可逆过程和准静态过程
02章_热力学第一定律-2
U = U (T , V )
从Joule实验得 所以 因为
dV ≠ 0
dT = 0,
dU = 0
∂U dV = 0 ∂V T
所以
∂U =0 ∂V T
∂U =0 ∂V T
理想气体在等温时，改变体积，其热力学能不变 设理想气体的热力学能是 T , p 的函数
p
p1
= − ∫ pi dV
V1
V2
p1V1
对理想气体
p2V2
V1
V2 V
= −∫
V2
V1
V1 nRT dV = nRT ln V2 V
p2
这种过程近似地可看作可逆 过程，系统所作的功最大。
阴影面积为 We,4
4. 外压比内压小一个无穷小的值
p2
始 态
水
p1
pe = pi − dp
V2
p
p1
终 态
p 'V '
p2V2
V1
V'
V2
V
3.多次等外压膨胀所作的功
p'
p2
p1
V'
V2
V1
p
p1
p1V1
阴影面积代表We,3
p'
p 'V '
p2
V1
V'
p2V2
V2
V
4. 外压比内压小一个无穷小的值 外压相当于一杯水，水不断蒸发，这样的膨胀 过程是无限缓慢的，每一步都接近于平衡态。所作 的功为：
We,4 = −∑ pe dV = −∑ ( pi − dp)dV
Q=0
系统没有对外做功
热力学第一定律
例4.3 P.183
已知T1 =300 K, p2/p1 =10和p2 /p1 =100，则T=?
m x x=0(平衡位置)
例4.4 P.184
Q是系统所吸收的能量，W是外界对系统所
U2U1QW作的功
d U d Q d或 W d Q d U pd V
热力学第一定律12
一、定体热容与内能
定体比热容cv ，定压比热容cp
p
b
d
定体摩尔热容Cv,m, 定压摩尔热容 Cp,m
c
a
e
等体过程a—b, dV=0
T+dT
T
(ΔQ)v = ΔU
0 V
c V lT i0( m m Q T )V lT i0 (m T u)V ( T u)V
三、可逆与不可逆过程
系统从初态出发经历某一过程变到末态，若可以找到一个能使系统和外界都复原的过程（这时系统回到 初态，对外界也不产生任何影响），则原过程是可逆的。若总是找不到一个能使系统与外界同时复原的过程， 则原过程是不可逆的。
例如：气体向真空自由膨胀就是一个不可逆过 程。
判断条件
真空
•系统回到初态 •对外界也不产生任何影响
一、理想气体内能
热力学第一定律12 1、自由膨胀过程
C
A
B
焦耳实验 理想气体宏观特性：
U1 (T1 ,V 1) =U2 (T2 ,V2)=常量
证明：理想气体内能仅是状态的函数，与体积 无关，称为焦耳定律
满足pV=νRT关系；满足道尔顿分压定律； 满足阿伏加德罗定律；满足焦耳定律U=U(T)。
物理化学 热力学第一章
绝热过程：△U＝W
微小绝热过程：dU＝W
dU＝nCv.m dT
W＝－P环dV＝－PdV＝－nRT/VdV（过程可逆，P环＝P，理想气体有P＝nRT/V）
两边同时不定积分得：lnT＝－(γ－1 ) ln V＋C1
lnTVγ-1＝C1
TVγ-1＝C①
以T＝PV/nR代入上式整理可得：PVγ＝C②
以V＝nRT/P代入上式整理可得：TγP1-γ＝C③
公式①②③即为理想气体绝热可逆过程的过程方程式，仅适用于理想气体绝热可逆过程。
有了公式②后即可求得仅用V表示P的函数关系式，为此令PVγ＝K，则P＝K/Vγ
在P－V图上可以表示为：
Ⅱ二次等外压膨胀
WⅡ＝－P环dV＝[－P"( V"－V1)]＋[－P2(V2－V")]
在P－V图上可以表示为：
Ⅲ三次等外压膨胀
WⅢ＝－P环dV＝W1＋W2＋W3
＝[－P'( V'－V1)]＋[－P"( V"－V')]＋[－P2( V2－V")]
在P－V图上可以表示为：
Ⅳ无穷多次等外压膨胀
例题：P63例2.6.1(绝热可逆)
P56例2.5.2(绝热恒外压)
小结：
（1）凡是理想气体绝热过程都有：Q＝0，△U＝W＋Q＝W＝nCv.m(T2－T1)＝nR(T2－T1)/(γ－1)=(P2V2－P1V1)/(γ－1)，△H＝nCp.m(T2－T1)。
（2）对于理想气体不同的绝热过程，末态温度T2有不同的计算方法。
准静态过程与可逆过程有什么不同和联系
1.准静态过程与可逆过程有什么不同和联系区别：准静态过程只着眼于工质内部的平衡，有无外部机械摩擦对工质内部的平衡并不影响，准静态过程进行时可能发生能量耗散，可逆过程不仅要求工质内部平衡还要求工资与外界的作用可以无条件的逆复，过程进行时不存在任何能量的耗散联系：可逆过程一定是准静态过程，准静态过程不一定是可逆过程2.熵增原理的实质是什么？○1凡是孤立系统总熵减小过程都是不可能发生的，理想可逆情况也只能实现总熵不变○2熵增原理给出了系统达到平衡状态的判据，随着过程进行，孤立系统内部由不平衡向平衡发展，总熵增大，当孤立系统总熵达到最大值时，系统达到相应的平衡态○3孤立系统内各部分物体熵可能增大，也可能减小或不变，但孤立系统的熵必增大或不变3.朗肯循环和卡洛循环有什么区别？○1朗肯循环由两等压过程，两绝热过程组成，卡洛循环由两个等温过程等熵过程构成循环○2朗肯循环汽完全液化，水蒸气的卡洛循环汽不完全液化○3郎肯循环采用了过热蒸汽，蒸汽在过热压加热为定压加热并不是定温加热，卡洛循环不具有此特征4.敞开的水箱不能降温而空调可以降温，为什么○1以门窗紧闭的房间为研究对象，由于空调安装在窗上，它向大气散热故闭口系统不绝热向外散热为Q○2其耗散的功为负功○3闭口系统能量方程Δu=W-Q Q绝对值大于W的绝对值所以Δu<0 空气内能减小相应温度降低因此空调可以降温5.可逆绝热过程这句话对吗?