热力学基础计算题详细版.doc
液固相变的热力学基础
液固相变的热力学基础- -金属有液态转变为固态的过程称为凝固。
由于凝固后的固态金属通常是晶体，所以讲这一转变过程称之为结晶。
一般的金属制品都要经过熔炼和铸造，也就是说都要经历由液态转变为固态的相变过程。
1.1 凝固过程的宏观现象1.1.1 过冷现象金属在凝固之前，温度连续下降，当液态金属冷却到理论凝固温度Tm时，并未开始凝固，而是需要继续冷却到Tm之下的某一温度Tn，液态金属才开始凝固。
金属的实际温度Tn与理论凝固温度Tm之差，称为过冷度，以ΔT表示，ΔT=Tm-Tn。
过冷度越大，则实际凝固温度越低。
过冷度随金属的本性和纯度的不同，以及冷却速度的差异可以在很大的范围内变化。
今属不同，过冷度的大小也不同；金属的纯度越高，则过冷度越大。
当以上两因素确定之后，过冷度的大小主要取决于冷却速度，冷却速度越大，则过冷度越大，即实际凝固温度越低。
反之，冷却速度越慢则过冷度越小，实际凝固温度越接近理论凝固温度。
但是，不管冷却速度多么缓慢，也不可能在理论凝固温度进行凝固。
对于一定的金属来说，过冷度有一最小值，若过冷度小于此值，凝固过程就不能进行。
1.1.2 凝固潜热一摩尔物质从一个相转变为另一个相时，伴随着放出或吸收的热量称为相变潜热。
金属熔化时从固相转变为液相是要吸收热量，而凝固时从液相转变为固相则放出热量，前者称为熔化潜热，后者称为凝固潜热。
当液态金属的温度到达凝固温度Tn时，由于凝固潜热的释放，补偿了散失到周围环境的热量，所以冷却过程中出现了温度恒定的现象，温度恒定的这段时间就是凝固过程所需要的时间，凝固过程结束，凝固潜热释放完毕，温度才开始继续下降。
另外，在凝固过程中，如果释放的凝固潜热大于向周围环境散失的热量，温度将会上升，甚至发生已凝固的局部区域的重熔现象。
因此，凝固潜热的石方和散失，是影响凝固过程的一个重要因素。
1.2 金属凝固的微观过程凝固过程是如何进行的？它的微观过程怎样？多年来，人们致力于研究解决这些疑问，关于凝固过程的研究人们做了大量的工作，取得了很多卓有成效的研究结果。
(完整word版)热力学与统计物理期末复习题
热力学统计物理1、请给出熵、焓、自由能和吉布斯函数的定义和物理意义解：熵的定义：S B−S A=∫dQT ⟹B A dS=dQT沿可逆过程的热温比的积分，只取决于始、末状态，而与过程无关，与保守力作功类似。
因而可认为存在一个态函数，定义为熵。
焓的定义：H=U+pV焓的变化是系统在等压可逆过程中所吸收的热量的度量。
自由能的定义：F=U−TS自由能的减小是在等温过程中从系统所获得的最大功。
吉布斯函数的定义：G =F+pV= U – TS + pV在等温等压过程中，系统的吉布斯函数永不增加。
也就是说，在等温等压条件下，系统中发生的不可逆过程总是朝着吉布斯函数减少的方向进行的。
2、请给出热力学第零、第一、第二、第三定律的完整表述解：热力学第零定律：如果两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡(温度相同)，则它们彼此也必定处于热平衡。
热力学第一定律：自然界一切物体都具有能量，能量有各种不同形式，它能从一种形式转化为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体，在转化和传递过程中能量的总和不变。
热力学第二定律：克氏表述：不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化；开氏表述：不可能从单一热源吸热使之完全变成有用的功而不引起其他变化。
热力学第三定律：能氏定理：凝聚系的熵在等温过程中的改变随热力学温度趋于零，即limT→0(∆S)T=0绝对零度不能达到原理：不肯能通过有限的步骤使一个物体冷却到热力学温度的零度。
通常认为，能氏定理和绝对零度不能达到原理是热力学第三定律的两种表述。
