《长沙市海绵城市建设规划与设计导则》9.1试行

《长沙市海绵城市建设规划与设计导则》9.1试行
《长沙市海绵城市建设规划与设计导则》9.1试行

长沙市工程建设地方技术规程 DBCJ004-2017

长沙市海绵城市建设规划与设计导则

(试行)

2017-08-21 发布 2017-09-01 试行长沙市住房和城乡建设委员会发布

前言

为贯彻落实国家海绵城市建设的相关要求,加快推进我市海绵城市建设,实现城市建设模式转型,按照规划引领、生态优先、安全为重、因地制宜的原则,综合采取“渗、滞、蓄、净、用、排”等措施,建设自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市,统筹推进长沙新老城区海绵城市建设,经深入调查研究,认真总结实践经验,参考国内外先进标准和要求,结合长沙实际,在广泛征求意见的基础上编制本导则。

本导则属于指导性技术文件,内容包括:总则、术语、规划设计目标、规划指引、设计指引、附录。

本导则由长沙市海绵城市建设工作领导小组办公室、长沙市住房和城乡建设委员会牵头编制,由湖南省建筑设计院有限公司组织编写。各单位在使用过程中,如发现需要修改和补充之处,请将意见和建议及时反馈给上述单位。

管理单位:长沙市海绵城市建设工作领导小组办公室

长沙市住房和城乡建设委员会

主编单位:湖南省建筑设计院有限公司

目录

1 总则 (1)

2 术语 (3)

2.1一般术语 (3)

2.2海绵设施术语 (6)

3 规划设计目标 (9)

3.1一般规定 (9)

3.2年径流总量控制目标 (10)

3.3年面源污染削减目标 (21)

3.4径流峰值控制目标 (21)

3.5内涝防治目标 (22)

3.6雨水资源化利用目标 (22)

4 规划指引 (23)

4.1一般规定 (23)

4.2总体规划层面 (24)

4.3控制性详细规划层面 (27)

4.4项目实施方案层面 (30)

5 设计指引 (31)

5.1建筑与小区 (31)

5.2绿地 (40)

5.3道路与广场 (51)

5.4城镇排水系统 (64)

5.5河湖水体 (71)

5.6设施规模计算 (82)

6 附录 (88)

6.1相关规范和文件 (88)

6.2长沙地区降雨资料 (90)

6.3土壤渗透系数 (91)

6.4本导则用词说明 (91)

1 总则

1.1为全面贯彻落实国家关于海绵城市建设的相关要求,实现长沙市海绵城市建设目标,提高长沙市海绵城市建设的科学性,指导海绵城市相关规划编制和建设项目设计,制订本导则。

1.2本导则适用于长沙市规划中心城区范围内各层次规划编制以及建筑与小区、城市道路、绿地与广场、城市水系等新建、改建、扩建项目的设计,望城区、长沙县、浏阳市、宁乡市可参照执行。

1.3海绵城市建设应坚持规划引领、生态优先、安全为重、因地制宜和统筹建设的原则。

1.4海绵城市建设应贯彻“建设自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市”理念,注重对河流、湖泊、湿地、坑塘和沟渠等城市原有水生态系统的保护和修复。

1.5各层次城市规划编制及项目设计过程中,应充分考虑城市建设对地下水及地表径流产流、汇流过程的影响,并科学制定相应技术措施,实现城市良性水文循环和城市排水防涝安全。

1.6对城市地下空间应进行系统规划和统筹建设,避免地下空间的无序和过度开发,为雨水下渗回补地下水提供路径。

1.7海绵城市建设涵盖低影响开发雨水设施系统、城镇雨水管渠系统和超标雨水径流排放系统,应注重源头径流控制、排水

管渠标准的提高、内涝防治工程的建设和河湖生态的治理,各类技术措施应同步规划设计。

1.8海绵城市建设过程中,对径流污染严重的区域(化工厂、制药厂、金属冶炼加工厂、传染病医院、油气库、加油加气站等)、水源保护地,应慎重开展低影响开发建设,严格进行环境影响评价,避免对地下水和周边水体造成污染。

1.9海绵城市建设项目的实施应根据水文地质、施工条件和维护管理等因素综合确定,并注重节能环保和工程效益。

1.10海绵城市的各类设施应采取保障公众安全的防护措施,不得对建筑、绿地、道路的安全造成负面影响。

1.11对建筑与小区、城市道路、绿地与广场等进行海绵化建设时,应首先满足各类设施本身的功能要求,并应符合国家和地方现行相关标准、规范的规定。

1.12海绵城市建设过程中,应注重对现有山体、植被、树林等的保护与合理利用。进行植物配置时,优先选用适应性强的乡土物种。海绵设施设计及施工时,充分考虑植物正常生长所需的自然环境,避免因“过度海绵化”导致的植物因涝、旱、污而无法正常生长。

1.13随着长沙市海绵城市建设的推进和相关工程的实践,应对本导则内容进一步完善和优化。

2 术语

2.1一般术语

2.1.1海绵城市sponge city

海绵城市是指城市能够像海绵一样,在适应环境变化和应对自然灾害方面具有良好的“弹性”,下雨时下垫面能有效地吸水、蓄水、渗水、净水,需要时又可适当的将蓄存的水“释放”并加以利用。

2.1.2低影响开发 low impact development(LID)

指在城市开发建设过程中,通过生态化措施,尽可能维持城市开发建设前后水文特征不变,有效缓解不透水面积增加造成的径流总量、径流峰值与径流污染的增加等对环境造成的不利影响。

2.1.3年径流总量控制率 volume capture ratio of annual rainfall

根据多年日降雨量统计数据分析计算(扣除降雨量小于2mm 降雨事件),通过自然和人工强化的渗透、储存、蒸发(腾)等方式,场地内累计全年得到控制(不外排)的雨量占全年总降雨量的百分比。