为什么○1不对,可逆绝热过程就是定熵过程,但系统定熵过程可能由于熵减恰等于各种原因造成的熵增,不一定可逆绝热过程6.0摄氏度的冰在温度为20摄氏度的大气中逐渐融化为水试分析说明过程是否可逆,熵变的大气和冰哪个更大,为什么?○1过程不可逆○2过程中冰的熵变大于大气的熵变○3因为冰与大气构成了孤立系统该孤立系统的熵变大于0 而冰吸热熵变为正大气放热熵变为负.故过程中冰的熵变必须大于大气的熵变7.功与热量的主要公共特征?○1功和热量都是系统之间的能量传递度量○2都必须穿越系统边界○3都是过程量8.闭口系统从温度300K的热源吸收500K,系统熵变22KJ/k,问这一过程能否实现,为什么○1能实现○2对于可逆过程的熵有:ds=sq/t,则系统从热源吸热时可能达到的最大熵增为ds=500/300=1.67kj/k Δs=22>1.67.因此该过程可以实现9.过热水蒸气和过冷水蒸气有何区别过热水蒸气是水蒸气所处的温度水蒸气压力所对应的饱和温度时的水蒸气,而过冷水蒸气是水所处温度低于水具有的压力所对应的饱和温度的水蒸气10,郎肯循环的热效率不高是不是因为等温放热放热量太大,为什么? 不是,朗肯循环热效率不高的主要原因是因为其液体加热段加热温度低,便平均加热温度较低,而等温放热过程是理想放热过程\11,两个完全绝热而且容积相等的容器A,B内有同样的理想气体,其温度和压力也相同,容器A和一个小型可逆绝热汽轮机相连,带动发动机,容器B则通过绝热阀门排气,若两者均把大气排向空气,这两种设备均可工作到气体不在膨胀为止,当两个系统停止排气时,容器A内的气体的温度是否等于容器B的温度?当两个容器内的压力减少到原来的一半时,从汽轮机排出的温度与从阀门排出的气体温度的联系?○1等于○2因为容器B内气体的状态变化过程，也可用可逆绝热过程方程式描述，而理想气体的节流温度不变○3当两个容器中的压力都降到原来原来压力的一半时，从汽轮机排除的温度低于阀门排除气体的温度因为从汽轮机排除的气体经过了膨胀降温，而从阀门排出的气体温度与进入汽轮机的气体温度相等。
“工程热力学及传热学”教学中关于准静态过程和可逆过程的几点思考-最新作文
“工程热力学及传热学”教学中关于准静态过程和可逆过程的几点思考-最新作文“工程热力学及传热学”教学中关于准静态过程和可逆过程的几点思考Reflections on T eaching Reform about the Course of EngineeringThermodynamics and Heat TransferWU Hequan， LIU Zhihong（College of Automotive and Mechanical Engineering，Changsha University of Science and Technology， Changsha，Hu'nan 410114）Abstract This paper analyzes the relationship and difference between the quasi-static process and reversible process in the course of engineering thermodynamics and heat transfer. It has enhanced the understanding of these concepts，in order to deal with the issues related to thermodynamics better.0 引言“工程热力学与传热学”是汽车服务工程、热能与动力工程等专业的必修课程。
它是研究热能与机械能相互转换及热量传递规律的一门学科。
作为工科类的一门专业基础课，对机械工程专业也有重大意义。
准静态过程和可逆过程是工程热力学中的基本概念，弄清这两个概念在本学科的学习中显得尤为重要。
1 准静态过程1.1 平衡状态在不受外界影响的条件下（重力场除外），如果系统的状态参数不随时间变化，则该系统处于平衡状态。
平衡的本质即无不平衡势，包含以下几个方面：（1）无温差，即无热不平衡势;（2）无压差，即无力不平衡势;（3）无相变，即无相不平衡势;（4）无化学反应，即无化学不平衡势。
大学物理章热力学基础试题
第9章 热力学根底一、选择题1. 对于准静态过程和可逆过程, 有以下说法．其中正确的选项是[] (A) 准静态过程一定是可逆过程(B) 可逆过程一定是准静态过程(C) 二者都是理想化的过程(D) 二者实质上是热力学中的同一个概念2. 对于物体的热力学过程, 以下说法中正确的选项是[] (A) 能的改变只决定于初、末两个状态, 与所经历的过程无关(B) 摩尔热容量的大小与所经历的过程无关(C) 在物体, 假设单位体积所含热量越多, 则其温度越高(D) 以上说法都不对3. 有关热量, 以下说法中正确的选项是[] (A) 热是一种物质(B) 热能是物质系统的状态参量(C) 热量是表征物质系统固有属性的物理量(D) 热传递是改变物质系统能的一种形式4. 关于功的以下各说法中, 错误的选项是[] (A) 功是能量变化的一种量度(B) 功是描写系统与外界相互作用的物理量(C) 气体从一个状态到另一个状态, 经历的过程不同, 则对外作的功也不一样(D) 系统具有的能量等于系统对外作的功5. 理想气体状态方程在不同的过程中有不同的微分表达式, 示[] (A) 等温过程 (B) 等压过程(C) 等体过程 (D) 绝热过程6. 理想气体状态方程在不同的过程中可以有不同的微分表达式, 式[] (A) 等温过程 (B) 等压过程(C) 等体过程 (D) 绝热过程7. 理想气体状态方程在不同的过程中可以有不同的微分表达式, 式0d d =+V p p V 表示[] (A) 等温过程 (B) 等压过程(C) 等体过程 (D) 绝热过程8. 