第八章 热力学基础答案
一、选择题
[ A ］1. （基础训练2）一定量的某种理想气体起始
温度为T ，体积为V ，该气体在下面循环过程中经过三个平衡过程：(1) 绝热膨胀到体积为2V ，(2)等体变化使温度恢复为T ，(3) 等温压缩到原来体积V ，则此整个循环过程中
(A) 气体向外界放热 (B) 气体对外界作正功 (C) 气体内能增加 (D) 气体内能减少
【提示】因为是循环过程，故0=
?E ；又知是逆循环，所以
0<
A ，即气体对外界作负功；由热力学第一定律0 向外界放出热量。 ［ A ］2. （基础训练4）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。 【提示】功即过程曲线下的面积，所以由图知AD AC AB A A A >>； 再由热力学第一定律：E A Q ?+=，得 AD 过程0=Q ； AC 过程AC A Q =； AB 过程()AB B A Q A E E =+-，且0B A E E ->；所以等压过程吸热最多。 ［ B ］3.（基础训练6） 如图所示，一绝热密闭的容器，用隔板分成相等的两部分， 左边盛有一定量的理想气体，压强为p 0，右边为真空．今将隔板抽去，气体自由膨胀，当气体达到平衡时，气体的压强是 (A) p 0． (B) p 0 / 2． (C) 2γp 0． (D) p 0 / 2γ． 【提示】该过程是绝热自由膨胀：Q=0，A=0；根据热力学第一定律 Q A E =+?得：0E ?=，∴温度不变；根据状态方程p V R T ν=得 P 0V 0=PV ；已知V=2V 0，∴P=P 0/2. ［ D ］4.（基础训练10）一定量的气体作绝热自由膨胀，设其热力学能增量为E ?， 熵增量为S ?，则应有 (A) 0......0=?? (C) 0......0=?=?S E ． (D) 0......0>?=?S E 【提示】由上题分析知：0=?E ；而绝热自由膨胀过程是孤立系统中的不可逆过程，故熵增加。 V ［ A ］5.（自测提高3） 一定量的理 想气体，分别经历如图（1） 所示的abc 过程，(图中虚线ac 为等温线)，和图（2）所示的def 过程(图中虚线df 为绝热线)．判断这两种过程是吸热还是放 热． (A) abc 过程吸热，def 过程放热． (B) abc 过程放热，def 过程吸热． (C) abc 过程和def 过程都吸热． (D) abc 过程和def 过程都放热． 【提示】（a ） , 0a c c a T T E E =∴-= ，()0abc abc c a abc Q A E E A =+-=>，吸热。 （b ）df 是绝热过程，0df Q =，∴f d df E E A -=-， ()def def f d def df Q A E E A A =+-=-，“功”即为曲线下的面积，由图中可见， def df A A <，故0def Q <，放热。 ［ B ］6.（自测提高6） 理想气体卡诺循环过程的两条绝热线下的面积大小（图中阴影部分）分别为S 1和S 2，则二者的大小关系是： (A) S 1 > S 2． (B) S 1 = S 2． (C) S 1 < S 2． (D) 无法确定． 【提示】两条绝热线下的面积大小即为“功的大小”。绝热过程的功的 大小为12()2 i A E R T T ν=-?= -，仅与高温和低温热源的温差有关， 所以S 1 = S 2 二、填空题 7.（基础训练13）一定量的某种理想气体在等压过程中对外作功为 200 J ．若此种气体 为单原子分子气体，则该过程中需吸热 500 J ；若为双原子分子气体，则需吸热 700 J. 【提示】据题意200()mol M A PdV P V R T J M ==??= ??=? 对于单原子分子：3i =，内能3200300()22 mol i M E R T J M ???= ??=?= ??? 所以)(500300200J E A Q =+=?+=； 对于双原子分子：5i =，)(5002002 5J E =?= ?，所以)(700J E A Q =?+=。 8.（基础训练14）给定的理想气体(比热容比γ为已知)，从标准状态(p 0、V 0、T 0)开始，作绝热膨胀，体积增大到三倍，膨胀后的温度T ＝ 01 31T ?? ? ? ??-γ 压强p ＝ 031P ??? ? ??γ V 【提示】（1）根据绝热过程的过程方程1 1 00 T V TV γγ--=，得1 1 00013V T T T V γγ--?? ??== ? ? ?? ?? ； （2）根据绝热过程的过程方程00 p V pV γ γ =，得00013V p p p V γ γ ???? == ? ????? 9.（自测提高11）有ν摩尔理想气体，作如图所示的循环过程acba ，其中acb 为半圆 弧，b -a 为等压线，p c =2p a ．令气体进行a -b 的等压过程时吸热Q ab ，则在此循环过程中气体净吸热量Q ＜ Q ab ． (填入：＞，＜或＝)。 【提示】依题意p c =2p a ，则由图中可见，ab 直线下的矩形面积>半圆面积。 a-b 过程中 ：吸热Q ab 为()a b T T R i E A Q -+=?+=ν2 矩形面积，且a b T T >； 而acba 循环过程净吸热量为：Q = A 循环 = 半圆面积，所以， Q < Q ab . 10.（自测提高12）如图所示，绝热过程AB 、CD ，等温过程DEA ， 和任意过程BEC ，组成一循环过程．若图中ECD 所包围的面积为70 J ，EAB 所包围的面积为30 J ，DEA 过程中系统放热100 J ，则：(1) 整个循环过程(ABCDEA )系统对外作功为40J ．(2) BEC 过程中系统从外界吸热为140J 。 【提示】(1) 整个循环过程(ABCDEA )系统对外作功为 ()307040J EABE ECDE A A A =+=-+=逆循（正循）（）环环； （2）ABCDEA AB BEC CD DEA Q Q Q Q Q =+++00(100)40()BEC Q A J =+++-== 140()BEC Q J ∴= 11.（自测提高13）如图示，温度为T 0，2 T 0，3 T 0三条等温线与两条绝热线围成三个卡诺循环：(1) abcda ，(2) dcefd ，(3) abefa ，其效率分别为η1： 33.3% ，η2： 50% ，η 3 ． 