3、请给出定压热容与定容热容的定义，并推导出理想气体的定压热容与定容热容关系式：C p−C V=nR解：定容热容： C V=(ðUðT )V表示在体积不变的条件下内能随温度的变化率；定压热容：C p=(ðUðT )p−p(ðVðT)P=(ðHðT)P表示在压强不变的情况下的熵增；对于理想气体，定容热容C V的偏导数可以写为导数，即C V=dUdT（1）定压热容C p的偏导数可以写为导数，即C P=dHdT（2）理想气体的熵为 H=U+pV=U+nRT（3）由（1）（2）（3）式可得理想气体的定压热容与定容热容关系式：C p−C V=nR4、分别给出体涨系数α，压强系数β和等温压缩系数κT的定义，并证明三者之间的关系：α=κTβp解：体涨系数：α=1V (ðVðT)P，α 给出在压强不变的条件下，温度升高1 K所引起的物体的体积的相对变化；压强系数：β=1p (ðp ðT )v ，β 给出在体积不变的条件下，温度升高1 K 所引起的物体的体积的相对变化；等温压缩系数：κT =−1V (ðV ðp )T ，κT 给出在温度不变的条件下，增加单位压强所引起的物体的体积的相对变化；由于p 、V 、T 三个变量之间存在函数关系f （p ，T ，V ）=0，其偏导数存在以下关系：(ðV ðp )T (ðp ðT )v (ðT ðV )P =−1 因此α， β， κT 满足α=κT βp5、分别给出内能，焓，自由能，吉布斯函数四个热力学基本方程及其对应的麦克斯韦关系式解：内能的热力学基本方程：dU =TdS −pdV对应的麦克斯韦关系式：(ðT ðV )S =−(ðp ðS )V 焓的热力学基本方程：dH =TdS +Vdp对应的麦克斯韦关系式：(ðT ðp )s =(ðV ðS )p 自由能的热力学基本方程：dF =−SdT +Vdp对应的麦克斯韦关系式：(ðS ðV )T =(ðp ðT )V 吉布斯函数的热力学基本方程：dG =−SdT −pdV对应的麦克斯韦关系式： (ðS ðp )T =−(ðV ðT )p 6、选择T ，V 为独立变量，证明：C V =T (ðS ðT )V ，(ðU ðV )T = T (ðp ðT )V −p 证明：选择T ，V 为独立变量，内能U 的全微分为dU =(ðU ðT )V dT +(ðU ðV )T dV （1） 又已知内能的热力学基本方程 dU =TdS −pdV （2）以T ，V 为自变量时，熵S 的全微分为dS =(ðS ðT )V dT +(ðS ðV )T dV （3） 将（3）式代入（2）式可得dU =T (ðS ðT )V dT +[T (ðS ðV )T −P]dV （4） 将（4）式与（1）式比较可得C V =(ðU ðT )V =T (ðS ðT )V （5） (ðU ðV )T = T (ðp ðT )V −p （6） 7、简述节流过程制冷，气体绝热膨胀制冷，磁致冷却法的原理和优缺点解：节流过程制冷：原理：让被压缩的气体通过一绝热管，管子的中间放置一多孔塞或颈缩管。
(全版本)蒸发器的热量与面积计算方法
(全版本)蒸发器的热量与面积计算方法1. 引言本文档旨在提供一种详细的计算方法，用于确定蒸发器的热量和所需的面积。
蒸发器是一种设备，用于在热力学过程中从流体中去除热量，从而实现冷却。
为了确保蒸发器的性能和效率，需要对其热量和面积进行精确计算。
本文将介绍如何根据流体的物性和操作条件进行这些计算。
2. 热量计算方法蒸发器的热量可以通过以下公式计算：\[ Q = U \cdot A \cdot \Delta T \cdot n \]其中：- \( Q \) 是热量（单位：千瓦或千焦耳）- \( U \) 是热传递系数（单位：瓦特/平方米·开尔文）- \( A \) 是蒸发器的传热面积（单位：平方米）- \( \Delta T \) 是流体在蒸发器进出口之间的温差（单位：开尔文）- \( n \) 是流体在蒸发器中的流量（单位：立方米/小时）2.1 热传递系数 \( U \) 的确定热传递系数 \( U \) 取决于流体的物性、流动状况和换热表面的特性。
通常，可以通过实验或文献查询获得 \( U \) 的值。