理想气体状态方程在不同的过程中可以有不同的微分表达式, 则式[] (A) 等温过程 (B) 等压过程(C) 等体过程 (D) 任意过程9. 热力学第一定律说明:[] (A) 系统对外作的功不可能大于系统从外界吸收的热量(B) 系统能的增量等于系统从外界吸收的热量(C) 不可能存在这样的循环过程, 在此过程中, 外界对系统所作的功不等于系统传给外界的热量(D) 热机的效率不可能等于110. 对于微小变化的过程, 热力学第一定律为d Q = d E +d A ．在以下过程中, 这三者同时为正的过程是[] (A) 等温膨胀 (B) 等容膨胀(C) 等压膨胀(D) 绝热膨胀11. 对理想气体的等压压缩过程，以下表述正确的选项是[] (A) d A ＞0, d E ＞0, d Q ＞0 (B) d A ＜0, d E ＜0, d Q ＜0(C) d A ＜0, d E ＞0, d Q ＜0 (D) d A = 0, d E = 0, d Q = 012.[] (A) 理想气体 (B) 等压过程 (C) 准静态过程 (D) 任何过程 13. 一定量的理想气体从状态),(V p 出发, 到达另一状态)2,(V p ．一次是等温压缩到2V , 外界作功A ；另一次为绝热压缩到2V , 外界作功W ．比拟这两个功值的大小是 [] (A) A ＞W (B) A = W (C) A ＜W (D) 条件不够，不能比拟 14. 1mol 理想气体从初态(T 1、p 1、V 1 )等温压缩到体积V 2, 外界对气体所作的功为[] (A) 121ln V V RT (B) 211ln V V RT (C) )(121V V p - (D) 1122V p V p -15. 如果∆W 表示气体等温压缩至给定体积所作的功, ∆Q 表示在此过程中气体吸收的热量, ∆A 表示气体绝热膨胀回到它原有体积所作的功, 则整个过程中气体能的变化为[] (A) ∆W ＋∆Q －∆A (B) ∆Q －∆W －∆A(C) ∆A －∆W －∆Q (D) ∆Q ＋∆A －∆W16. 理想气体能增量的表示式T C E V ∆=∆ν适用于[] (A) 等体过程 (B) 等压过程 (C) 绝热过程(D) 任何过程17. 刚性双原子分子气体的定压比热与定体比热之比在高温时为[] (A) 1.0 (B) 1.2 (C) 1.3 (D) 1.418. 公式R C C V p +=在什么条件下成立"[] (A) 气体的质量为1 kg (B) 气体的压强不太高(C) 气体的温度不太低 (D) 理想气体19. 同一种气体的定压摩尔热容大于定体摩尔热容, 其原因是[] (A) 膨胀系数不同 (B) 温度不同(C) 气体膨胀需要作功 (D) 分子引力不同20. 摩尔数一样的两种理想气体, 一种是单原子分子气体, 另一种是双原子分子气体, 从同一状态开场经等体升压到原来压强的两倍．在此过程中, 两气体[] (A) 从外界吸热和能的增量均一样(B) 从外界吸热和能的增量均不一样(C) 从外界吸热一样, 能的增量不一样(D) 从外界吸热不同, 能的增量一样21. 两气缸装有同样的理想气体, 初态一样．经等体过程后, 其中一缸气体的压强变为原来的两倍, 另一缸气体的温度也变为原来的两倍．在此过程中, 两气体从外界吸热[] (A) 一样 (B) 不一样, 前一种情况吸热多(C) 不一样, 后一种情况吸热较多 (D) 吸热多少无法判断22. 摩尔数一样的理想气体H 2和He, 从同一初态开场经等压膨胀到体积增大一倍时[] (A) H 2对外作的功大于He 对外作的功(B) H 2对外作的功小于He 对外作的功(C) H 2的吸热大于He 的吸热(D) H 2的吸热小于He 的吸热23. 摩尔数一样的两种理想气体, 一种是单原子分子, 另一种是双原子分子, 从同一状态开场经等压膨胀到原体积的两倍．在此过程中, 两气体[] (A) 对外作功和从外界吸热均一样(B) 对外作功和从外界吸热均不一样(C) 对外作功一样, 从外界吸热不同(D) 对外作功不同, 从外界吸热一样24. 摩尔数一样但分子自由度不同的两种理想气体从同一初态开场作等温膨胀, 假设膨胀后体积一样, 则两气体在此过程中[] (A) 对外作功一样, 吸热不同(B) 对外作功不同, 吸热一样(C) 对外作功和吸热均一样(D) 对外作功和吸热均不一样25. 两气缸装有同样的理想气体, 初始状态一样．等温膨胀后, 其中一气缸的体积膨胀为原来的两倍, 另一气缸气体的压强减小到原来的一半．在其变化过程中, 两气体对外作功[] (A) 一样(B) 不一样, 前一种情况作功较大(C) 不一样, 后一种情况作功较大 (D) 作功大小无法判断26. 理想气体由初状态( p 1、V 1、T 1〕绝热膨胀到末状态( p 2、V 2、T 2)，对外作的功为[] (A) )(12T T C MV -μ (B) )(12T T C Mp -μ(C) )(12T T C MV --μ (D) )(12T T C M p --μ27. 在273K 和一个1atm 下的单原子分子理想气体占有体积22.4升．将此气体绝热压缩至体积为16.8升, 需要作多少功"[] (A) 330 J (B) 680 J (C) 719 J (D) 223 J28. 一定量的理想气体分别经历了等压、等体和绝热过程后其能均由E 1变化到E 2．在上述三过程中, 气体的[] (A) 温度变化一样, 吸热一样 (B) 温度变化一样, 吸热不同(C) 温度变化不同, 吸热一样 (D) 温度变化不同, 吸热也不同29. 如果使系统从初态变到位于同一绝热线上的另一终态则[] (A) 系统的总能不变(B) 联结这两态有许多绝热路径(C) 联结这两态只可能有一个绝热路径(D) 由于没有热量的传递, 所以没有作功30. 