温度和压力 B. D. 升高温度，降低压力 6．ΔA=0 的过程应满足的条件是: A. 逆绝热过程 B. 等温等压且非体积功为零的过程 C. 7.ΔG=0 A. 逆绝热过程 C. 等温等容且非体积功为零的过程D. 等温等容且非体积功为零的可逆过程 8.关于熵的性质 A. 环境的熵变与过程有关 B. D. 系统的熵等于系统内各部分熵之和 9. 在一绝热恒容的容器中, 10 mol H 2O(l)变为10 mol H 2O(s)时,: A. ΔS B. ΔG C. ΔH 10．在一定温度下，发生变化的孤立系统，其总熵 : A. 不变 B. C. 总是减小 11. 正常沸点时，液体蒸发为气体的过程中: A. ΔS=0 U=0 12．在0℃、101.325KPa 下，过冷液态苯凝结成固态苯，) <0 D. △S + △S(环) <0 13. 理想气体绝热向真空膨胀，则： A. ΔS = 0，W = 0 C. Δ 14. ?T)V = -S C. (?H/?p)S 15.任意两相平衡的克拉贝龙方程d T / d p = T ?V H m m /?，式中?V m 及?H m V ?V m < 0，?H m < 0 ； C.；或? V m < 0，?H m > 0 16.系统进行任一循环过程 C. Q=0 17.吉布斯判据可以写作： T, p, W ‘=0≥0 D. (dG) T, V , W ‘=0≥0 18.亥姆霍兹判据可以写作： T, p, W ‘=0 T, p, W ‘=0≥0 D. (dA) T, V , W ‘=0≥0 19. 的液固两相平衡，因为 V m ( H 2m 2H 2O( l )的凝固点将： A.上升； C.不变； D. 不能确定。 20．对于不作非体积功的均相纯物质的封闭体系，下面关系始中不正确的是：A.T S H p =??? ???? B.S T A V -=??? ???? C.V p H S =???? ???? D. p V U S =??? ???? 21. 373.2 K 和101.325 kPa 下的1 mol H 2O(l)，令其与373.2 K 的大热源接触并向真空容器蒸发，变为373.2 K 和101.325 kPa 下的1 mol H 2O(g)， 对这一过程可以判断过程方向的是:A. Δvap S m （系统） B. Δvap G m D. Δvap H m （系统） 22. 工作在100℃和25℃的两大热源间的卡诺热机，其效率: ；D.100 %。 23．某体系进行不可逆循环过程时:A. ΔS(体系) >0， ΔS(环境)< 0B. ΔS(体系) >0， ΔS(环境) >0 C. ΔS(体系) = 0， ΔS(环境 24.N 2和O 2混合气体的绝热可逆压缩过程中:A. ΔU = 0 B. ΔA = 0 D. ΔG = 0 25.单组分体系，在正常沸点下汽化，不发生变化的一组量是:A. T ，P ，U B.H ，P ，U C. S ，P ，G 26.封闭体系中，W ’ = 0，恒温恒压下进行的化学反应，可用下面哪个公式计算体系的熵变: A. ΔS = Q P /T B. ΔS = Δ D. ΔS = nRTlnV 2/V 1 27.要计算298K ，标准压力下，水变成水蒸汽(设为理想气体)的ΔG ，需知道的条件是: A. m p C ?(H 2O 、l) 和m p C ? (H 2O 、g) B.水的正常沸点下汽化热Δ vap H m 及其熵变 D. m p C ? (H 2O 、l) 和m v C ? (H 2O 、g) 及Δvap H m 28.由热力学基本关系可以导出n mol 理想气体B 的()T S V ??为:A. nR/V B. –nR/P C. nR D. R/P 29. 在等温等压下，当反应的1m r mol KJ 5Δ-?= G 时，该反应: A. 能正向自发进行 B. D. 不能进行 30. 在隔离系统中发生一自发过程，则系统的ΔG 为:A. ΔG = 0 B. ΔG > 0 C. ΔG < 0