2.1.4设计降雨量 design rainfall depth

为实现一定的年径流总量控制率,用于确定低影响开发设施设计规模的降雨量控制值,一般通过当地多年日降雨资料统计数据获取,通常用日降雨量(mm)表示。

2.1.5年面源污染削减率volume capture ratio of annual urban diffuse pollution

以固体悬浮物(SS)的削减量计,等于区域内年径流总量控制率与海绵城市建设设施对SS平均去除率的乘积。

2.1.6初期雨水控制厚度rainfall depth for diffuse pollution control

为实现一定的雨水径流污染控制需收集处理的初期降雨厚度取值(以mm计)。

2.1.7年雨水资源化利用率the ratio of annual rainwater resource utilization

雨水收集并回用于道路浇洒、园林绿地灌溉、市政杂用、工农业生产、冷却等的雨水总量(按年计算,不包括汇入景观、水体的雨水量和自然渗透的雨水量)与年降雨量的比值。

2.1.8下垫面 underlying surface

降雨受水面的总称。包括屋面、路面、绿地、水面等。

2.1.9土壤渗透系数 permeability coefficient of soil

单位水力坡度下水的稳定渗透速度。

2.1.10雨量径流系数 volumetric runoff coefficient

设定时间内降雨产生的径流总量与总雨量之比。

2.1.11流量径流系数 discharge runoff coefficient

形成高峰流量的历时内产生的径流量与降雨量之比。

2.1.12超标雨水 excess storm water runoff

超出排水管渠设施承载能力的雨水径流。

2.1.13雨水渗透 rainwater infiltration

利用人工或自然设施,使雨水下渗到土壤表层以下,以补充地下水。

2.1.14雨水滞留 rainwater retention

在降雨期间暂时储存部分雨水,以达到增加雨水渗透、蒸发、净化雨水径流并延长地面集水时间的目的。

2.1.15雨水调蓄 rainwater detention,retention/storage

雨水储存和调节的统称。

2.1.16雨水储存 rainwater storage

采用具有一定容积的设施,对径流雨水进行滞留、集蓄,削减径流总量,以达到集蓄利用、补充地下水或净化雨水等目

的。

2.1.17雨水调节rainwater detention

在降雨期间暂时储存一定量的雨水,削减向下游排放的雨水峰值流量、延长排放时间,一般不减少排放的径流总量,也称调控排放。

2.1.18断接 disconnection

通过切断硬化面或建筑雨落管的径流路径,将径流合理连接到绿地等透水区域,通过渗透、调蓄及净化等方式控制径流雨水的方法。

2.1.19初期雨水弃流 initial rainwater discarding

通过一定方法或装置将存在初期冲刷效应、污染物浓度较高的降雨初期径流予以弃除,以降低雨水的后续处理难度。

2.2海绵设施术语

2.2.1绿色屋顶green roof

又称种植屋面或屋顶绿化,指在高出地面以上,与自然土层不相连接的各类建筑物、构筑物的顶部以及天台、露台上由表层植物、覆土层和疏水设施构建的绿化体系。

2.2.2透水铺装 pervious pavement

可渗透、滞留雨水的地面铺装,包括透水砖、透水混凝土、

透水沥青、嵌草砖、鹅卵石和碎石等铺装。

2.2.3下沉式绿地sunken greenbelt

低于周边地面或道路的绿地的统称。狭义的下沉式绿地指低于周边铺砌地面或道路在200 mm以内的绿地。

2.2.4生物滞留设施 bioretention cell

通过植物、土壤和微生物系统滞留、渗滤、净化径流雨水的设施,按应用位置不同又称作雨水花园、生物滞留带、高位花坛、生态树池等。

2.2.5渗透池(塘) infiltration pond

雨水通过侧壁和池底进行入渗的滞留水池(塘)。

2.2.6渗井infiltration well

通过井壁和井底进行雨水下渗的设施,为增大渗透效果,可在渗井周围设置水平渗排管,并在渗排管周围铺设砾(碎)石。

2.2.7渗管/渠 infiltration pipe/ gallery

具有渗透功能的雨水管/渠,可采用穿孔塑料管、无砂混凝土管/渠和砾(碎)石等材料组合而成。

2.2.8雨水湿塘 rainwater wetpond

具有雨水调蓄和净化功能的景观水体,雨水作为其主要补

充水源。

2.2.9雨水湿地rainwater constructed wetland

利用物理、水生植物及微生物等作用净化雨水的湿地,分为雨水表流湿地和雨水潜流湿地。

2.2.10植草沟grass swale

种有植被的地表沟渠,可收集、输送和排放径流雨水,并具有一定的雨水净化作用,可用于衔接其他低影响开发雨水设施、城市雨水管渠系统和超标雨水径流排放系统。

2.2.11植被缓冲带

为坡度较缓的植被区,经植被拦截及土壤下渗作用减缓地表径流流速,并去除径流中的部分污染物。

2.2.12生态护岸 ecological slope protection

包括生态挡墙和生态护坡,指采用生态材料修建、能为河湖生态环境的连续性提供基础条件的河湖岸坡,以及边坡稳定且能防止水流侵袭、淘刷的自然堤岸的统称。

3 规划设计目标

3.1一般规定

3.1.1海绵城市规划设计目标包括年径流总量控制目标、年面源污染削减目标、径流峰值控制目标、内涝防治目标和雨水资源化利用目标。其中,雨水资源化利用目标为鼓励性指标。

3.1.2海绵城市规划设计应统筹发挥自然生态功能和人工干预功能,将源头减量、过程控制和末端治理结合,形成完善的雨水综合管理体系。

3.1.3低影响开发雨水设施应与雨水管渠系统合理衔接,不应降低市政雨水排放系统的设计标准。

3.1.4海绵城市规划设计应综合考虑地区排水防涝、水污染防治和雨水利用的需求,并以内涝防治与面源污染削减为主,雨水资源化利用为辅。

3.1.5海绵设施应与周边环境相协调,注重其景观效果。

3.1.6长沙市年径流总量控制率与设计降雨量的对应关系按下表执行。

表3-1 长沙市年径流总量控制率对应设计降雨量表

注:本表引用自《长沙市低影响开发雨水控制利用系统设计技术导则(试行)》(DBCJ001-2016)。

3.2年径流总量控制目标

3.2.1年径流总量控制目标分为流域目标、雨水汇水分区目标和地块目标三级目标,下一级目标的加权平均应满足上一级目标的要求。本节所有目标值为该区域年径流总量控制率最低要求,有条件的地区可按大于目标值进行控制。

3.2.2本导则年径流总量控制目标依据长沙市城乡规划局《长沙市海绵城市建设规划指引》、《长沙市中心城区海绵城市总体规划大纲》制定。若后续正式发布相关长沙市海绵城市专项规划,应以专项规划中指标分解后的目标为准。

3.2.3流域目标一般以受纳水体为一个分区,确定流域年径流总量控制目标主要考虑流域范围内非建设用地占比。非建设用地占比大于等于50%的,流域年径流总量控制目标定为80%;非建设用地占比小于50%的,流域年径流总量控制目标定为 75%。长沙市各流域年径流总量控制率取值见下表:

3.2.4汇水区年径流总量控制目标以所在流域控制目标为基准,结合汇水区内已建保留用地占比,在基准值基础上按表3-3调整得到各汇水区年径流总量控制目标。各汇水区年径流总量控制目标调整后结果见表3-4及图3.1。若片区进行新的规划编制或修编,需重新对汇水区年径流总量控制目标进行核算。

表3-3 长沙市汇水区年径流总量控制率调整值一览表

最新人教版初中生物优质教案 生物进化的历程

生物进化嘚历程 教学目标: 一、知识目标: 1、了解地球上嘚原始生命起源于非生命物质 2、了解植物和动物进化嘚大致过程 3、了解人类嘚进化历程 二、能力目标: 通过对生命起源嘚学习,培养学生嘚想象、推理和分析能力。 三、情感目标: 培养学生嘚辩证唯物主要思想 教学重点: 植物和动物进化嘚历程 教学难点: 生命嘚起源 教具:多媒体课件 教学方法:探讨、自学、引导 教学过程: 一、复习(5分钟) 提问检查上节课内容嘚掌握情况。 1、什么叫遗传、变异? 2、生物嘚遗传和变异是自然界普遍存在嘚对生物有何意义?