一定量的理想气体, 从同一状态出发, 经绝热压缩和等温压缩到达一样体积时, 绝热压缩比等温压缩的终态压强[] (A) 较高 (B) 较低(C) 相等 (D) 无法比拟31. 一定质量的理想气体从*一状态经过压缩后, 体积减小为原来的一半, 这个过程可以是绝热、等温或等压过程．如果要使外界所作的机械功为最大, 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32. 视为理想气体的0.04 kg 的氦气(原子量为4), 温度由290K 升为300K ．假设在升温过程中对外膨胀作功831 J, 则此过程是[] (A) 等体过程 (B) 等压过程(C) 绝热过程(D) 等体过程和等压过程均可能33. 一定质量的理想气体经历了以下哪一个变化过程后, 它的能是增大的"[] (A) 等温压缩 (B) 等体降压(C) 等压压缩 (D) 等压膨胀34. 一定量的理想气体从初态),(T V 开场, 先绝热膨胀到体积为2V , 然后经等容过程使温度恢复到T , 最后经等温压缩到体积V ．在这个循环中, 气体必然[] (A) 能增加 (B) 能减少(C) 向外界放热 (D) 对外界作功35. 提高实际热机的效率, 下面几种设想中不可行的是[] (A) 采用摩尔热容量较大的气体作工作物质(B) 提高高温热源的温度(C) 使循环尽量接近卡诺循环(D) 力求减少热损失、摩擦等不可逆因素36. 在下面节约与开拓能源的几个设想中, 理论上可行的是[] (A) 在现有循环热机中进展技术改良, 使热机的循环效率达100%(B) 利用海面与海面下的海水温差进展热机循环作功(C) 从一个热源吸热, 不断作等温膨胀, 对外作功(D) 从一个热源吸热, 不断作绝热膨胀, 对外作功37. 以下说法中唯一正确的选项是[] (A) 任何热机的效率均可表示为吸Q A =η (B) 任何可逆热机的效率均可表示为高低T T -=1η (C) 一条等温线与一条绝热线可以相交两次(D) 两条绝热线与一条等温线可以构成一个循环38. 卡诺循环的特点是[] (A) 卡诺循环由两个等压过程和两个绝热过程组成(B) 完成一次卡诺循环必须有高温和低温两个热源(C) 卡诺循环的效率只与高温和低温热源的温度有关(D) 完成一次卡诺循环系统对外界作的净功一定大于039. 在功与热的转变过程中, 下面说法中正确的选项是[] (A) 可逆卡诺机的效率最高, 但恒小于1(B) 可逆卡诺机的效率最高, 可到达1(C) 功可以全部变为热量, 而热量不能全部变为功(D) 绝热过程对外作功, 系统的能必增加40. 两个恒温热源的温度分别为T 和t , 如果T ＞t , 则在这两个热源之间进展的卡诺循环热机的效率为 [] (A) t T T - (B) t t T - (C) T t T - (D) Tt T + 41. 对于热传递, 以下表达中正确的选项是[] (A) 热量不能从低温物体向高温物体传递(B) 热量从高温物体向低温物体传递是不可逆的(C) 热传递的不可逆性不同于热功转换的不可逆性(D) 理想气体等温膨胀时本身能不变, 所以该过程也不会传热42. 根据热力学第二定律可知, 以下说法中唯一正确的选项是[] (A) 功可以全部转换为热, 但热不能全部转换为功(B) 热量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) 不可逆过程就是不能沿相反方向进展的过程(D) 一切自发过程都是不可逆过程43. 根据热力学第二定律判断, 以下哪种说法是正确的[] (A) 热量能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) 功可以全部变为热, 但热不能全部变为功(C) 气体能够自由膨胀, 但不能自由压缩(D) 有规则运动的能量能够变为无规则运动的能量, 但无规则运动的能量不能变为有规则运动的能量44. 热力学第二定律说明:[] (A) 不可能从单一热源吸收热量使之全部变为有用功(B) 在一个可逆过程中, 工作物质净吸热等于对外作的功(C) 摩擦生热的过程是不可逆的(D) 热量不可能从温度低的物体传到温度高的物体45. "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作功．〞对此说法, 有以下几种评论, 哪一种是正确的"[] (A) 不违反热力学第一定律, 但违反热力学第二定律(B) 不违反热力学第二定律, 但违反热力学第一定律(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46. 有人设计了一台卡诺热机(可逆的)．每循环一次可从400K 的高温热源吸收1800J 的热量, 向300K 的低温热源放热800J, 同时对外作功1000J ．这样的设计是[] (A) 可以的, 符合热力学第一定律(B) 可以的, 符合热力学第二定律(C) 不行的, 卡诺循环所作的功不能大于向低温热源放出的热量(D) 不行的, 这个热机的效率超过了理论值47. 1mol 的单原子分子理想气体从状态A 变为状态B, 如果变化过程不知道, 但A 、B 两态的压强、温度、体积都知道, 则可求出[] (A) 气体所作的功 (B) 气体能的变化(C) 气体传给外界的热量 (D) 气体的质量48. 如果卡诺热机的循环曲线所包围的面积从图中的abcda 增大为da c b a ''，则循环abcda 与da c b a ''所作的功和热机效率变化情况是：[] (A) 净功增大，效率提高(B) 净功增大，效率降低(C) 净功和效率都不变(D) 净功增大，效率不变49. 