05、2003热力学试题、答案1(本)
热力学习题答案
热力学习题答案Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】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0A。
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，系统对外做的功系统吸收的热量 )(12T T C M MQ 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。
热力学习题及答案
四.计算题 1. 1mol 理想气体(CV,m=2.5R)在300K,101kPa下恒熵压缩 到4×101kPa，再恒容升温到500K，最后恒压降温至 400K,求整个过程的W、ΔS、ΔA及 ΔG。 已知Sm(300K)=20J· K-1mol-1
ΔS1=0 T ΔV=0 T =500K Δp=0 T1=300K 2 3 P1=101.3kPa P2=405.3kPa P3 T4=400K P4= P3
9．一定量的理想气体，经如图所示的循环过程，A→B 为等温过程，B→C等压过程，C→A为绝热过程，那么 曲边梯形ACca的面积表示的功等于：（C）
(A) B→C的内能变化 ； (B) A→B的内能变化 ； (C) C→A的内能变化 (D) C→B的内能变化 10.常压下 —10℃ H2O(l)变成—10℃的冰，该过程中
ΔU1=ΔU2,ΔH1=ΔH2,ΔG1=ΔG2
2.封闭系统，W’=0时，下列过程中ΔU、 ΔH、 ΔS、 ΔA、 ΔG何者必为零。 ΔU a.绝热密闭刚性容器中进行的化学反应过程＿＿＿＿＿ ΔG b.某物质的恒温、恒压可逆相变过程＿＿＿＿＿＿＿ c.系统所经历的任一不可逆循环过程＿＿＿＿＿＿＿ 全部
13
S 3
T4
C p ,m
T3
p3 T4 2 30 ln 10 T4 T3 R ln J mol 1 K 1 T3 p4 5.730J mol 1 K 1
p3 dT R ln T p4
Δ S m= Δ S1 +Δ S2+ Δ S3=128.06J· mol-1K-1 S4= Smθ(g,380K)+ΔS(pθ →p4) = Sm θ(g,380K) +Rln(pθ /p4)=180.00J· mol-1K-1 S1=S4-Δ Sm =51.91J· mol-1K-1
第01章热力学基本定律习题及答案
第01章热力学基本定律习题及答案第01章热力学基本定律习题及答案第一章热力学基本定律习题及答案§ 1. 1 （P10）1.“任何系统无体积变化的过程就一定不做功。
”这句话对吗？为什么？解：不对。
体系和环境之间以功的形式交换的能量有多种，除体积功之外还有非体积功，如电功、表面功等。
2. “凡是系统的温度下降就一定放热给环境，而温度不变时则系统既不吸热也不放热。
”这结论正确吗？举例说明。
答：“凡是系统的温度下降就一定放热给环境”不对：体系温度下降可使内能降低而不放热，但能量可以多种方式和环境交换，除传热以外，还可对外做功，例如，绝热容器中理想气体的膨胀过程，温度下降释放的能量，没有传给环境，而是转换为对外做的体积功。
“温度不变时则系统既不吸热也不放热”也不对：等温等压相变过程，温度不变，但需要吸热(或放热),如P?、373.15K下，水变成同温同压的水蒸气的汽化过程，温度不变，但需要吸热。
3. 在一绝热容器中，其中浸有电热丝，通电加热。
将不同对象看作系统，则上述加热过程的Q或W大于、小于还是等于零？（讲解时配以图示）解：（1）以电热丝为系统：Q<0，W>0（2）以水为系统：Q>0，W=0（忽略水的体积变化）（3）以容器内所有物质为系统：Q=0，W>0（4）以容器内物质及一切有影响部分为系统：Q=0，W=0（视为孤立系统）4. 在等压的条件下，将1mol理想气体加热使其温度升高1K，试证明所做功的数值为R。
解：理想气体等压过程：W = p(V2 -V1) = pV2 -PV1= RT2 -RT1= R(T2 -T1) = R5. 1mol 理想气体，初态体积为25dm 3, 温度为373.2K ，试计算分别通过下列四个不同过程，等温膨胀到终态体积100dm 3时，系统对环境作的体积功。