如果需要进行计算，可以使用努塞尔特数（Nusselt number，\( Nu \)）来关联\( U \)、流体的普朗特数（Prandtl number，\( Pr \)）和雷诺数（Reynolds number，\( Re \)）：\[ Nu = \frac{U \cdot L}{h} \]其中：- \( L \) 是换热表面的特征长度（单位：米）- \( h \) 是对流传热系数（单位：瓦特/平方米·开尔文）通过对 \( Nu \)、\( Pr \) 和 \( Re \) 的关系图或公式查找相应的\( U \) 值。
2.2 传热面积 \( A \) 的计算传热面积 \( A \) 取决于蒸发器的几何形状和尺寸。
对于规则形状的蒸发器，可以直接测量其面积。
对于不规则形状的蒸发器，可以使用积分方法或计算机辅助设计（CAD）软件来计算。
物理热力学练习题
物理热力学练习题物理热力学是研究物质的热现象和热力过程的科学。
在这里，我们将提供几道物理热力学的练习题，帮助读者巩固对热力学的理解和应用。
1. 以下哪个现象不属于热扩散？A. 酒精在热水中迅速扩散B. 太阳的热能辐射到地球C. 电炉中水的加热D. 冷水和热水混合后达到热平衡2. 一块金属和一块木材在相同的环境下吸热，哪一块物体的温度上升更快？A. 金属B. 木材C. 两者一样快D. 取决于物体的质量3. 一到焓计量尺显示的示数从20°C上升到80°C。
根据热问，计量尺读数增加了多少？A. 60°CB. 80°CC. 100°CD. 120°C4. 在一个封闭容器中，一定质量的气体进行等容加热，当温度升高20°C时，气体的内能增加了Q。
同样质量的气体进行等压加热，温度升高20°C，气体的内能增加了多少？A. QB. 2QC. 3QD. 4Q5. 一个被子的初始温度为30°C，放在室外的温度为0°C的环境中，经过一段时间后被子的温度会变成多少？A. 0°CB. 15°CC. 20°CD. 30°C6. 理想气体绝热膨胀与等容膨胀之间的区别是什么？A. 绝热膨胀的过程必须发生在高温环境下B. 绝热膨胀过程中没有热量交换C. 等容膨胀过程比绝热膨胀过程更高效D. 等容膨胀过程只适用于理想气体7. 对于一个良好的热导体，以下哪种说法是正确的？A. 热导率和热阻之间成反比关系B. 热导率和热阻之间成正比关系C. 热导率和热传导时间成正比关系D. 热导率和温度差之间成正比关系8. 一个理想气体的内能只与什么有关？A. 温度B. 压强C. 体积D. 质量9. 热机的效率定义为什么？A. 输出功率与输入热量之间的比值B. 输出功率与输入功率之间的比值C. 输出热量与输入功率之间的比值D. 输出热量与输入热量之间的比值10. 对于一个绝热过程中的理想气体，以下哪种说法是正确的？A. 温度保持不变B. 内能保持不变C. 压强保持不变D. 体积保持不变以上是一些物理热力学的练习题，读者可以尝试解答并检验自己对热力学概念的理解和应用能力。
大学基础化学课后习题解答完整版
大学基础化学课后习题解答HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】大学基础化学课后习题解答第一章 溶液和胶体溶液第二章 化学热力学基础2-1 什么是状态函数它有什么重要特点2-2 什么叫热力学能、焓、熵和自由能？符号H 、S 、G 、H 、S 、G 、θf m H ∆、θc m H ∆、θf m G ∆、θr m H ∆、θm S 、θr m S ∆、θr m G ∆各代表什么意义2-3 什么是自由能判据其应用条件是什么2-4 判断下列说法是否正确，并说明理由。
（1）指定单质的θf m G ∆、θf m H ∆、θm S 皆为零。
（2）298.15K 时，反应 O 2(g) +S(g) = SO 2(g) 的θr m G ∆、θr m H ∆、θr m S ∆分别等于SO 2(g)的θf m G ∆、θf m H ∆、θm S 。
（3）θr m G ∆＜0的反应必能自发进行。