有了遗传,物种得以延续;有了变异,生物变得多样化;有了 遗传嘚变异,才会出现新嘚生物类型。 二、新课(30分钟) 1、引入: 地球在距今46亿年前刚形成,那时候,地球上还没有生命, 那么生命是怎样产生嘚呢? 2、生命嘚起源 播放关于生命起源嘚录相资料,学生观看后让学生自己叙述生 命是怎样起源嘚,以培养学生嘚观察能力和口述能力。 3、展示生物进化系统树,由学生叙述植物和动物进化嘚过程, 教师用课件随同展示。 4、当明确生物进化过程后,由学生讨论总结出生物进化嘚规 律: 由简单到复杂,由低等到高等,由水生到陆生,由单细胞到 多细胞。 5、生物进化嘚最高境界就是出现人类,让学生看书找出人类 出现过程中是什么起着决定性嘚作用?并用课件展示从猿进化到人嘚过程。 三、巩固练习(5分钟) 1、处理动动脑 2、投影练习,及时反馈学生掌握知识嘚信息。 作业设计: 1、地球形成于亿年前,那时因为而没有生命。

2、原始大气嘚成分有、、等,它们在、、等自然条件嘚长期作用下,形成许多简单嘚,并汇集到中,逐渐形成了原始嘚,因此,是嘚摇蓝。 3、原始生命由于嘚不同,一部分进化成具有(能自养)嘚;另一部分进化成没有(不能自养) 嘚。 4、植物进化嘚历程是:原始藻 类。 5、脊椎动物进化嘚历程是:古代鱼 类。 6、人类起源于,在从类人猿到人嘚进化历程中, 起了决定性作用。 板书设计: 一、生命嘚起源 二、生物进化嘚历程 三、人类嘚出现 教学后记: 1、植物进化嘚内容学生既感兴趣,但基于学生目前嘚知识面窄, 又找不到很充足嘚证据,本想让学生去收集,后改为教师收集。 2、学生在充足嘚资料中能自己总结出生物进化嘚规律。 3、人类起源观点较多,较为人们接受嘚是人类起源于森林古猿, 在起源过程中,劳动起着关健性嘚作

热力学第一定律

热力学第一定律 一.选择题 1. 将CuSO4水溶液置于绝热箱中,插入两个铜电极,以蓄电池为电源进行电解,可以看作封闭体系的是 (a) 绝热箱中所有物质 (b) 两个铜电极; (c) 蓄电池和铜电极(d) CuSO4水溶液。 2.选择系统的原则是 (a)符合能量转换和守恒的规律 (b)使研究的问题得到合理的、简明的解答 (c)便于计算过程中的功和热及热力学函数的变化值 (d)便于考察环境对系统的影响 3. x为状态函数,下列表述中不正确的是 (a) d x为全微分 (b) 当状态确定,x的值确定 (c) ?x= ∫d x的积分与路经无关,只与始终态有关 (d) 当体系状态变化,x值一定变化 4. 状态函数的性质 (a)绝对值不知(b)相互独立 (c)都有偏摩尔量(d)变化值仅取决于始末态 5. 体系的状态改变了,其内能值 (a)必定改变(b)必定不变 (c)不一定改变(d)状态与内能无关 6. 封闭体系从A态膨胀为B态,可以沿两条等温途径:甲)可逆途径;乙)不可逆途径,则下列关系式 ⑴ΔU可逆> ΔU不可逆⑵∣W可逆∣> ∣W不可逆∣ ⑶Q可逆> Q不可逆⑷( Q可逆- W可逆) > ( Q不可逆- W不可逆) 正确的是 (a) (1),(2) (b) (2),(3) (c) (3),(4) (d) (1),(4) 7. 当理想气体冲入一真空绝热容器后,其温度将 (a) 升高(b) 降低 (c) 不变(d) 难以确定 8. 当热力学第一定律写成d U = δQ–p d V时,它适用于 (a).理想气体的可逆过程(b). 封闭体系的任一过程 (c). 封闭体系只做体积功过程(d). 封闭体系的定压过程 9. 对于孤立体系中发生的实际过程,下列关系中不正确的是 (a) W = 0 (b) Q = 0 (c) ΔU= 0 (d) ΔH = 0 10. 关于热平衡, 下列说法中正确的是 (a)系统处于热平衡时, 系统的温度一定等于环境的温度 (b)并不是所有热力学平衡系统都必须满足热平衡的条件 (c)若系统A与B成热平衡, B与C成热平衡, 则A与C直接接触时也一定成热平衡 (d)在等温过程中系统始终处于热平衡 11. 理想气体自由膨胀过程中 (a). W = 0,Q>0,?U>0,?H=0 (b). W>0,Q=0,?U>0,?H>0

2.2热力学第一定律对理想气体的应用

§2.2 热力学第一定律对理想气体的应用 2.2.1、等容过程 气体等容变化时,有=T P 恒量,而且外界对气体做功0=?-=V p W 。根据 热力学第一定律有△E=Q 。在等容过程中,气体吸收的热量全部用于增加内能,温度升高;反之,气体放出的热量是以减小内能为代价的,温度降低。 p V i T C n E Q V ???= ??=?=2 式中 R i T E v T Q C V ?=??=?=2)(。 2.2.1、等压过程 气体在等压过程中,有=T V 恒量,如容器中的活塞在大气环境中无摩擦地自 由移动。 根据热力学第一定律可知:气体等压膨胀时,从外界吸收的热量Q ,一部分用来增加内能,温度升高,另一部分用于对外作功;气体等压压缩时,外界对气体做的功和气体温度降低所减少的内能,都转化为向外放出的热量。且有 T nR V p W ?-=?-= T nC Q p ?= V p i T nC E v ??=?=?2 定压摩尔热容量p C 与定容摩尔热容量V C 的关系有R C C v p +=。该式表明:1mol 理想气体等压升高1K 比等容升高1k 要多吸热8.31J ,这是因为1mol 理想气体等压膨胀温度升高1K 时要对外做功8.31J 的缘故。 2.2.3、等温过程 气体在等温过程中,有pV =恒量。例如,气体在恒温装置内或者与大热源想

接触时所发生的变化。 理想气体的内能只与温度有关,所以理想气体在等温过程中内能不变,即△E =0,因此有Q=-W 。即气体作等温膨胀,压强减小,吸收的热量完全用来对外界做功;气体作等温压缩,压强增大,外界的对气体所做的功全部转化为对外放出的热量。 2.2.4、绝热过程 气体始终不与外界交换热量的过程称之为绝热过程,即Q=0。例如用隔热良好的材料把容器包起来,或者由于过程进行得很快来不及和外界发生热交换,这些都可视作绝热过程。 理想气体发生绝热变化时,p 、V 、T 三量会同时发生变化,仍遵循=T pV 恒 量。根据热力学第一定律,因Q=0,有 )(21122V p V p i T nC E W v -=?=?= 这表明气体被绝热压缩时,外界所作的功全部用来增加气体内能,体积变小、温度升高、压强增大;气体绝热膨胀时,气体对外做功是以减小内能为代价的,此时体积变大、温度降低、压强减小。气体绝热膨胀降温是液化气体获得低温的重要方法。 例:0.020kg 的氦气温度由17℃升高到27℃。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增量,吸收的热量,外界对气体做的功。 气体的内能是个状态量,且仅是温度的函数。在上述三个过程中气体内能的增量是相同的且均为: J T nC E v 6231031.85.15=???=?=?