（1）向真空膨胀。
（2）可逆膨胀。
（3）先在外压等于体积50 dm 3时气体的平衡压力下，使气体膨胀到50 dm 3，然后再在外压等于体积为100dm 3时气体的平衡压力下，使气体膨胀到终态。
高中热力学考试题及答案
高中热力学考试题及答案一、选择题（每题3分，共30分）1. 热力学第一定律表明能量守恒，下列哪项描述是错误的？A. 能量既不能被创造，也不能被消灭B. 能量可以从一种形式转化为另一种形式C. 能量可以在一个封闭系统中自由流动D. 能量转化和转移过程中总量保持不变答案：C2. 以下哪种物质的状态变化过程不涉及相变？A. 水的沸腾B. 冰的融化C. 气体的压缩D. 液体的蒸发答案：C3. 理想气体状态方程为PV=nRT，其中R是？A. 气体常数B. 普朗克常数C. 相对原子质量D. 阿伏伽德罗常数答案：A4. 根据热力学第二定律，下列哪项描述是正确的？A. 热量可以从低温物体自发地流向高温物体B. 热量不能从低温物体自发地流向高温物体C. 所有自发过程都是熵增过程D. 所有自发过程都是熵减过程答案：C5. 熵是一个状态函数，其物理意义是？A. 系统混乱度的度量B. 系统能量的度量C. 系统压力的度量D. 系统体积的度量答案：A6. 以下哪种情况下，系统的熵会增加？A. 冰块融化成水B. 气体压缩成液体C. 气体膨胀D. 液体蒸发答案：A7. 热力学第三定律表明，当温度趋近于绝对零度时，完美晶体的熵值趋近于？A. 0B. 1C. 负无穷D. 正无穷答案：A8. 以下哪种过程是可逆过程？A. 气体迅速膨胀B. 气体缓慢膨胀C. 液体沸腾D. 固体融化答案：B9. 以下哪种情况下，系统的吉布斯自由能（G）会减少？A. 系统在恒温恒压下自发进行的过程B. 系统在恒温恒压下非自发进行的过程C. 系统在恒温恒容下自发进行的过程D. 系统在恒温恒容下非自发进行的过程答案：A10. 以下哪种物质的比热容最大？A. 气体B. 液体C. 固体D. 等离子体答案：D二、填空题（每题2分，共20分）11. 热力学第一定律的数学表达式是：△U = Q + _______。
答案：W12. 理想气体的内能仅与温度有关，与体积和压力无关，这是因为理想气体分子间没有_______。
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：m29.178981.91001.02m02.1100081.91001.0166=⨯⨯=∆=⨯⨯=∆=∆∴∆=酒精水）（）即（h h gP h h g P gg ρρ1-3 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 PHg O H 178.080665.98503224.1335207552b =⨯+⨯+=++=）（图1-3 图1-41-4 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mmHgP 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：mmHgP P P mmHgPa h g P v b o v 1135.7391050062.78.7847452801001972.18.784 8.81784.930sin 2.0800131=⨯⨯-=-==⨯⨯=⨯⨯⨯=∆=--绝）（）（ρ1-7 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：kgkJ pV U MPaP /8.304803347.01080665.91868.46.806h 280665.91080665.9100134=⨯⨯-⨯=-==⨯⨯=）（）（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 0o和C 010o ，而华氏温标则相应地取为F o 32和F o 212。
工程热力学习题集及答案(1)
工程热力学习题集及答案一、填空题1．能源按使用程度和技术可分为 常规 能源和 新 能源。
2．孤立系是与外界无任何 能量 和 物质 交换的热力系。
3．单位质量的广延量参数具有 强度量 参数的性质，称为比参数。