2-5 298.15K 和标准状态下，HgO 在开口容器中加热分解，若吸热22.7kJ 可形成Hg（l ）50.10g ，求该反应的θr m H ∆。
若在密闭的容器中反应，生成同样量的Hg （l ）需吸热多少？解：HgO= Hg(l)+1/2O 2(g)θr m H ∆=22.7×200.6/50.1=90.89 kJ·mol -1 Qv=Qp-nRT=89.65 kJ·mol -12-6 随温度升高，反应（1）：2M(s)+O 2(g) =2MO(s)和反应（2）：2C(s) +O 2(g) =2CO(g)的摩尔吉布斯自由能升高的为 (1) ，降低的为 (2) ，因此，金属氧化物MO 被硫还原反应2MO(s)+ C(s) ＝M(s)+ CO(g)在高温条件下 正 向自发。
2-7 热力学第一定律说明热力学能变化与热和功的关系。
此关系只适用于：A.理想气体；B.封闭系统；C.孤立系统；D.敞开系统2-8 纯液体在其正常沸点时气化，该过程中增大的量是：A.蒸气压；B.汽化热；C.熵；D.吉布斯自由能2-9 在298K 时，反应N 2(g)+3H 2(g) = 2NH 3(g)，θr m H ∆＜0则标准状态下该反应A.任何温度下均自发进行；B.任何温度下均不能自发进行；C.高温自发；D.低温自发2-10 298K ，标准状态下，1.00g 金属镁在定压条件下完全燃烧生成MgO(s),放热24.7kJ 。
热力学练习题全解
热力学练习题全解热力学是研究热能转化和热力学性质的科学，它是物理学和化学的重要分支之一。
在热力学中，我们通过解决一系列练习题来巩固和应用所学知识。
本文将为您解答一些热力学练习题，帮助您更好地理解和应用热力学的基本概念和计算方法。
1. 练习题一题目：一个理想气体在等体过程中，吸收了50 J 的热量，对外界做了30 J 的功，求该气体内能的变化量。
解析：根据热力学第一定律，内能变化量等于热量和功之和。
即ΔU = Q - W = 50 J - 30 J = 20 J。
2. 练习题二题目：一摩尔理想气体从A状态经过两个等温过程和一段绝热过程转变为B状态，A状态和B状态的压强和体积分别为P₁、P₂和V₁、V₂，已知 P₂ = 4P₁，V₁ = 2V₂，求这个过程中气体对外界做的总功。
解析：由两个等温过程可知，气体对外界做的总功等于两个等温过程的功之和。
即 W = W₁ + W₂。
根据绝热过程的特性，绝热过程中气体对外做功为零。
因此，只需要计算两个等温过程的功即可。
根据理想气体的状态方程 PV = nRT，结合已知条件可得：P₁V₁ = nRT₁①P₂V₂ = nRT₂②又已知 P₂ = 4P₁，V₁ = 2V₂，代入式①和式②可得：8P₁V₂ = nRT₁③4P₁V₂ = nRT₂④将式③和式④相减，可得：4P₁V₂ = nR(T₁ - T₂) ⑤由于这两个等温过程温度相等，即 T₁ = T₂，代入式⑤可得：4P₁V₂ = 0所以，这个过程中气体对外界做的总功 W = 0 J。
通过以上两个练习题的解答，我们可以看到在热力学中，我们通过应用热力学第一定律和理想气体的状态方程等基本原理，可以解答各种热力学问题。
熟练掌握这些计算方法，有助于我们更深入地理解热力学的基本概念，并应用于实际问题的解决中。
总结：本文对两道热力学练习题进行了详细解答，分别涉及了等体过程和等温过程。
通过这些例题的解析，读者可以理解和掌握热力学的基本计算方法，并将其应用于实际问题的求解中。
热力学统计物理第四版汪志诚答案及习题解答
热力学统计物理第四版汪志诚答案及习题解答在物理学的领域中，热力学统计物理一直是一门重要且富有挑战性的学科。
汪志诚所著的《热力学统计物理》第四版，更是众多学子深入学习这一领域的重要教材。
然而，在学习过程中，面对书中的习题，如何找到准确的答案和详细的习题解答，成为了许多同学的困扰。
首先，我们来谈谈为什么需要答案和习题解答。
对于初学者来说，通过自己的思考和计算完成习题是巩固知识、提高能力的重要途径。
但当遇到困难时，如果没有及时的指导和正确的答案，很容易陷入误区，甚至对知识点产生误解。