热力学第一定律及其思考

热力学第一定律及其思考 摘要:在19世纪早期,不少人沉迷于一种神秘机械——第一类永动机的制造,因为这种设想中的机械可以使系统不断的经历状态变化后又回到原来状态,而不消耗系统的内能,同时又不需要外界提供任何能量,但却可以不断地对外界做功。在热力学第一定律提出之前,人们经过无数次尝试后,所有的种种企图最后都以失败而告终。直至热力学第一定律发现后,第一类永动机的神话才不攻自破。本文就这一伟大的应用于生产生活多方面的定律的建立过程、具体表述、及生活中的应用——热机,进行简单展开。 关键字:内能;热力学;效率;热机 1.热力学第一定律的产生 1.1历史渊源与科学背景 火的发明和利用是人类支配自然力的伟大开端,是人类文明进步的里程碑。18世纪中期,苏格兰科学家布莱克等人提出了热质说。这种理论认为,热是由一种特殊的没有重量的流体物质,即热质(热素)所组成,并用以较圆满地解释了诸如由热传导从而导致热平衡、相变潜热和量热学等热现象,因而这种学说为当时一些著名科学家所接受,成为十八世纪热力学占统治地位的理论。 十九世纪以来热之唯动说渐渐地为更多的人们所注意。特别是英国化学家和物理学家克鲁克斯(M.Crookes,1832—1919),所做的风车叶轮旋转实验,证明了热的本质就是分子无规则运动的结论。热动说较好地解释了热质说无法解释的现象,如摩擦生热等。使人们对热的本质的认识大大地进了一步。戴维以冰块摩擦生热融化为例而写成的名为《论热、光及光的复合》的论文,为热功提供了有相当说服力的实例,激励着更多的人去探讨这一问题。 1.2热力学第一定律的建立过程 19世纪初,由于蒸汽机的进一步发展,迫切需要研究热和功的关系,对蒸汽机“出力”作出理论上的分析。所以热与机械功的相互转化得到了广泛的研究。1836年,俄国的赫斯:“不论用什么方式完成化合,由此发出的热总是恒定的”。1830年,法国萨迪·卡诺:“准确地说,它既不会创生也不会消灭,实际上,它只改变了它的形式”。这时能量转化与守恒思想的已经开始萌发,但卡诺的这一思想,在1878年才公开发表,此时热力学第一定律已建立了。 德国医生、物理学家迈尔在1841-1843年间提出了热与机械运动之间相互转化的观点,这是热力学第一定律的第一次提出。迈尔在一次驶往印度尼西亚的航行中,给生病的船员做手术时,发现血的颜色比温带地区的新鲜红亮,这引起了迈尔的沉思。他认为,食物中含有的化学能,可转化为热能,在热带情况下,机体中燃烧过程减慢,因而留下了较多的氧。迈尔的结论是:“因此力(能量)是不灭的,而是可转化的,不可称量的客体”。并在1841年、1842年撰文发表了他的观点,在1845年的论文中,更明确写道:“无不能生有,有不能变无。”“在死的或活的自然界中,这个力(能)永远处于循环和转化之中。” 焦耳设计了实验测定了电热当量和热功当量,用实验确定了热力学第一定律,补充了迈尔的论证。1845年,焦耳为测定机械功和热之间的转换关系,设计了“热功当量实验仪”,并反复改进,反复实验。1849年发表《论热功当量》,1878年发表《热功当量的新测定》,最后得到的数值为423.85公斤·米/千卡,焦耳测热功当量用了三十多年,实验了400多次,

第二章 热力学第一定律

第二章热力学第一定律 思考题 1设有一电炉丝浸于水中,接上电源,通过电流一段时间。如果按下列几种情况作为系统,试问ΔU,Q,W为正为负还是为零? (1)以电炉丝为系统; (2)以电炉丝和水为系统; (3)以电炉丝、水、电源及其它一切有影响的部分为系统。 2设有一装置如图所示,(1)将隔板抽去以后,以空气为系统时,ΔU,Q,W为正为负还是为零?(2)如右方小室亦有空气,不过压力较左方小,将隔板抽去以后,以所有空气为系统时,ΔU,Q,W为正为负还是为零? 作业题 1 (1)如果一系统从环境接受了160J的功,内能增加了200J,试问系统将吸收或是放出多少热?(2)一系统在膨胀过程中,对环境做了10 540J的功,同时吸收了27 110J的热,试问系统的内能变化为若干? [答案:(1) 吸收40J;(2) 16 570J] 2在一礼堂中有950人在开会,每个人平均每小时向周围散发出4.2xl05J的热量,如果以礼堂中的空气和椅子等为系统,则在开会时的开始20分钟内系统内能增加了多少?如果以礼堂中的空气、人和其它所有的东西为系统,则其ΔU=? [答案:1.3×l08J;0] 3一蓄电池其端电压为12V,在输出电流为10A下工作2小时,这时蓄电池的内能减少了1 265 000J,试求算此过程中蓄电池将吸收还是放出多少热? [答案:放热401000J] 4 体积为4.10dm3的理想气体作定温膨胀,其压力从106Pa降低到105Pa,计算此过程所能作出的最大功为若干? [答案:9441J] 5 在25℃下,将50gN2作定温可逆压缩,从105Pa压级到2×106Pa,试计算此过程的功。如果被压缩了的气体反抗恒定外压105Pa作定温膨胀到原来的状态,问此膨胀过程的功又为若干? [答案:–1.33×104J;4.20×103J] 6 计算1mol理想气体在下列四个过程中所作的体积功。已知始态体积为25dm3终态体积为100dm3;始态及终态温度均为100℃。 (1)向真空膨胀; (2)在外压恒定为气体终态的压力下膨胀; (3)先在外压恒定为体积等于50dm3时气体的平衡压力下膨胀,当膨胀到50dm3(此时温度仍为100℃)以后,再在外压等于100 dm3时气体的平衡压力下膨胀; (4)定温可逆膨胀。 试比较这四个过程的功。比较的结果说明了什么问题? [答案:0;2326J;310l J;4299J] 习题10试证明对遵守范德华方程的1mol实际气体来说,其定温可逆膨胀所作的功可用下式求算。

热力学第一定律

热力学第一定律 功:δW =δW e +δW f (1)膨胀功 δW e =p 外dV 膨胀功为正,压缩功为负。 (2)非膨胀功δW f =xdy 非膨胀功为广义力乘以广义位移。如δW (机械功)=fdL ,δW (电功)=EdQ ,δW (表面功)=rdA 。 热 Q :体系吸热为正,放热为负。 热力学第一定律: △U =Q —W 焓 H =U +pV 理想气体的内能和焓只是温度的单值函数。 热容 C =δQ/dT (1)等压热容:C p =δQ p /dT = (?H/?T )p (2)等容热容:C v =δQ v /dT = (?U/?T )v 常温下单原子分子:C v ,m =C v ,m t =3R/2 常温下双原子分子:C v ,m =C v ,m t +C v ,m r =5R/2 等压热容与等容热容之差: (1)任意体系 C p —C v =[p +(?U/?V )T ](?V/?T )p (2)理想气体 C p —C v =nR 理想气体绝热可逆过程方程: pV γ=常数 TV γ-1=常数 p 1-γT γ=常数 γ=C p / C v 理想气体绝热功:W =C v (T 1—T 2)=1 1 -γ(p 1V 1—p 2V 2) 理想气体多方可逆过程:W =1 nR -δ(T 1—T 2) 热机效率:η= 2 1 2T T T - 冷冻系数:β=-Q 1/W 可逆制冷机冷冻系数:β= 1 21 T T T - 焦汤系数: μ J -T =H p T ???? ????=-()p T C p H ?? 实际气体的ΔH 和ΔU : ΔU =dT T U V ??? ????+dV V U T ??? ???? ΔH =dT T H P ??? ????+dp p H T ? ??? ???? 化学反应的等压热效应与等容热效应的关系:Q p =Q V +ΔnRT 当反应进度 ξ=1mol 时, Δr H m =Δr U m +∑B B γRT 化学反应热效应与温度的关系:()()()dT B C T H T H 2 1 T T m p B 1m r 2m r ? ∑??,+=γ 热力学第二定律