4．测得容器的真空度48V p KPa =，大气压力MPa p b 102.0=，则容器内的绝对压力为 54kpa 。
5．只有 准平衡 过程且过程中无任何 耗散 效应的过程是可逆过程。
6．饱和水线和饱和蒸汽线将压容图和温熵图分成三个区域，位于三区和二线上的水和水蒸气呈现五种状态：未饱和水 饱和水 湿蒸气、 干饱和蒸汽 和 过热蒸汽 。
7．在湿空气温度一定条件下，露点温度越高说明湿空气中水蒸气分压力越 高 、水蒸气含量越 多 ，湿空气越潮湿。
（填高、低和多、少）8．克劳修斯积分/Q T δ⎰ 等于零 为可逆循环。
9．熵流是由 与外界热交换 引起的。
10．多原子理想气体的定值比热容V c = g 72R 。
11．能源按其有无加工、转换可分为 一次 能源和 二次 能源。
12．绝热系是与外界无 热量 交换的热力系。
13．状态公理指出，对于简单可压缩系，只要给定 两 个相互独立的状态参数就可以确定它的平衡状态。
14．测得容器的表压力75g p KPa =，大气压力MPa p b 098.0=，则容器内的绝对压力为 173a KP 。
15．如果系统完成某一热力过程后，再沿原来路径逆向进行时，能使系统和外界都返回原来状态而不留下任何变化，则这一过程称为可逆过程。
16．卡诺循环是由两个 定温 和两个 绝热可逆 过程所构成。
17．相对湿度越 小 ，湿空气越干燥，吸收水分的能力越 大 。
（填大、小）18．克劳修斯积分/Q T δ⎰ 小于零 为不可逆循环。
19．熵产是由 不可逆因素 引起的。
20．双原子理想气体的定值比热容p c = 72g R 。
21．基本热力学状态参数有：（ 压力）、（温度 ）、（体积）。
22．理想气体的热力学能是温度的（单值 ）函数。
（完整版）《物理化学》第二章热力学第一定律练习题（含答案）
（完整版）《物理化学》第⼆章热⼒学第⼀定律练习题（含答案）第⼆章练习题⼀、填空题1、根据体系和环境之间能量和物质的交换情况，可将体系分成、、。
2、强度性质表现体系的特征，与物质的数量⽆关。
容量性质表现体系的特征，与物质的数量有关，具有性。
3、热⼒学平衡状态同时达到四种平衡，分别是、、、。
4、体系状态发⽣变化的称为过程。
常见的过程有、、、、。
5、从统计热⼒学观点看，功的微观本质是，热的微观本质是。
6、⽓体各真空膨胀膨胀功W= 07、在绝热钢瓶中化学反应△U= 08、焓的定义式为。
⼆、判断题（说法对否）：1、当体系的状态⼀定时，所有的状态函数都有⼀定的数值。
（√）2、当体系的状态发⽣变化时，所有的状态函数的数值也随之发⽣变化。
（χ）3．因= ΔH， = ΔU，所以与都是状态函数。
（χ）4、封闭系统在压⼒恒定的过程中吸收的热等于该系统的焓。
（χ）错。
只有封闭系统不做⾮膨胀功等压过程ΔH=Q P5、状态给定后，状态函数就有定值；状态函数确定后，状态也就确定了。
（√）6、热⼒学过程中W的值应由具体过程决定( √ )7、1mol理想⽓体从同⼀始态经过不同的循环途径后回到初始状态，其热⼒学能不变。
( √ )三、单选题1、体系的下列各组物理量中都是状态函数的是（ C ）A 、T、P、V、QB 、m、W、P、HC、T、P、V、n、D、T、P、U、W2、对于内能是体系的单值函数概念，错误理解是（ C ）A体系处于⼀定的状态，具有⼀定的内能B对应于某⼀状态，内能只能有⼀数值不能有两个以上的数值C状态发⽣变化，内能也⼀定跟着变化D对应于⼀个内能值，可以有多个状态3下列叙述中不具有状态函数特征的是（D ）A体系状态确定后，状态函数的值也确定B体系变化时，状态函数的改变值只由体系的始终态决定C经循环过程，状态函数的值不变D状态函数均有加和性4、下列叙述中正确的是（ A ）A物体温度越⾼，说明其内能越⼤B物体温度越⾼，说明其所含热量越多C凡体系温度升⾼，就肯定是它吸收了热D凡体系温度不变，说明它既不吸热也不放热5、下列哪⼀种说法错误（ D ）A焓是定义的⼀种具有能量量纲的热⼒学量B只有在某些特定条件下，焓变△H才与体系吸热相等C焓是状态函数D焓是体系能与环境能进⾏热交换的能量6、热⼒学第⼀定律仅适⽤于什么途径（A）A同⼀过程的任何途径B同⼀过程的可逆途径C同⼀过程的不可逆途径D不同过程的任何途径7. 如图，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，可以看作封闭系统的是（A）(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。