答案和习题解答就像是学习道路上的指明灯，能够帮助我们检验自己的学习成果，发现问题并及时纠正。
那么，如何获取《热力学统计物理第四版汪志诚》的答案和习题解答呢？一方面，我们可以向老师请教。
老师拥有丰富的教学经验和专业知识，他们能够针对我们的问题给出准确、清晰的解答。
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此外，现在网络上也有许多学习资源。
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但需要注意的是，在参考网络资源时，要确保其来源的可靠性和准确性，避免被错误的信息误导。
接下来，让我们具体分析一下这本教材中的一些习题。
比如，在热力学部分，关于热平衡和热力学第一定律的习题常常会涉及到能量的转化和守恒。
解题的关键在于准确理解各个物理量的含义，以及它们之间的关系。
通过分析系统与外界的能量交换，运用热力学第一定律进行计算。
在统计物理部分，关于麦克斯韦玻尔兹曼分布、费米狄拉克分布和玻色爱因斯坦分布的习题较为常见。
这些习题要求我们掌握不同分布的特点和适用条件，并能够运用它们来解决实际问题。
例如，通过计算粒子在不同能量状态下的概率分布，来确定系统的热力学性质。
在解答这些习题时，我们需要注意以下几点。
首先，要仔细审题，明确题目所给出的条件和要求。
西安交通大学能源与动力工程学院805工程热力学历年真题及答案
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如果亲在考研路上需要小伙伴，欢迎加入西安交通大学考研群：【201670874】考试科目：805工程热力学适用专业：所有专业课考805工程热力学的专业西安交通大学805工程热力学【1998-2010、2012年】真题及答案历年真题是除了参考教材之外的最重要的一份资料，这也是笔者编撰此资料的原因所在。
历年真题除了能直接告诉我们历年考研试题中考了哪些内容、哪一年考试难、哪一年考试容易之外，还能告诉我们命题风格与试题难易、考试题型与分值、各参考书的出题比重、重要的已考知识点、反复变化的出题方式诸多重要信息。
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《热力学基础》计算题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 VRT 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 00003003⎰⎰-==γγRT V p 1311131001--=--=--γγγγ 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 JQ =W 1+ΔE 1＝950 J ． 3分B →C ： W 2 =0ΔE 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)(23)(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 31 2 O V (10-3 m 3) 5 A B C3. 0.02 kg 的氦气(视为理想气体)，温度由17℃升为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改变、吸收的热量、外界对气体所作的功．(普适气体常量R =8.31 11K mol J --⋅)解：氦气为单原子分子理想气体，3=i(1) 等体过程，V ＝常量，W =0据 Q ＝∆E +W 可知)(12T T C M M E Q V mol-=∆=＝623 J 3分 (2) 定压过程，p = 常量，)(12T T C M M Q p mol-==1.04×103 J ∆E 与(1) 相同．W = Q - ∆E ＝417 J 4分(3) Q =0，∆E 与(1) 同W = -∆E=-623 J (负号表示外界作功) 3分4. 一定量的某单原子分子理想气体装在封闭的汽缸里．