用两种方法： 使高温热源的温度T 1升高△T ；使低温热源的温度T 2降低同样的△T 值；分别可使卡诺循环的效率升高1η∆和 2η∆，两者相比：[] (A)1η∆>2η∆(B) 2η∆>1η∆(C)1η∆＝2η∆ (D) 无法确定哪个大50. 下面所列四图分别表示*人设想的理想气体的四个循环过程，请选出其中一个在理论上可能实现的循环过程的图的符号．[]51. 在T9-1-51图中，I c II 为理想气体绝热过程，I a II和I b II 是任意过程．此两任意过程中气体作功与吸收热量的情况是:[] (A) I a II 过程放热，作负功；I b II 过程放热，作负功 (B) I a II 过程吸热，作负功；I b II 过程放热，作负功(C) I a II 过程吸热，作正功；I b II 过程吸热，作负功 (D) I a II 过程放热，作正功；I b II 过程吸热，作正功52. 给定理想气体，从标准状态(p 0,V 0,T 0)开场作绝热膨胀，体积增大到3倍．膨胀后温度T 、压强p 与标准状态时T 0、p 0之关系为(γ 为比热比) [] (A) 01)31(T T -=γ, 0)31(p p γ=(B) 0)31(T T γ=,01)31(p p -=γ (C) 0)31(T T γ-=,01)31(p p -=γ (D) 01)31(T T -=γ,0)31(p p γ-= 53.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)1(12T 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)1(12T 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54.*理想气体分别进展了如T9-1-54图所示的两个卡诺循环：I(abcda )和II(a'b'c'd'a')，且两个循环曲线所围面积相等．设循环I 的效率为η，每次循环在高温热源处吸的热量为Q ，循环II 的效率为η'，每次循环在高温热源处吸的热量为Q '，则 [] (A) Q Q '<'<,ηη(B) Q Q '>'<,ηη (C) Q Q '<'>,ηη (D) Q Q '>'>,ηη 55.两个完全一样的气缸盛有同种气体，设其初始状态一样．今使它们分别作绝热压缩至一样的体积，其中气缸1的压缩过程是非准静态过程，而气缸2的压缩过程则是准静态过程．比拟这两种情况的温度变化：[] (A) 气缸1和气缸2气体的温度变化一样T9-1-51图T9-1-54图(B) 气缸1的气体较气缸2的气体的温度变化大(C) 气缸1的气体较气缸2的气体的温度变化小(D) 气缸1和气缸2的气体的温度无变化二、填空题1. 不等量的氢气和氦气从一样的初态作等压膨胀, 体积变为原来的两倍．在这过程中, 氢气和氦气对外作的功之比为．2. 1mol 的单原子分子理想气体, 在1atm 的恒定压力下从273K 加热到373K, 气体的能改变了．3. 各为1摩尔的氢气和氦气, 从同一状态(p ,V )开场作等温膨胀．假设氢气膨胀后体积变为2V , 氦气膨胀后压强变为2p , 则氢气和氦气从外界吸收的热量之比为． 4. 两个一样的容器, 一个装氢气, 一个装氦气(均视为刚性分子理想气体)，开场时它们的压强和温度都相等．现将6J 热量传给氦气, 使之温度升高．假设使氢气也升高同样的温度, 则应向氢气传递的热量为．5. 1摩尔的单原子分子理想气体, 在1个大气压的恒定压力作用下从273K 加热到373K, 此过程中气体作的功为．6. 273K 和一个1atm 下的单原子分子理想气体占有体积22.4升．此气体等温压缩至体积为16.8升的过程中需作的功为．7. 一定量气体作卡诺循环, 在一个循环中, 从热源吸热1000 J, 对外作功300 J ．假设冷凝器的温度为7︒C, 则热源的温度为．8. 理想气体卡诺循环过程的两条绝热线下的面积大小(图中阴影局部)分别为1S 和2S ，则二者的大小关系是．9. 一卡诺机(可逆的)，低温热源的温度为C 27 ，热机效率为40%，其高温热源温度为K ．今欲将该热机效率提高到50%，假设低温热源保持不变，则高温热源的温度应增加K ．10. 一个作可逆卡诺循环的热机，其效率为η，它的逆过程的致冷系数212T T T w -=，则η与w 的关系为．T9-2-8图11. 1mol 理想气体(设V P C C =γ为)的循环过程如T －V 图所示，其中CA 为绝热过程，A 点状态参量(11,V T )，和B 点的状态参量(21,V T )为．则C 点的状态参量为：=C V ，=C T ，=C p ．12. 一定量的理想气体，从A 状态),2(11V p 经历如T9-2-12图所示的直线过程变到B 状态),(11V p ，则AB 过程中系统作功___________, 能改变△E ＝_________________．13. 质量为M 、温度为0T 的氦气装在绝热的容积为V 的封闭容器中，容器一速率v 作匀速直线运动．当容器突然停顿后，定向运动的动能全部转化为分子热运动的动能，平衡后氦气的温度增大量为．14. 有ν摩尔理想气体，作如T9-2-14图所示的循环过程abca ，其中acb 为半圆弧，b －a 为等压过程，a c p p 2=，在此循环过程中气体净吸热量为Q νC p )(a b T T -〔填入：> , <或＝〕． 15. 一定量的理想气体经历acb 过程时吸热550 J ．则经历acbea 过程时，吸热为．16. 一定量理想气体，从同一状态开场使其体积由V 1膨胀到2V 1，分别经历以下三种过程： 等压过程； 等温过程；●绝热过程．