南京工业大学2004-2005学年第二学期《化工热力学》期末考试卷及答案(A卷)
南京工业大学《化工热力学》2004一2005学年第二学期期末考试试卷（A卷）班级姓名学号成绩一、单项选择题(每题1分，共20分)1.关于化工热力学研究内容，下列说法中不正确的是( )A.判断新工艺的可行性。
B.化工过程能量分析。
C.反应速率预测。
D.相平衡研究2.当压力趋于零时，1mol 气体的压力与体积乘积(PV)趋于( ):A.零B.无限大C.某一常数D. RT3.偏心因子a表示的是非球形分子与简单的球形分子在形状和极性方面的偏离程度。
非球形分子的偏心因子ω一般为( )A. 0B.0<ω<1C.>1D.14.无论什么过程，按热力学第二定律，体系熵变( )A.20B.=0C.<0D.上述情况都有可能5.气体经过稳流绝热过程，外界对其作功，如忽略动能和位能变化，无摩擦损失，则此过程气体焓值( )A.增加B. 减少C.不变D. 不能确定6.一封闭体系经过一变化, 体系从300K恒温水浴吸收热量6000kJ，, 体系熵增22kJ/K，则此过程是( )。
A.可逆的B.不可逆的C.不可能的7.同一热机在夏天的热机效率比在冬天的热机效率( )A.相同B.低C.高D.不一定8.体系从同- -初态到同一终态，经历二个不同过程，一为可逆过程，一为不可逆过程，此二过程环境熵变存在( )。
9对1mol符合P= RT/(V-b)状态方程的气体，应是( )A.R/VB.RC. –R/PD.R/T10.作为朗肯循环改进的回热循环是从汽轮机(即蒸汽透平机)中抽出部分蒸汽去( )A.锅炉加热锅炉进水B.回热加热器加热锅炉进水C.冷凝器加热冷凝水D.过热器再加热11.关于做功和加热本领的描述，不正确的是( )A压力相同，过热蒸汽的做功本领比饱和燕汽大。
B温度相同，高压蒸汽的作功本领比低压蒸汽强。
C温度相同，高压蒸汽的加热能比低压藏汽强。
D放出的热相同，高温高压湖汽的作功本领比低温低压器汽的大。
12.等温等压下，在A和B组成的均相体系中，若A的偏摩尔体积随A浓度的增加而减小。
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一﹑填空：（每空1分，共1⨯20=20分）
1.平衡态是指在（）的条件下，系统宏观性质（）的状态。
2.能量在转换过程中，数量方面服从热力学（）定律，质量方面服从热力
学（）定律。
3.蒸汽动力装置中，直接向环境散失热量最多的设备是（），可用能损
失最多的设备是（）。
4.系统作功的标志是（）变化量;传热的标志是（）变化量。
5.理想气体的定压比热容与定容比热容之间的关系是（）或
（）。
6.绝热容器中间用隔板分开，两侧分别装有压力和温度相同的氧气和氮气，若
将隔板抽出,则混合后的温度（），熵（）。
7.用压缩因子z表示的实际气体状态方程为（），压缩因子可以大于、
等于或小于（）。
8.氧气和氮气的混合物为2m3，压力为0.1MPa,其中氮气的分容积为1.4 m3,则氧
气和氮气的分压力分别为( ) MPa,( ) MPa。
9.用干球温度计和露点仪对湿空气测量,得到三个温度：16℃，18℃和29℃，则
干球温度为（）℃，露点温度为（）℃。
10.熵产的数值范围是∆S g( )0,而熵流的数值∆S f（）。
二﹑判断：（认为正确的画√，认为错误的画×。
每题1分，共1⨯8=8分）
1.内能和焓是温度的单值函数。
2.工质吸热后必膨胀。
3.熵增大的过程必为不可逆过程。
4.水蒸汽的压力越高，汽化潜热越小。
5.循环净功越大,则循环的热效率越高。
6. 一定量的理想气体经历一个不可逆过程，对外作功15kJ，放热5 kJ，气体温
度将升高。
7. 对湿空气，保持干球温度不变，若含湿量增加则为加热加湿过程。
8. 节流过程为一定焓过程。
三﹑分析简答：（每小题6分，共6⨯4=24分）
1.在p-v图中,OA为一理想气体的多变过程,在表中填入该过程中W、Q和ΔT值
的正负号，并根据表中W、Q和ΔT值的正负在p-v图中画出过程OB。
A
2. 热电厂提高热效率和减少热污染的途径有哪些？