此汽缸有可活动的活塞(活塞与气缸壁之间无摩擦且无漏气)．已知气体的初压强p 1=1atm ，体积V 1=1L ，现将该气体在等压下加热直到体积为原来的两倍，然后在等体积下加热直到压强为原来的2倍，最后作绝热膨胀，直到温度下降到初温为止，(1) 在p －V 图上将整个过程表示出来．(2) 试求在整个过程中气体内能的改变．(3) 试求在整个过程中气体所吸收的热量．(1 atm ＝1.013×105 Pa)(4) 试求在整个过程中气体所作的功．解：(1) p －V 图如右图. 2分 (2) T 4=T 1∆E ＝0 2分(3))()(2312T T C M M T T C M M Q V mol p mol -+-= )]2(2[23)2(25111111p p V V V p -+-= 11211V p =＝5.6×102 J 4分 (4) W ＝Q ＝5.6×102 J 2分5.1 mol 双原子分子理想气体从状态A (p 1,V 1)沿p -V 图所示直线变化到状态B (p 2,V 2)，试求：(1) 气体的内能增量．(2) 气体对外界所作的功．(3) 气体吸收的热量．(4) 此过程的摩尔热容．(摩尔热容C =T Q ∆∆/，其中Q ∆表示1 mol 物质在过程中升高温度T ∆时所吸收的热量．)T 3 T 4 T 2 T 1 1 2 1 2 (L) p (atm) O B A O V p 1p p V 1V 2解：(1) )(25)(112212V p V p T T C E V -=-=∆ 2分 (2) ))((211221V V p p W -+=， W 为梯形面积，根据相似三角形有p 1V 2= p 2V 1，则 )(211122V p V p W -=． 3分 (3) Q =ΔE +W =3( p 2V 2－p 1V 1 )． 2分(4) 以上计算对于A →B 过程中任一微小状态变化均成立，故过程中ΔQ =3Δ(pV )．由状态方程得 Δ(pV ) =R ΔT ，故 ΔQ =3R ΔT ，摩尔热容 C =ΔQ /ΔT =3R ． 3分6. 有1 mol 刚性多原子分子的理想气体，原来的压强为1.0 atm ，温度为27℃，若经过一绝热过程，使其压强增加到16 atm ．试求：(1) 气体内能的增量；(2) 在该过程中气体所作的功；(3) 终态时，气体的分子数密度．( 1 atm= 1.013×105 Pa ， 玻尔兹曼常量k=1.38×10-23 J ·K -1,普适气体常量R =8.31J ·mol -1·K -1 )解：(1) ∵ 刚性多原子分子 i = 6，3/42=+=ii γ 1分 ∴ 600)/(11212==-γγp p T T K 2分3121048.7)(21)/(⨯=-=∆T T iR M M E mol J 2分 (2) ∵绝热 W =－ΔE =－7.48×103 J (外界对气体作功) 2分(3) ∵ p 2 = n kT 2∴n = p 2 /(kT 2 )=1.96×1026 个/m 3 3分7. 如果一定量的理想气体，其体积和压强依照p a V /=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．解：(1) d W = p d V = (a 2 /V 2 )d V)11()/(2122221V V a dV V a dW W V V -===⎰⎰ 2分 (2) ∵ p 1V 1 /T 1 = p 2V 2 /T 2∴ T 1/ T 2 = p 1V 1 / (p 2V 2 )由 11/p a V =，22/p a V =得 p 1 / p 2= (V 2 /V 1 )2∴ T 1/ T 2 = (V 2 /V 1 )2 (V 1 /V 2) = V 2 /V 1 3分8. 汽缸内有一种刚性双原子分子的理想气体，若经过准静态绝热膨胀后气体的压强减少了一半，则变化前后气体的内能之比 E 1∶E 2＝？