其中：__________过程气体对外作功最多；____________过程气体能增加最多；__________过程气体吸收的热量最多．17. 一定量的理想气体，从状态a 出发，分别经历等压、等温、绝热三种过程由体积V 1膨胀到体积V 2，试在T9-2-17图中示意地画出这三种过程的p －V 图曲线．在上述三种过程中：(1) 气体的能增加的是__________过程；T 12T T9-2-11图2p 11 T9-2-12图p p T9-2-14图533m 10-T9-2-15图1 2(2) 气体的能减少的是__________过程．18. 如T9-2-18图所示，图中两局部的面积分别为S 1和S 2．如果气体的膨胀过程为a →1→b ，则气体对外做功W ＝________；如果气体进展a →1→b →2→a 的循环过程，则它对外做功W ＝_______________．19. 如T9-2-19图所示，一定量的理想气体经历cb a →→过程，在此过程中气体从外界吸收热量Q ，系统能变化E ∆．则Q和E ∆ >0或<0或= 0的情况是：Q _________， ∆E __________．20. 将热量Q 传给一定量的理想气体，(1) 假设气体的体积不变，则其热量转化为；(2) 假设气体的温度不变，则其热量转化为；(3) 假设气体的压强不变，则其热量转化为．21. 一能量为1012 eV 的宇宙射线粒子，射入一氖管中，氖管充有 0.1 mol 的氖气，假设宇宙射线粒子的能量全部被氖气分子所吸收，则氖气温度升高了_________________K ．(1 eV ＝1.60×10-19J ，普适气体常量R ＝8.31 J/(mol ⋅K)〕22. 有一卡诺热机，用29kg 空气作为工作物质，工作在27℃的高温热源与-73℃的低温热源之间，此热机的效率η＝______________．假设在等温膨胀的过程中气缸体积增大到2.718倍，则此热机每一循环所作的功为_________________．(空气的摩尔质量为29×10-3 kg ⋅mol -1，普适气体常量R ＝8.3111K mol J --⋅⋅) 23. 一气体分子的质量可以根据该气体的定体比热来计算．氩气的定体比热c V=0.314 k J ·kg -1·K -1，则氩原子的质量m =__________．三、计算题1. 1 mol 刚性双原子分子的理想气体，开场时处于Pa 1001.151⨯=p 、331m 10-=V 的状态，然后经图示直线过程I 变到Pa 1004.452⨯=p 、332m 102-⨯=V 的状态．后又经过方程为C pV=21〔常量〕的过程II 变到压强Pa 1001.1513⨯==p p 的状态．求： (1) 在过程I 中气体吸的热量;(2) 整个过程气体吸的热量．1p VT9-3-1图T9-2-19图2. 1 mol 的理想气体，完成了由两个等容过程和两个等压过程构成的循环过程〔如T9-3-2图〕，状态1的温度为1T ，状态3的温度为3T ，且状态2和4在同一等温线上．试求气体在这一循环过程中作的功．3. 一卡诺热机(可逆的)，当高温热源的温度为C 127 、低温热源温度为C 27 时，其每次循环对外作净功8000J ．今维持低温热源的温度不变，提高高温热源的温度，使其每次循环对外作净功10000J ．假设两个卡诺循环都工作在一样的两条绝热线之间，试求：(1) 第二个循环热机的效率；(2) 第二个循环的高温热源的温度．4. *种单原子分子的理想气体作卡诺循环，循环效率%20=η，试问气体在绝热膨胀时，气体体积增大到原来的几倍"5. 1mol 双原子分子理想气体作如T9-3-5图所示的可逆循环过程，其中1－2为直线，2－3为绝热线，3－1为等温线．13128,2V V T T ==，试求：(1) 各过程的功，能增量和传递的热量；(用1T 和常数表示)(2) 此循环的效率η．(注：循环效率1Q A =η，A 为每一循环过程气体对外所作的功，1Q 为每一循环过程气体吸收的热量)6. 如T9-3-6图所示，一金属圆筒中盛有1 mol 刚性双原子分子的理想气体，用可动活塞封住，圆筒浸在冰水混合物中．迅速推动活塞，使气体从标准状态(活塞位置I)压缩到体积为原来一半的状态(活塞位置II)，然后维持活塞不动，待气体温度下降至0℃，再让活塞缓慢上升到位置I ，完成一次循环． (1) 试在p －V 图上画出相应的理想循环曲线； (2) 假设作100 次循环放出的总热量全部用来熔解冰，则有多少冰被熔化"(冰的熔解热=λ 3.35×105 J ·kg －1，普适气体常量 R =8.31J ·mol－1·K －1)7. 比热容比=γ 1.40的理想气体，进展如T9-3-7图所示的abca 循环，状态a 的温度为300 K ． (1) 求状态b 、c 的温度； (2) 计算各过程中气体所吸收的热量、气体所作的功和气体能的增量;T9-3-2图123 T9-3-5图T9-3-6图T9-3-7)3(3) 求循环效率．8. 一台冰箱工作时，其冷冻室中的温度为-10℃，室温为15℃．假设按理想卡诺致冷循环计算，则此致冷机每消耗J 102的功，可以从冷冻室中吸出多少热量"9. 一可逆卡诺热机低温热源的温度为7.0℃，效率为40%；假设要将其效率提高50%，则高温热源温度需提高几度"10. 绝热容器中有一定量的气体，初始压强和体积分别为0p 和0V ．用一根通有电流的电阻丝对它加热(设电阻不随温度改变)．在加热的电流和时间都一样的条件下，第一次保持体积0V 不变，压强变为1p ；第二次保持压强0p 不变，而体积变为1V ．不计电阻丝的热容量，求该气体的比热容比．11.空气中的声速的表达式为u =，其中ρ是气体密度，κ是体弹性模量，满足关系式V p Vκ∆∆=-．