电荷及其守恒定律练习题

第一节 电荷及其守恒定律 班级________ 姓名__________ _ 一,单项选择题 1.把两个完全相同的小球接触后分开,两球相互排斥,则两球原来带电情况不可能是 A .原来的其中一个带电 B .两个小球原来分别带等量异种电荷 C .两个小球原来分别带同种电荷 D .两个小球原来分别带不等量异种电荷 2.如图所示,原来不带电的绝缘金属导体MN ,在其两端下面都悬挂着金属验电箔;若使带负电的绝缘金属球A 靠近导体的N 端,可能看到的现象是 A.只有M 端验电箔张开,且M 端带正电 B.只有N 端验电箔张开,且N 端带负电 C.两端的验电箔都张开,且左端带负电,右端带 正电 D.两端的验电箔都不张开,且左端带正电,右端带负电 3.关于元电荷的理解,下列说法正确的是 A.元电荷就是电子 B.元电荷是表示跟电子所带电量数值相等的电量 C.元电荷就是质子 D.物体所带的电量不可能只是元电荷的整数倍 4.绝缘细线上端固定,下端悬挂一轻质小球a ,a 的表面镀有铝膜.在a 的近旁有 一绝缘金属球b ,开始时a 、b 都不带电,如图所示.现使b 带电,则 A.ab 之间不发生相互作用 B.b 将吸引a ,吸在一起不分开 C.b 立即把a 排斥开 D.b 先吸引a ,接触后又把a 排斥开 5.将不带电的导体A 和带有负电荷的导体B 接触后,在导体A 中的质子数 A .增加 B .减少 C .不变 D .先增加后减少

6.有A、B、C三个塑料小球,A和B,B和C,C和A间都是相互吸引的,如果A 带正电,则 A.B、C球均带负电B.B球带负电,C球带正电 C.B、C球中必有一个带负电,而另一个不带电 D.B、C球都不带电 7.关于电荷量的下列说法中哪些是错误的 A.物体所带的电荷量可以为任意实数 B.物体所带的电荷量只能是某些值 C.物体带正电荷1.6×10-9C,这是因为失去了1.0×1010个电子 D.物体带电荷量的最小值是1.6×10-19C 8.把电荷移近不带电导体,在导体上离电荷近的一端带,离电荷远的一端带,这种现象叫静电感应. 9.在原子物理中,常用元电荷作为电量的单位,元电荷的电量为;一个电子的电量为,一个质子的电量为;任何带电粒子,所带电量或者等于电子或质子的电量,或者是它们电量的____________. 10. 用绸子摩擦过的玻璃棒所带的电荷是正电荷,则绸子所带电荷为________,其原因是_ ;用毛皮摩擦过的橡胶棒带的电荷为 ,其原因是_ . 11.有两个完全相同的带电金属小球A、B,分别带有电荷量Q A =6.4×10-9C, Q B =-9.6×10-9C。让两金属小球接触,金属A、B电荷量分别带多少?在接触过程中,电子如何转移并转移了多少? 答案:ACD C B D C C BCD 8.异种电荷同种电荷 9.1.6×10 -19C -1.6×10-19C 1.6×10-19C 整数倍 10.负电荷电子从玻璃棒转移到

07热力学第一定律习题解答

07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 ( ) 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 选择题1图

2 D. 2J 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

3 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 =,系统 ? Q+ U 从A态经某一过程到达B态时系统做的功为- W J。因此当系统沿原过程从B态返? Q =U = 5 5 10= - 回A态时,系统对外做功为-5J。 因此答案选B。 5. 用公式T ν计算理想气体内能增量 ?m, = C U V? 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

热力学第一定律

一.热力学第一定律 热力学第一定律是能量转化和守恒定律在热现象过程中,内能和其他形式的能相互转化的数量关系。它的内容是:系统的内能增量等于系统从外界吸收的热量和外界对系统做功的和。设系统的内能变化量为E ?,外界对系统做功为W ,系统吸收外界的热量为Q ,则有: E ?=W +Q 在使用这个定律时要注意三个量的符号处理:外界对系统做功,W 取正值,系统对外做功W 取负值,如果系统的体积不变,则W =0;系统从外界吸热,Q 取正值,系统对外界放热,Q 取负值;系统的内能增加,E ?取正值,系统的内能减小,E ?取负值。 二.二.理想气体的状态方程 (一)理想气体的状态方程 一定质量的理想气体,不论P 、V 、T 怎样变化,任一平衡态的T PV 是恒量;即有 111T V P =22 2T V P =恒量 设气体状态方程中气体的压强P 0=1标准大气压,1摩尔气体在温度T 0=273.15K ,其 体积是V 0=22.4升,则000T V P =开摩尔米帕15.273104.2210013.11 335--????=8.31帕?米3/开?摩尔。00 0T V P 的比值是与气体的性质无关的恒量,通常用R 表示,称为普适气体恒量,其值为 R =00 0T V P =8.31帕?米3/开?摩尔=8.31焦/开?摩尔=8.2×10- 2大气压?升/开?摩尔 1摩尔气体的状态方程可写成T V P =00 0T V P =R 或PV=RT ,n 摩尔的气体在标准状态 下的体积为V = n V 0,气体的状态方程为T V P =000T nV P = n R ,由此可得理想气体的状态 方程(即克拉珀龙方程): P V = n R T =M m R T

2019届 人教版 生物进化 单元测试

阶段性检测(六) (时间:45分钟满分:90分) 一、选择题(本题包括10小题,每小题5分,共50分) 1.(2018·四川广元模拟)基因突变和染色体变异统称突变,下列相关叙述正确的是() A.基因中碱基对增添、缺失或替换都会导致染色体结构变异 B.基因突变与染色体变异都会导致生物性状的改变 C.基因突变和染色体结构变异都会导致DNA中碱基序列的改变 D.突变可使种群基因频率发生变化,决定了生物进化的方向 解析:选C。基因中碱基对增添、缺失或替换都会导致基因突变,A错误;基因突变不一定会导致生物性状的改变,如AA→Aa;染色体变异会导致生物性状的改变,B错误;基因突变和染色体结构变异会导致DNA中碱基序列的改变,C正确;自然选择决定了生物进化的方向,D错误。 2.(2018·合肥联考)下图为雌性果蝇体内部分染色体的行为及细胞分裂图像,其中能够体现基因重组的是() A.①③B.①④ C.②③D.②④ 解析:选B。图①表示四分体时期,同源染色体的非姐妹染色单体之间发生交叉互换,能够实现基因重组。图②表示染色体结构变异中的染色体易位。图③表示有丝分裂后期,着丝点分裂导致两套相同的染色体分别移向细胞两极,在这个过程中不发生基因重组。图④表示减数第一次分裂后期,非同源染色体自由组合,导致非同源染色体上的非等位基因自由组合,即基因重组。 3.甲、乙为两种果蝇(2n),下图为这两种果蝇的各一个染色体组,下列叙述正确的是() A.甲、乙杂交产生的F1减数分裂都正常 B.甲发生染色体交叉互换形成了乙 C.甲、乙1号染色体上的基因排列顺序相同 D.图示染色体结构变异可为生物进化提供原材料