3.画出蒸汽压缩简单制冷循环的T-s图，并用各点的状态参数表示出循环制冷
量、压缩机耗功及制冷系数。
4.某热机在T1=2000K，T2=300K的恒温热源间循环工作，试判断:当Q2=0.5kJ，
W net=1.5kJ时，是可逆的？不可逆的？还是不可能的？（用两种方法）
四、计算: ( 第一题12分，第二题15分, 第三题21分)
1.2kg的空气稳定流经压气机，从相同的进气参数p1=0.15MPa,T1=300K,可逆压
缩到相同的排气压力p2=0.45MPa。
一为定温压缩，另一为绝热压缩。
空气流动的宏观动能差和宏观重力位能差均可忽略不计,计算这两过程的排气温度和轴功。
[空气的定压比热c P=1.004kJ/(kg·K)，气体常数取287 J/(kg·K)] 2.空气以近似为零的初速度流入一渐缩喷管作定熵膨胀，其入口参数为
p1=2.5MPa，T1=353K，背压p b=1.5MPa，喷管出口截面积A2=10cm2，求该喷管出口气流的温度、流速及通过喷管的气体流量。
[c p=1004J/(kg·K)]
3.某一级抽汽回热蒸汽循环, 汽轮机进汽压力为4MPa，进汽温度为400 ℃,抽
汽压力为0.4MPa，汽轮机排汽压力为0.005MPa。
(忽略泵功)
1）定性画出该循环的设备系统图与T-s图,在两图上标出各对应点。
2) 写出抽汽率α的计算式。
3) 写出循环吸热量q1、循环放热量q2、汽轮机轴功w TS的计算式。
4)写出热效率η t、汽耗率d的计算式。
5)求出各点的焓值。
一、 1. 不受外界影响 不随时间变化 2. 第一 第二
3. 凝汽器 锅炉
4. 比容 比熵
5. c p -c V =R g ν=c p /c V
6. 不变 增大
7. pv=zR g T 1 8. 0.03 0.07
9. 29 16 10. ≥ 可≥0或＜0 二、 1. × 2. × 3. × 4. √
5. ×
6. ×
7. √
8. ×
三、
1. A
B 2. 1）提高蒸汽初温、初压，降低排汽压力。
2）采用再热。
3）采用抽汽回热。
4）尽量减少不可逆因素，如尽量减小换热温差，提高汽机相对内效率等。
5)采用热电联产,减少热污染。
3. q L =h 1-h 4 ( h 4 = h 3 )
w C = h 2-h 1
1
241h h h h w q C L --==ε 4. 法一： %8511
2=-=T T c η Q 1 = Q 2+W net =2 kJ %75112=-
=Q Q t η ∵ηt ＜η c ∴是不可逆循环。
法二：02
211<+=⎰T Q T Q T Q r δ ∴是不可逆循环。
四、
1. 定温过程：T 2=T 1=300 K W t =mR g Tln （p 1/p 2）=-189.18 kJ W C =-W t =189.18 kJ
定熵过程：Q=0 κ=1.4 κκ11
212)(-=p p T T =410.62 K W t =-ΔH=mc p (T 1-T 2)=- 222.125 kJ W C =-W t = 222.125 kJ 2. c 1≈0 ∴ p 0 =p 1 T 0=T 1 空气ν
cr =0.528 R g =287 J/(kg ·K) p cr =p 0νcr =1.328 MPa p cr ＜p b ∴p 2=p b
κ12002)(p p v v ==0.058 m 3/kg g
R v p T 222==305.2 K )(2202T T c c p -==312.2 m/s 2
22v c A q m ==5.35 kg/s 3. 1）
2） 由回热器热平衡方程： ()01
4011h h h '=-+αα 4
01401h h h h --'=α 忽略泵功则：h 4=h 3=h 2′ 3） q 1=h 1-h 01′ q 2 =(1-α)(h 2-h 3) w TS ≈w 0 =(h 1-h 01)+(1-α)( h 01- h 2) =α(h 1-h 01)+(1-α)( h 1- h 2) 4）10q w t =η 0
w 3600d = kg/(kW ·h) 5） h 1=3215 kJ/kg h 01=2688 kJ/kg h 2=2065 kJ/kg h 01′=604.7 kJ/kg h 3=137.77 kJ/kg。