就以下两种情况计算其声速： (1)假定声波传播时空气的压缩和膨胀过程是一个等温过程(即等温声速模型，亦称为牛顿模型)；(2)假定声波传播时空气的压缩和膨胀过程是一个绝热过程(即绝热声速模型)；比拟这两个结果你得出什么结论"〔设空气中只有氮气〕12. *热机循环从高温热源获得热量Q H ，并把热量Q L 排给低温热源．设高、低温热源的温度分别为T H =2000K 和T L =300K ，试确定在以下条件下热机是可逆、不可逆或不可能存在的．(1) Q H =1000J ，A =900J ；(2) Q H =2000J ，Q L =300J ；(3) A =1500J ，Q L =500J ．13. 研究动力循环和制冷循环是热力学的重要应用之一．燃机以气缸燃烧的气体为工质．对于四冲程火花塞点燃式汽油发动机来说，它的理想循环是定体加热循环，称为奥托循环〔Otto cycle 〕．而对于四冲程压燃式柴油机来说，它的理想循环是定压加热循环，称为狄塞耳循环〔Diesel cycle 〕．如T9-3-13图所示，往复式燃机的奥托循环经历了以下四个冲程：〔1〕吸气冲程〔0→1〕：当活塞由上止点T 向下止点B运时，进气阀翻开，在大气压力下吸入汽油蒸气和空气的混合气体．〔2〕压缩冲程：进气阀关闭，活塞向左运行，混合气体被绝热压缩〔1→2〕；活塞移动T 点时，混合气体被电火花点燃迅速燃烧，可以认为是定体加热过程〔2→3〕，吸收热量1Q ．〔3〕动力冲程：燃烧气体绝热膨胀，推动活塞对外作功〔3→4〕；然后，气体在定体条件下降压〔4→1〕，放出热量2Q ．〔4〕排气冲程：活塞向左运行，剩余气体从排气阀排出．假定燃机中T9-3-13图V的工质是理想气体并保持定量，试求上述奥托循环1→2→3→4→1的效率η．14. 绝热壁包围的气缸被一绝热的活塞分成A ，B 两室，活塞在气缸可无摩擦自由滑动，每室部有1摩尔的理想气体，定容热容量R c V 25=．开场时，气体都处在平衡态),,(000T V p ．现在对A 室加热，直到A 中压强变为20p 为止．(1) 加热完毕后，B 室中气体的温度和体积"(2) 求加热之后，A 、B 室中气体的体积和温度;(3) 在这过程中A 室中的气体作了多少功"(4) 加热器传给A 室的热量多少" 15. 如T9-3-15图所示，器壁与活塞均绝热的容器中间被一隔板等分为两局部，其中右边贮有1摩尔处于标准状态的氦气(可视为理想气体)，左边为真空．现先把隔板拉开，待气体平衡后，再缓慢向右推动活塞，把气体压缩到原来的体积．求氦气的温度改变量． 16.如T9-3-15图所示，一固定绝热隔板将*种理想气体分成A 、B两局部，B 的外侧是可动活塞．开场时A 、B 两局部的温度T 、体积V 、压强p 均一样，并与大气压强相平衡．现对A 、B 两局部气体缓慢地加热，当对A 和B 给予相等的热量Q 以后，A 室中气体的温度升高度数与B 室中气体的温度升高度数之比为7:5． (1) 求该气体的定体摩尔热容C V 和定压摩尔热容C p ；(2) B 室中气体吸收的热量有百分之几用于对外作功？ 17.有两个全同的物体，其能为(u CT C =为常数)，初始时两物体的温度分别为21T T 、．现以两物体分别为高、低温热源驱动一卡诺热机运行，最后两物体到达一共同温度f T ．求(1)f T ；(2)求卡诺热机所作的功．18. 温度为25℃、压强为1atm 的1mol 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) 假假设气体经绝热过程体积膨胀为原来的3倍，则气体对外作的功又是多少"19. 图T9-3-19为一循环过程的T -V 曲线．该循环的工质为mol μ的理想气体，其中V C 和γ均且为常量．a 点的温度为1T ，体积为V 1，b 点的体积为V 2，ca 为绝热过程．求：(1)c 点的温度；(2)循环的效率． 20. 设一动力暖气装置由一台卡诺热机和一台卡诺致冷机组合而成．热机靠燃烧时释放的热量工作并向暖气系统中的水放热；同时，热机带动致冷机．致冷机自天然蓄水池中吸热，也向暖气系统放热．假定热机锅炉的温度为C 2101=t ，天然蓄水池中水的温度为C 152 =t ，暖气系统的温度为C 603 =t ，热机从燃料燃烧时获得热量2.1×107J ，计算暖气系统所得热量．T9-3-15图 He 空真 T9-3-17图A BT9-3-19图。
热力学基础选择题
《热力学基础》选择题1.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) 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) 凡有摩擦的过程,一定是不可逆过程．以上四种判断，其中正确的是(A) (1)、(2)、(3)．(B) (1)、(2)、(4)．(C)(2)、(4)．(D)(1)、(4)．［ D ］2.在下列各种说法(1) 平衡过程就是无摩擦力作用的过程．(2) 平衡过程一定是可逆过程．(3) 平衡过程是无限多个连续变化的平衡态的连接．(4) 平衡过程在p－V图上可用一连续曲线表示．中，哪些是正确的？(A) (1)、(2)．(B) (3)、(4)．(C) (2)、(3)、(4)．(D) (1)、(2)、(3)、(4)．［ B ］3.设有下列过程：(1) 用活塞缓慢地压缩绝热容器中的理想气体．(设活塞与器壁无摩擦)(2) 用缓慢地旋转的叶片使绝热容器中的水温上升．(3) 一滴墨水在水杯中缓慢弥散开．(4) 一个不受空气阻力及其它摩擦力作用的单摆的摆动．其中是可逆过程的为(A) (1)、(2)、(4)．(B) (1)、(2)、(3)．(C) (1)、(3)、(4)．(D) (1)、(4)．