第二章-热力学第一定律

第二章-热力学第一定律

第二章热力学第一定律 思考题 1 设有一电炉丝浸于水中,接上电源,通过电流一段时间。如果按下列几种情况作为系统,试问ΔU,Q,W为正为负还是为零? (1)以电炉丝为系统; (2)以电炉丝和水为系统; (3)以电炉丝、水、电源及其它一切有影响的部分为系统。 2 设有一装置如图所示,(1)将隔板抽去以后,以空气为系统时,ΔU,Q,W为正为负还是为零?(2)如右方小室亦有空气,不过压力较左方小,将隔板抽去以后,以所有空气为系统时,ΔU,Q,W为正为负还是为零? 作业题 1 (1)如果一系统从环境接受了160J的功,内能增加了200J,试问系统将吸收或是放出多少热?(2)一系统在膨胀过程中,对环境做了10 540J的功,同时吸收了27 110J的热,试问系统的内能变化为若干? [答案:(1) 吸收40J;(2) 16 570J] 2 在一礼堂中有950人在开会,每个人平均每小时向周围散发出4.2xl05J的热量,如果以礼堂中的空气和椅子等为系统,则在开会时的开始20分钟内系统内能增加了多少?如果以礼堂中的空气、人和其它所有的东西为系统,则其ΔU=? [答案:1.3×l08J;0] 3一蓄电池其端电压为12V,在输出电流为10A下工作2小时,这时蓄电池的内能减少了1 265 000J,试求算此过程中蓄电池将吸收还是放出多少热? [答案:放热401000J] 4 体积为4.10dm3的理想气体作定温膨胀,其压力从106Pa降低到105Pa,计算此过程所能作出的最大功为若干? [答案:9441J] 5 在25℃下,将50gN2作定温可逆压缩,从105Pa压级到2×106Pa,试计算此过程的功。如果被压缩了的气体反抗恒定外压105Pa作定温膨胀到原来的状态,问此膨胀过程的功又为若干? [答案:–1.33×104J;4.20×103J] 6 计算1mol理想气体在下列四个过程中所作的体积功。已知始态体积为25dm3终态体积为100dm3;始态及终态温度均为100℃。 (1)向真空膨胀; (2)在外压恒定为气体终态的压力下膨胀; (3)先在外压恒定为体积等于50dm3时气体的平衡压力下膨胀,当膨胀到50dm3(此时温度仍为100℃)以后,再在外压等于100 dm3时气体的平衡压力下膨胀; (4)定温可逆膨胀。 试比较这四个过程的功。比较的结果说明了什么问题?

最新电荷及其守恒定律(讲解及习题)含答案

第1章静电场第01节 电荷及其守恒定律 [知能准备] 1.自然界中存在两种电荷,即 电荷和 电荷. 2.物体的带电方式有三种: (1)摩擦起电:两个不同的物体相互摩擦,失去电子的带 电,获得电子的带 电. (2)感应起电:导体接近(不接触)带电体,使导体靠近带电体一端带上与带电体相 的 电荷,而另一端带上与带电体相 的电荷. (3)接触起电:不带电物体接触另一个带电物体,使带电体上的 转移到不带电 的物体上.完全相同的两只带电金属小球接触时,电荷量分配规律:两球带异种电荷的先中 和后平均分配;原来两球带同种电荷的总电荷量平均分配在两球上. 3.电荷守恒定律:电荷既不能 ,也不能 ,只能从一个物体转移到另一个物体; 或从物体的一部分转移到另一部分,在转移的过程中,电荷的总量 . 4.元电荷(基本电荷):电子和质子所带等量的异种电荷,电荷量e =1.60×10-19C.实验指 出,所有带电体的电荷量或者等于电荷量e ,或者是电荷量e 的整数倍.因此,电荷量e 称 为元电荷.电荷量e 的数值最早由美国科学家 用实验测得的. 5.比荷:带电粒子的电荷量和质量的比值m q .电子的比荷为kg C m e e /1076.111?=. [同步导学] 1.物体带电的过程叫做起电,任何起电方式都是电荷的转移,而不是创造电荷. 2.在同一隔离系统中正、负电荷量的代数和总量不变. 例1 关于物体的带电荷量,以下说法中正确的是( ) A .物体所带的电荷量可以为任意实数 B .物体所带的电荷量只能是某些特定值 C .物体带电+1.60×10-9C ,这是因为该物体失去了1.0×1010个电子 D .物体带电荷量的最小值为1.6×10-19C 解析:物体带电的原因是电子的得、失而引起的,物体带电荷量一定为e 的整数倍,故A 错,B 、C 、D 正确. 如图1—1—1所示,将带电棒移近两个不带电的导体球, 两个导体球开始时互相接触且对地绝缘,下述几种方法中能使两球 都带电的是 ( ) A .先把两球分开,再移走棒 B .先移走棒,再把两球分开 C .先将棒接触一下其中的一个球,再把两球分开 D .棒的带电荷量不变,两导体球不能带电 解析:带电棒移近导体球但不与导体球接触,从而使导体球上的电荷重新分布,甲球左侧感 应出正电荷,乙球右侧感应出负电荷,此时分开甲、乙球,则甲、乙球上分别带上等量的异 种电荷,故A 正确;如果先移走带电棒,则甲、乙两球上的电荷又恢复原状,则两球分开 后不显电性,故B 错;如果先将棒接触一下其中的一球,则甲、乙两球会同时带上和棒同 性的电荷,故C 正确.可以采用感应起电的方法使两导体球带电,而使棒的带电荷量保持 不变,故D 错误. 3.“中性”和“中和”的区别 “中性”和“中和”反映的是两个完全不同的概念.“中性”是指原子或物体所带的正电荷和负电 图1—1—1