解：据 iRT M M E mol 21)/(=, RT M M pV mol )/(= 2分 得 ipV E 21= 变化前 11121V ip E =， 变化后22221V ip E = 2分 绝热过程 γγ2211V p V p =即 1221/)/(p p V V =γ 3分题设 1221p p =， 则 21)/(21=γV V 即 γ/121)21(/=V V ∴ )21/(21/221121V ip V ip E E =γ/1)21(2⨯=22.1211==-γ 3分9. 2 mol 氢气(视为理想气体)开始时处于标准状态，后经等温过程从外界吸取了 400 J的热量，达到末态．求末态的压强．(普适气体常量R =8.31J·mol -2·K -1)解：在等温过程中， ΔT = 0Q = (M /M mol ) RT ln(V 2/V 1)得 0882.0)/(ln 12==RTM M Q V Vmol 即 V 2 /V 1=1.09 3分末态压强 p 2 = (V 1 /V 2) p 1=0.92 atm 2分10. 为了使刚性双原子分子理想气体在等压膨胀过程中对外作功2 J ，必须传给气体多少热量？解：等压过程 W = p ΔV =(M /M mol )R ΔT 1分内能增量 iW T iR M M E mal 2121)/(==∆∆ 1分 双原子分子5=i 1分∴ 721=+=+=∆W iW W E Q J 2分11.两端封闭的水平气缸，被一可动活塞平分为左右两室，每室体积均为V 0，其中盛有温度相同、压强均为p 0的同种理想气体．现保持气体温度不变，用外力缓慢移动活塞(忽略磨擦)，使左室气体的体积膨胀为右室的2倍，问外力必须作多少功？为了使刚性双原子分子理想气体在等压膨胀过程中对外作功2 J ，必须传给气体多少热量？外力解：设左、右两室中气体在等温过程中对外作功分别用W 1、W 2表示，外力作功用W ′表示．由题知气缸总体积为2V 0，左右两室气体初态体积均为V 0，末态体积各为4V 0/3和2V 0/3 . 1分据等温过程理想气体做功：W =(M /M mol )RT ln(V 2 /V 1)得 34ln 34ln 0000001V p V V V p W == 得 32ln 32ln 0000002V p V V V p W == 2分 现活塞缓慢移动，作用于活塞两边的力应相等，则W’+W 1=－W 221W W W --=')32ln 34(ln 00+-=V p 89ln 00V p = 2分12.一定量的理想气体，从A 态出发，经p －V 图中所示的过程到达B 态，试求在这过程中，该气体吸收的热量．.解：由图可得 A 态： =A A V p 8×105 JB 态： =B B V p 8×105 J∵ B B A A V p V p =，根据理想气体状态方程可知B A T T =，∆E = 0 3分根据热力学第一定律得：)()(D B B A C A V V p V V p W Q -+-==6105.1⨯= J 2分13. 如图，体积为30L 的圆柱形容器内，有一能上下自由滑动的活塞（活塞的质量和厚度可忽略），容器内盛有1摩尔、温度为127℃的单原子分子理想气体．若容器外大气压强为1标准大气压，气温为27℃，求当容器内气体与周围达到平衡时需向外放热多少？（普适气体常量 R = 8.31 J ·mol -1·K -1）解：开始时气体体积与温度分别为 V 1 =30×10－3 m 3，T 1＝127＋273＝400 K∴气体的压强为 p 1=RT 1/V 1 =1.108×105 Pa大气压p 0=1.013×105 Pa ， p 1>p 0可见，气体的降温过程分为两个阶段：第一个阶段等体降温，直至气体压强p 2 = p 0，此时温度为T 2，放热Q 1；第二个阶段等压降温，直至温度T 3= T 0=27＋273 =300 K ，放热Q 2(1) )(23)(21211T T R T T C Q V -=-= ==1122)/(T p p T 365.7 K∴ Q 1= 428 J 5分(2) )(25)(32322T T R T T C Q p -=-==1365 J ∴ 总计放热 Q = Q 1 + Q 2 = 1.79×103 J 5分A CB D p (105 Pa)O V (m 3)2 5814 活塞14.