第二章 热力学第二定律 复习题及答案
第二章 热力学第二定律 复习题及答案 1． 试从热功交换的不可逆性，说明当浓度不同的溶液共处时，自动扩散过程是不可逆过程。 答：功可以完全变成热，且是自发变化，而其逆过程。即热变为功，在不引起其它变化的条件下，热不能完全转化为功。热功交换是不可逆的。不同浓度的溶液共处时，自动扩散最后浓度均匀，该过程是自发进行的。一切自发变化的逆过程都是不会自动逆向进行的。所以已经达到浓度均匀的溶液。不会自动变为浓度不均匀的溶液，两相等体积、浓度不同的溶液混合而达浓度相等。要想使浓度已均匀的溶液复原，设想把它分成体积相等的两部分。并设想有一种吸热作功的机器先把一部分浓度均匀的溶液变为较稀浓度的原溶液，稀释时所放出的热量被机器吸收，对另一部分作功，使另一部分浓度均匀的溶液浓缩至原来的浓度（较浓）。由于热量完全转化为功而不留下影响是不可能的。所以这个设想过程是不可能完全实现，所以自动扩散是一个不可逆过程。 2． 证明若第二定律的克劳修斯说法不能成立，则开尔文的说法也不能成立。 答：证：第二定律的克劳修斯说法是“不可能把热从低温物体传到高温物体而不引起其它变化。”若此说法不能成立， 则如下过程是不可能的。把热从低温物体取出使其完全变成功。这功在完全变成热（如电热），使得高温物体升温。而不引起其它变化。即热全部变为功是可能的，如果这样，那么开尔文说法“不可能从单一热源取出热，使之全部变成功，而不产生其它变化”也就不能成立。 3． 证明：（1）在pV 图上，理想气体的两条可逆绝热线不会相交。 （2）在pV 图上，一条等温线与一条绝热线只能有一个相交点而不能有两个相交点。 解：证明。 (1).设a 、b 为两条决热可逆线。在a 线上应满足111K V P =γ ①， 在第 二条绝热线b 上应满足222K V P =γ ②且21K K ≠或V P V P γ-=??)( ， vm pm C C = γ不同种理想气体γ不同，所以斜率不同，不会相交。若它们相 交于C 点，则21K K =。这与先前的假设矛盾。所以a 、b 两线不会相交。 (2).设A 、B 为理想气体可逆等温线。(V P V P T - =??)(
热力学第一定律习题解答
1 第七章热力学第一定律 一选择题 1. 图为质量一定的某理想气体由初态a经两过程到达末状态c，其中abc为等温过程，则（） p a 也是一个等温过程adcA．过程吸收的热量相等和abcB．adcb 过程做功相同过程和abcC．adcd c 过程气体内能变化相同过程和adcD．abcV ：热量和功均是过程量，内能是状态量。解图选择题1。故答案选D（看成刚性分有两个相同的容器，容积不变，一个盛有氦气，另一个盛有氢气，2. 的热量传给氢气，使氢气的温度升高，如果使5J子），它们的压强和温度都相等，现将) 氦气也升高同样的温度，则应向氦气传递热量是( 2J D. 3J B. 5J C. A．6J 。根据理想，氢气是双原子分子，自由度为5解：氦气是单原子分子，自由度为3气体的状态方程，两种气体的摩尔数相同。容器容积不变，气体吸收的热量全部转化为3J。再根据理想气体的内能公式，使氦气也升高同样的温度，应向氦气传递热量是内能。C。答案选变化过如果不知是什么气体，变为状态B，的单原子分子理想气体从状态3. 1mol A ) 、B 两态的压强、体积和温度都知道，则可求出( 程也不知道，但A气体内能的变化气体所作的功 B.A. 气体的质量气体传给外界的热量 D.C.B 答案：解 。