热力学第一定律

1.热力学第一定律 热力学第一定律的主要内容,就是能量守恒原理。能量可以在一物体与其他物体之间传递,可以从一种形式转化成另一种形式,但是不能无中生有,也不能自行消失。而不同形式的能量在相互转化时永远是数量相当的。这一原理,在现在看来似乎是顺理成章的,但他的建立却经历了许多失败和教训。一百多年前西方工业革命,发明了蒸汽机,人们对改进蒸汽机产生了浓厚的兴趣。总想造成不供能量或者少供能量而多做功的机器,曾兴起过制造“第一类永动机”的热潮。所谓第一类永动机就是不需供给热量,不需消耗燃料而能不断循环做工的机器。设计方案之多,但是成千上万份的设计中,没有一个能实现的。人们从这类经验中逐渐认识到,能量是不能无中生有的,自生自灭的。第一类永动机是不可能制成的,这就是能量守恒原理。到了1840年,由焦耳和迈尔作了大量试验,测量了热和功转换过程中,消耗多少功会得到多少热,证明了热和机械功的转换具有严格的不变的当量关系。想得到1J的机械功,一定要消耗0.239卡热,得到1卡热,一定要消耗4.184J的功,这就是著名的热功当量。1cal = 4.1840J 热功当量的测定试验,给能量守恒原理提供了科学依据,使这一原理得到了更为普遍的承认,牢牢的确立起来。至今,无论是微观世界中物质的运动,还是宏观世界中的物质变化都无一例外的符合能量守恒原理。把这一原理运用到宏观的热力学体系,就形成了热力学第一定律。2.热力学第二定律 能量守恒和转化定律就是热力学第一定律,或者说热力学第一定律是能量守恒和转化定律在热力学上的表现。它指明热是物质运动的一种形式,物质系统从外界吸收的热量等于这个能的增加量和它对外所作的功的总和。 也就是说想制造一种不消耗任何能量就能永远作功的机器,即“第一种永动机”,是不可能的。 人们继续研究热机效率问题,试图从单一热源吸取能量去制作会永远作功的机器,这种机器并不违背能量守恒定律,只需将热源降温而利用其能量推动机器不断运转。 这种机器就是“第二类永动机”。然而这种机器屡遭失败,不能成功,这就需要从理论上进一步探索。 前面说过,卡诺已经接近发现了热力学第一定律和热力学第二定律,但他受热质说的影响,不能把它们表述出来。 1850年,德国物理学家克劳胥斯在研究卡诺理论的基础上,提出“一个自行动作的机器,不可能把热从低温物体传到高温物体中去”。这就是热力学第二定律的“克劳胥斯表述”。1851年,英国物理学家威廉·汤姆生,即凯尔文勋爵也独立地从卡诺的工作中发现了热力学第二定律。 汤姆生,1824年生于英国贝尔发斯特城。父亲是皇家学院的数学教授,治学勤奋,对子女要求也很严格,1832年被聘到母校格拉斯哥大学任教,全家也迁往该城。 当这位新来的教授开始上第一堂课时,同学们发现教室多了两个漂亮的小男孩,也在津津有味地听着,他们就是8岁的汤姆生和他10岁的哥哥。 汤姆生10岁时,和哥哥正式进格拉斯哥大学预科学习,这可能是当时最小的大学生。汤姆生天资聪明,学习勤奋,表现出杰出的才能。15岁,他获得学校的物理学奖,第二年获天文学奖。17岁时,他在剑桥大学的数学杂志上发表了一篇论文,名震全校。 此后几年中,汤姆生发表了一连串的研究论文,内容包括数学、热力学和电学。 1846年,年仅22岁的汤姆生击败30多位教师候选人,获得了格拉斯哥大学的教授职位。1847年6月,焦耳在牛津大学举行的学术会议上,阐明机械能可以定量地转化为热能,各种形式的能都可以相互转化。 汤姆生出席了这次会议,他也是传统的热质说的拥护者,认为能量不可能转化,准备反驳焦

02章 热力学第一定律及其应用

第二章热力学第一定律及其应用 1. 如果一个体重为70kg的人能将40g巧克力的燃烧热(628 kJ) 完全转变为垂直位移所要作的功 ,那么这点热量可支持他爬多少高度? 2. 在291K和下,1 mol Zn(s)溶于足量稀盐酸中,置换出1 mol H2并放热152 kJ。若以Zn和盐酸为体系,求该反应所作的功及体系内能的变化。 3.理想气体等温可逆膨胀,体积从V1胀大到10V1,对外作了41.85 kJ的功,体系的起始压力为202.65 kPa。 (1)求V1。 (2)若气体的量为2 mol ,试求体系的温度。 4.在101.325 kPa及423K时,将1 mol NH3等温压缩到体积等于10 dm3, 求最少需作多少功? (1)假定是理想气体。 (2)假定服从于范德华方程式。 已知范氏常数a=0.417 Pa·m6·mol-2, b=3.71× m3/mol. 5.已知在373K和101.325 kPa时,1 kg H2O(l)的体积为1.043 dm3,1 kg水气的体积为1677 dm3,水的 =40.63 kJ/mol 。当1 mol H2O(l),在373 K 和外压为时完全蒸发成水蒸气时,求 (1)蒸发过程中体系对环境所作的功。 (2)假定液态水的体积忽略而不计,试求蒸发过程中的功,并计算所得结果的百分误差。 (3)假定把蒸汽看作理想气体,且略去液态水的体积,求体系所作的功。(4)求(1)中变化的和。 (5)解释何故蒸发热大于体系所作的功? 6.在273.16K 和101.325 kPa时,1 mol的冰熔化为水,计算过程中的功。

已知在该情况下冰和水的密度分别为917 kg·m-3和1000 kg·m-3。 7.10mol的气体(设为理想气体),压力为1013.25 kPa,温度为300 K,分别求出等温时下列过程的功: (1)在空气中(压力为101.325 kPa)体积胀大1 dm3。 (2)在空气中膨胀到气体压力也是101.325 kPa。 (3)等温可逆膨胀至气体的压力为101.325 kPa。 8.273.2K,压力为5×101.325 kPa的N2气2 dm3,在外压为101.325 kPa下等温膨胀,直到N2气的压力也等于101.325 kPa为止。 求过程中的W,ΔU ,ΔH 和Q。假定气体是理想气体。 9.0.02kg乙醇在其沸点时蒸发为气体。已知蒸发热为858kJ/kg.蒸汽的比容为0.607 m3/kg。 试求过程的ΔU ,ΔH,Q,W(计算时略去液体的体积)。 10. 1× kg水在373K,101.325 kPa压力时,经下列不同的过程变为373 K, 压力的汽,请分别求出各个过程的W,ΔU ,ΔH 和Q 值。 (1)在373K,101.325 kPa压力下变成同温,同压的汽。 (2)先在373K,外压为0.5×101.325 kPa下变为汽,然后加压成373K,101.325 kPa压力的汽。 (3)把这个水突然放进恒温373K的真空箱中,控制容积使终态为101.325 kPa 压力的汽。 已知水的汽化热为2259 kJ/kg。 11. 一摩尔单原子理想气体,始态为2×101.325 kPa,11.2 dm3,经pT=常数的可逆过程压缩到终态为4×101.325 kPa,已知C(V,m)=3/2 R。求: (1)终态的体积和温度。 (2)ΔU 和ΔH 。 (3)所作的功。

第二章 热力学第一定律(完整资料).doc

【最新整理,下载后即可编辑】 第二章热力学第一定律 思考题 1设有一电炉丝浸于水中,接上电源,通过电流一段时间。如果按下列几种情况作为系统,试问ΔU,Q,W为正为负还是为零? (1)以电炉丝为系统; (2)以电炉丝和水为系统; (3)以电炉丝、水、电源及其它一切有影响的部分为系统。 2设有一装置如图所示,(1)将隔板抽去以后,以空气为系统时,ΔU,Q,W为正为负还是为零?(2)如右方小室亦有空气,不过压力较左方小,将隔板抽去以后,以所有空气为系统时,ΔU,Q,W为正为负还是为零? 作业题 1 (1)如果一系统从环境接受了160J的功,内能增加了200J,试问系统将吸收或是放出多少热?(2)一系统在膨胀过程中,对环境做了10 540J的功,同时吸收了27 110J的热,试问系统的内能变化为若干? [答案:(1) 吸收40J;(2) 16 570J] 2在一礼堂中有950人在开会,每个人平均每小时向周围散发出4.2xl05J的热量,如果以礼堂中的空气和椅子等为系统,则在开会时的开始20分钟内系统内能增加了多少?如果以礼堂中的空气、人和其它所有的东西为系统,则其ΔU=? [答 案:1.3×l08J;0] 3 一蓄电池其端电压为12V,在输出电流为10A下工作2小时,这时蓄电池的内能减少了1 265 000J,试求算此过程中蓄电池将吸收还是放出多少热?