一定量的理想气体，由状态a 经b 到达c ．(如图， abc 为一直线)求此过程中(1) 气体对外作的功；(2) 气体内能的增量； (3) 气体吸收的热量．(1 atm ＝1.013×105 Pa) 解：(1) 气体对外作的功等于线段c a 下所围的面积 W ＝(1/2)×(1+3)×1.013×105×2×10-3 J ＝405.2 J3分(2) 由图看出 P a V a =P c V c ∴T a =T c 2分内能增量 0=∆E ． 2分(3) 由热力学第一定律得Q =E ∆ +W =405.2 J ． 3分15. 一定量的理想气体在标准状态下体积为 1.0×10-2 m 3，求下列过程中气体吸收的热量：(1) 等温膨胀到体积为 2.0×10-2 m 3；(2) 先等体冷却，再等压膨胀到 (1) 中所到达的终态．已知1 atm= 1.013×105 Pa ，并设气体的C V = 5R / 2．解：(1) 如图，在A →B 的等温过程中,0=∆T E ， 1分 ∴ ⎰⎰===2121d d 11V V V V T T V VV p V p W Q )/ln(1211V V V p = 3分 将p 1=1.013×105 Pa ，V 1=1.0×10-2 m 3和V 2=2.0×10-2 m 3 代入上式，得 Q T ≈7.02×102 J 1分 (2) A →C 等体和C →B 等压过程中 ∵A 、B 两态温度相同，∴ ΔE ABC = 0 ∴ Q ACB =W ACB =W CB =P 2(V 2－V 1)3分又 p 2=(V 1/V 2)p 1=0.5 atm 1分∴ Q ACB =0.5×1.013×105×(2.0－1.0)×10-2 J ≈5.07×102 J 1分16. 将1 mol 理想气体等压加热，使其温度升高72 K ，传给它的热量等于1.60×103 J ，求：(1) 气体所作的功W ；(2) 气体内能的增量E ∆；(3) 比热容比γ．(普适气体常量11K mol J 31.8--⋅⋅=R )解：(1) 598===∆∆T R V p W J 2分(2)31000.1⨯=-=∆W Q E J 1分 (3) 11K mol J 2.22--⋅⋅==∆TQ C p 11K mol J 9.13--⋅⋅=-=R C C p V6.1==V p C C γ 2分0 1 2 3 1 2 3a b cV (L) p (atm) 1 p 2 V V V 2 A B C 等温17. 一定量的某种理想气体，开始时处于压强、体积、温度分别为p 0=1.2×106 Pa ，V 0=8.31×10－3m 3，T 0 =300 K 的初态，后经过一等体过程，温度升高到T 1 =450 K ，再经过一等温过程，压强降到p = p 0的末态．已知该理想气体的等压摩尔热容与等体摩尔热容之比C p / C V =5/3．求：(1) 该理想气体的等压摩尔热容C p 和等体摩尔热容C V ．(2) 气体从始态变到末态的全过程中从外界吸收的热量．(普适气体常量R = 8.31 J·mol －1·K －1) 解：(1) 由 35=V p C C 和 R C C V p =- 可解得 R C p 25= 和 R C V 23= 2分 (2) 该理想气体的摩尔数 ==000RT V p ν 4 mol 在全过程中气体内能的改变量为 △E =ν C V (T 1－T 2)=7.48×103 J 2分 全过程中气体对外作的功为 011ln p p RT W ν= 式中 p 1 ∕p 0=T 1 ∕T 0 则 30111006.6ln⨯==T T RT W ν J ． 2分 全过程中气体从外界吸的热量为 Q = △E +W =1.35×104 J ． 2分18.如图所示，AB 、DC 是绝热过程，CEA 是等温过程，BED是任意过程，组成一个循环。