5J10J，系统内能增量为已知系统从状态A经某一过程到达状态B，过程吸热4. ) ( 返回状态现系统沿原过程从状态BA，则系统对外作功是 D. 15J -5J C. 5J - A. 15J B. 态时系BA态经某一过程到达解热力学第一定律的表达式，系统从W?U?Q?态时，系统对态返回A J统做的功为。因此当系统沿原过程从B5??U?105??W?Q 。外做功为-5J 。因此答案选B?) ( 5. 用公式计算理想气体内能增量时，此式T???UC mV,只适用于准静态的等体过程A. 只适用于一切等体过程B. 只适用于一切准静态过程C. 适用于一切始末态为平衡态的过程D. 2 解答案选D 6. 对于室温下的双原子分子理想气体，在等压膨胀的情况下，系统对外所作的功与从外界吸收的热量之比W / Q 等于( )
热力学第一定律习题及答案
热力学第一定律习题 一、单选题 1) 如图，在绝热盛水容器中，浸入电阻丝，通电一段时间，通电后水及电阻丝的温度均略有升高，今以电阻丝为体系有：( ) A. W =0，Q <0，U <0 B. W <0，Q <0，U >0 C. W <0，Q <0，U >0 D. W <0，Q =0，U >0 2) 如图，用隔板将刚性绝热壁容器分成两半，两边充入压力不等的空气(视为理想气体)，已知p右> p左，将隔板抽去后: ( )
A. Q＝0, W ＝0, U ＝0 B. Q＝0, W <0, U >0 C. Q >0, W <0, U >0 D. U ＝0, Q＝W0 3）对于理想气体，下列关系中哪个是不正确的：( ) A. (U/T)V＝0 B. (U/V)T＝0 C. (H/p)T＝0 D. (U/p)T＝0 4）凡是在孤立孤体系中进行的变化，其U 和H 的值一定是：( ) A. U >0, H >0 B. U ＝0, H＝0 C. U <0, H <0 D. U ＝0，H 大于、小于或等于零不能确定。 5）在实际气体的节流膨胀过程中，哪一组描述是正确的: ( ) A. Q >0, H＝0, p < 0 B. Q＝0, H <0, p >0 C. Q＝0, H ＝0, p <0 D. Q <0, H ＝0, p <0 6）如图，叙述不正确的是：( ) A.曲线上任一点均表示对应浓度时积分溶解热大小 B.H1表示无限稀释积分溶解热
C.H2表示两浓度n1和n2之间的积分稀释热 D.曲线上任一点的斜率均表示对应浓度时HCl的微分溶解热 7）H＝Q p此式适用于哪一个过程: ( ) A.理想气体从101325Pa反抗恒定的10132.5Pa膨胀到10132.5sPa B.在0℃、101325Pa下，冰融化成水 C.电解CuSO4的水溶液 D.气体从(298K，101325Pa)可逆变化到(373K，10132.5Pa ) 8) 一定量的理想气体，从同一初态分别经历等温可逆膨胀、绝热可逆膨胀到具有相同压力的终态，终态体积分别为V1、V2。( ) A. V1 < V2 B. V1 = V2 C. V1 > V2 D. 无法确定 9) 某化学反应在恒压、绝热和只作体积功的条件下进行，体系温度由T1升高到T2，则此过程的焓变H:( ) A.小于零 B.大于零 C.等于零 D.不能确定 10) 对于独立粒子体系，d U＝n i d i＋ i d n i，式中的第一项物理意义是: ( ) A. 热 B. 功 C. 能级变化 D. 无确定意义 11) 下述说法中哪一个正确：( ) A.热是体系中微观粒子平均平动能的量度 B.温度是体系所储存能量的量度 C.温度是体系中微观粒子平均能量的量度 D.温度是体系中微观粒子平均平动能的量度 12) 下图为某气体的p－V图。图中A→B为恒温可逆变化，A→C为绝热可逆变化，A→D为多方不可逆变化。B, C, D态的体积相等。问下述个关系中哪一个错误？( )