[答案: 放热401000J] 4 体积为4.10dm 3的理想气体作定温膨胀,其压力从106Pa 降低到105Pa,计算此过程所能作出的最大功为若干? [答案:9441J] 5 在25℃下,将50gN 2作定温可逆压缩,从105Pa 压级到2×106Pa ,试计算此过程的功。如果被压缩了的气体反抗恒定外压105Pa 作定温膨胀到原来的状态,问此膨胀过程的功又为若干? [答案: –1.33×104J ;4.20×103J] 6 计算1mol 理想气体在下列四个过程中所作的体积功。已知始态体积为25dm 3终态体积为100dm 3;始态及终态温度均为100℃。 (1)向真空膨胀; (2)在外压恒定为气体终态的压力下膨胀; (3)先在外压恒定为体积等于50dm 3时气体的平衡压力下膨胀,当膨胀到50dm 3(此时温度仍为100℃)以后,再在外压等于100 dm 3时气体的平衡压力下膨胀; (4)定温可逆膨胀。 试比较这四个过程的功。比较的结果说明了什么问题? [答案:0;2326J ;310l J ;4299J] 习题10 试证明对遵守范德华方程的1mol 实际气体来说,其定温可逆膨胀所作的功可用下式求算。 (范德华方程为()V =m 2a p b RT V m ?? ?+- ?? ?) 11,2 =ln +a ,1,2,1V b m W RT V b V V m m m ??- ?- ?-?? 习题11 假设CO 2遵守范德华方程,试求算1mol CO 2在27℃时由10dm 3定温可逆压缩到1dm 3所作的功。(所需范德华常数自己查表)。

热力学第一定律基本概念和重点总结

本章内容: 介绍有关热力学第一定律的一些基本概念,热、功、状态函数,热力学第一定律、热力学能和焓,明确准静态过程与可逆过程的意义,进一步介绍热化学。 第一节热力学概论 ?热力学研究的目的、内容 ?热力学的方法及局限性 ?热力学基本概念 一.热力学研究的目的和内容 目的:热力学是研究热和其它形式能量之间相互转换以及转换过程中所应遵循的规律的科学。内容:热力学第零定律、第一定律、第二定律和本世纪初建立的热力学第三定律。其中第一、第二定律是热力学的主要基础。 把热力学中最基本的原理用来研究化学现象和化学有关的物理现象,称为化学热力学。 化学热力学的主要内容是: 1.利用热力学第一定律解决化学变化的热效应问题; 2.利用热力学第二律解决指定的化学及物理变化实现的可能性、方向和限度问题,建 立相平衡、化学平衡理论; 3.利用热力学第三律可以从热力学的数据解决有关化学平衡的计算问题 二、热力学的方法及局限性 方法: 以热力学第一定律和第二定律为基础,演绎出有特定用途的状态函数,通过计算某变化过程的有关状态函数改变值,来解决这些过程的能量关系和自动进行的方向、限度。 而计算状态函数的改变只需要根据变化的始、终态的一些可通过实验测定的宏观性质,并不涉及物质结构和变化的细节。 优点: ?研究对象是大数量分子的集合体,研究宏观性质,所得结论具有统计意义。 ?只考虑变化前后的净结果,不考虑物质的微观结构和反应机理,简化了处理方法。局限性: 1.只考虑变化前后的净结果,只能对现象之间的联系作宏观的了解,而不能作微观的 说明或给出宏观性质的数据。 例如:热力学能给出蒸汽压和蒸发热之间的关系,但不能给出某液体的实际蒸汽压的数值是多少。 2.只讲可能性,不讲现实性,不知道反应的机理、速率。 三、热力学中的一些基本概念 1.系统与环境 系统:用热力学方法研究问题时,首先要确定研究的对象,将所研究的一部分物质或空间,从其余的物质或空间中划分出来,这种划定的研究对象叫体系或系统 (system)。 环境:系统以外与系统密切相关的其它部分称环境(surrounding 注意: 1.体系内可有一种或多种物质,可为单相或多相,其空间范围可以是固定或 随过程而变。 2.体系和环境之间有分界,这个分界可以是真实的,也可以是虚构的,既可 以是静止的也可以是运动的。 根据体系与环境的关系将体系区分为三种:

热力学第一定律的内容及应用

目录 摘要 (1) 关键字 (1) Abstract: ...................................................................................... 错误!未定义书签。Key words .................................................................................... 错误!未定义书签。引言 (1) 1.热力学第一定律的产生 (1) 1.1历史渊源与科学背景 (1) 1.2热力学第一定律的建立过程 (2) 2.热力学第一定律的表述 (3) 2.1热力学第一定律的文字表述 (3) 2.2数学表达式 (3) 3.热力学第一定律的应用 (4) 3.1焦耳实验 (4) 3.2热机及其效率 (5) 总结 (7) 参考文献 (7)

热力学第一定律的内容及应用 摘要:热力学第一定律亦即能量转换与守恒定律,广泛地应用于各个学科领域。本文回顾了其建立的背景及经过,它的准确的文字表述和数学表达式,及它在理想气体、热机的应用。 关键字:热力学第一定律;内能定理;焦耳定律;热机;热机效率 引言 在19世纪早期,不少人沉迷于一种神秘机械——第一类永动机的制造,因为这种设想中的机械只需要一个初始的力量就可使其运转起来,之后不再需要任何动力和燃料,却能自动不断地做功。在热力学第一定律提出之前,人们一直围绕着制造永动机的可能性问题展开激烈的讨论。直至热力学第一定律发现后,第一类永动机的神话才不攻自破。本文就这一伟大的应用于生产生活多方面的定律的建立过程、具体表述、及生活中的应用——热机,进行简单展开。 1.热力学第一定律的产生 1.1历史渊源与科学背景 人类使用热能为自己服务有着悠久的历史,火的发明和利用是人类支配自然力的伟大开端,是人类文明进步的里程碑。中国古代就对火热的本性进行了探讨,殷商时期形成的“五行说”——金、木、水、火、土,就把火热看成是构成宇宙万物的五种元素之一。 北宋时刘昼更明确指出“金性苞水,木性藏火,故炼金则水出,钻木而生火。”古希腊米利都学派的那拉克西曼德(Anaximander,约公元前611—547) 把火看成是与土、水、气并列的一种原素,它们都是由某种原始物质形成的世界四大主要元素。恩培多克勒(Empedocles,约公元前500—430)更明确提出四元素学说,认为万物都是水、火、土、气四元素在不同数量上不同比例的配合,与我国的五行说十分相似。但是人类对热的本质的认识却是很晚的事情。18世纪中期,苏格兰科学家布莱克等人提出了热质说。这种理论认为,热是由一种特殊的没有重量的流体物质,即热质(热素)所组成,并用以较圆满地解释了诸如由热传导从而导致热平衡、相变潜热和量热学等热现象,因而这种学说为当时一些著名科学家所接受,成为十八世纪热力学占统治地位的

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