［ D ］4在下列说法(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．中，哪些是正确的？(A) (1)、(4)．(B) (2)、(3)．(C) (1)、(2)、(3)、(4)．(D) (1)、(3)．［ A ］.5. 气体在状态变化过程中，可以保持体积不变或保持压强不变，这两种过程(A) 一定都是平衡过程．(B) 不一定是平衡过程．(C) 前者是平衡过程，后者不是平衡过程．(D) 后者是平衡过程，前者不是平衡过程． ［ B ］6. 关于可逆过程和不可逆过程有以下几种说法：(1) 可逆过程一定是平衡过程．(2) 平衡过程一定是可逆过程．(3) 不可逆过程发生后一定找不到另一过程使系统和外界同时复原．(4) 非平衡过程一定是不可逆过程．以上说法，正确的是：(A) (1)、(2)、(3). (B) (2)、(3)、(4).(C) (1)、(3)、(4). (D) (1)、(2)、(3) 、(4). ［ C ］7. 一定量的理想气体，开始时处于压强，体积，温度分别为p 1，V 1，T 1的平衡态，后来变到压强，体积，温度分别为p 2，V 2，T 2的终态．若已知V 2 >V 1，且T 2 =T 1，则以下各种说法中正确的是：(A) 不论经历的是什么过程，气体对外净作的功一定为正值．(B) 不论经历的是什么过程，气体从外界净吸的热一定为正值．(C) 若气体从始态变到终态经历的是等温过程，则气体吸收的热量最少．(D) 如果不给定气体所经历的是什么过程，则气体在过程中对外净作功和从外界净吸热的正负皆无法判断． ［ D ］8. 如图所示，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。
可逆过程和准静态过程
pA = F cosα + pb A ( f = 0)
准静态的也是可逆 。 可逆的 可逆
所以
pA > F cosα + pb A + f
pA = F cosα + pb A + f
非准静态过程 准静态过程，不可逆
pA = F cosα + pb A ( f = 0) 准静态过程，可逆过程
运动无摩擦，传热无温差的准平衡过程是可逆过程 运动无摩擦，传热无温差的准平衡过程是可逆过程。
1
如果系统经历了一个过程后，可沿原过程的 路线反向进行，回复到原状态，而且不在外界留 不在外界留 下任何影响，则该过程称为可逆过程 可逆过程。在外界的 下任何影响 可逆过程 作用下系统都可循原途径的反向回到原状态，所 以系统是否经历了一个可逆过程的关键并不在于 其是否能恢复到原状态，而在于是否系统在回复 到原状态的同时不给外界留下任何影响。
2
pA > F cosα + pb A + f 过程在有限压差作用 下进行，是非准静态过程 是非准静态过程。 是非准静态过程 pA = F cosα + pb A + f 过程为准静态过程但 准静态过程但 准静态过程 不可逆。因气体膨胀作功除用于排斥大气作功和 不可逆 克服摩擦耗功，其余部分转变为动能储存于飞轮 内。利用飞轮积储的动能可使活塞返行，但摩擦 使活塞不能返回到原位置，借助于外力可推动活 塞回到原位，这就在外界留下影响，因此过程是 准静态的但不可逆。
在外界的作用下系统都可循原途径的反向回到原状态作用下系统都可循原途径的反向回到原状态所以系统是否经历了一个可逆过程的关键并不在于其是否能恢复到原状态而在于是否系统在回复到原状态的同时不给外界留下任何影响
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过程是指系统从一个平衡状态向另一个平 过程 衡状态变化时经历的全部状态的总合。 若系统从一个平衡状态连续经过无数个中 间的平衡状态过渡到另一个平衡状态，即过程 中系统偏离平衡状态无限小并且随时恢复平衡 状态，这样的过程称为准平衡过程 准静态过 准平衡过程或准静态过 准平衡过程 程。气态系统进行准平衡过程的条件是促使系 统平衡被破坏的压力差及温度差为无限小，过 程进行的时间非常长。准静态过程的着眼点是 系统内部平衡。
2
pA > F cosα + pb A + f 过程在有限压差作用 下进行，是非准静态过程 是非准静态过程。 是非准静态过程 pA = F cosα + pb A + f 过程为准静态过程但 准静态过程但 准静态过程 不可逆。因气体膨胀作功除用于排斥大气作功和 不可逆 克服摩擦耗功，其余部分转变为动能储存于飞轮 内。利用飞轮积储的动能可使活塞返行，但摩擦 使活塞不能返回到原位置，借助于外力可推动活 塞回到原位，这就在外界留下影响，因此过程是 准静态的但不可逆。
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pA = F cosα + pb A ( f = 0)
准静态的也是可逆 。 可逆的 可逆
所以
pA > F cosα + pb A + f
pA = F cosα + pb A + f
非准静态过程 准静态过程，不可逆
pA = F cosα + pb A ( f = 0) 准静态过程，可逆过程
运动无摩擦，传热无温差的准平衡过程是可逆过程 运动无摩擦，传热无温差的准平衡过程是可逆过程。
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如果系统经历了一个过程后，可沿原过程的 线反向进行，回复到原状态，而且不在外界留 不在外界留 下任何影响，则该过程称为可逆过程 可逆过程。在外界的 下任何影响 可逆过程 作用下系统都可循原途径的反向回到原状态，所 以系统是否经历了一个可逆过程的关键并不在于 其是否能恢复到原状态，而在于是否系统在回复 到原状态的同时不给外界留下任何影响。