66.7% 【提示】由卡诺热机的效率1 21T T - =η （1T 对应高温热源的温 度，2T 对应低温热源的温度），得 3 1321110 01= - =- =- =T T T T T T ab cd 高 低η V O p O V 3T 02T 0 T f a d b c e p V a V b p 2121110 02= -=-=- =T T T T T T cd ef 高低η 3 23111003= -=-=- =T T T T T T ab ef 高 低η 12.（附录B-13）附图为一理想气体几种状态变化过程的p －V 图，其中MT 为等温线，MQ 为绝热线，在AM 、BM 、CM 三种 准静态过程中： (1) 温度升高的是_ BM 、CM___ __过程； (2) 气体吸热的是__ CM___ __过程． 【提示】 （1）温度如何变化要与等温线比较。比较A 、B 、C 与T 的温度的高低。 根据pV RT ν=，当体积相同的情况下，压强越大的温度就越高，A T B Q C T T T T T ∴>>>>，而T →M 是等温过程，即T M T T =，所以B M T T <，即BM 过程升温；C M T T <，所以CM 过程也是升温的。 （2）气体吸热还是放热要与绝热过程比较。 AM 过程：)(A M AM AM E E A Q -+=，又有0 <-=-A M A M T T R i E E ν，所 以0 BM 过程：QM BM Q M BM B M BM BM A A E E A E E A Q -=-+<-+=)()(；由图可见，气体在压缩，作负功，所以0,0< QM BM A A >。因此可得0 CM 过程：()()0C M C M M C C M M Q C M Q Q A E E A E E A A =+->+-=->，（∵由图可见，0,0C M Q A A <<，且CM Q A A <），即CM 过程是吸热过程。 三．计算题 13. （基础训练18）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．(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：121727325298, 1, 3, 5, 1.4 5 T K m ol V V i νγ=+===== =已知； （1）等温膨胀：2 2 1 1 1211 ln 2720()V V V V RT V A pdV dV RT J V V νν= = ==? ? ； （2）绝热过程：21215 ()()2 2 i A E R T T R T T νν=-?=--=--， 其中2T 可由绝热过程方程求得：1 1 2211T V T V γγ--=，1 1 1211211923V T T T K V γγ--????=== ? ? ?? ?? ， 518.31(192298)2202()2 A J ∴=- ???-= 14.（基础训练22）一定量的理想气体经历如图所示的循环过程，A →B 和C →D 是等压过程，B →C 和D →A 是绝热过程．已知：T C ＝300 K ，T B ＝400 K ．试求：此循环的效率． 解： 121Q Q -=η Q 1 = Q AB = ν C p (T B －T A ) , ∣Q 2∣ = ∣Q CD ∣= ν C p (T C －T D ) ， ) /1()/1(1 2B A B C D C A B D C T T T T T T T T T T Q Q --= --= (1) 根据A →D 和B →C 绝热过程的过程方程可得： γ γγγ----=D D A A T p T p 11， γγγγ----=C C B B T p T p 11 (2) 而 p A = p B , p C = p D (3) （3）代入(2)，得 T A / T B = T D / T C (4) （4）代入(1)，得 %251112=-=-=B C T T Q Q η 15.（基础训练25）以氢(视为刚性分子的理想气体)为工作物质进行卡诺循环，如果在绝热膨胀时末态的压强p 2是初态压强p 1的一半，求循环的效率． 解：氢分子为双原子分子，所以i = 5，2 1.4 i i γ+= = 根据绝热过程方程 γ γγ γ----=21 2111T p T p 得到 82.02 )( 4 .114.112 11 2===-- -- γ γP P T T 而1T 即该循环过程中对应的高温热源的温度，2T 对应的是低温热源的温度，由卡诺循环的效率知： %1882.0111 2=-=-=T T η 16. （自测提高17）汽缸内有2 mol 氦气，初始温度为27℃，体积为20 L(升)，先将氦气等压膨胀，直至体积加倍，然后绝热膨涨，直至回复初温为止．把氦气视为理想气体．试求： (1) 在p ―V 图上大致画出气体的状态变化过程． A B C D O V p (2) 在这过程中氦气吸热多少？ (3) 氦气的内能变化多少？ (4) 氦气所作的总功是多少？ (普适气体常量R =8.31 1 1 K mol J --??) 解：(1) V P -图如图所示． (2) K T 300272731=+= 等压过程 121 2 V V T T = 得 K T V V T 60011 22== 氦气为单原子分子，i =3， 所以 123122Q Q Q =+ =ν C p (T 2-T 1) + 0 =()4 52600300 1.2510()2 R J ??-=? (3 ) 因为31T T =，所以0=?E (4) 根据E A Q ?+=，∴ )(1025.14J Q A ?== 17.（自测提高19）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：由p a V / =得2 2 1V a P = （1）2 2 1 1 22 2 1 2 11( )V V V V a A pdV dV a V V V = = =- ? ? （2）根据理想气体状态方程 2 221 11T V P T V P = ，得 21 2 1111222 22 1 2 2 2 a V T PV V V a T P V V V V ?= = =? 18.（自测提高20）1 mol 单原子分子理想气体的循环过程如T －V 图所示，其中c 点的温度为T c =600 K ．试求：(1) ab 、bc 、c a 各个过程系统吸收的热量；(2) 经一循环系统所作的净功；(3) 循环的效率． -3 m 3 ) 12V 解：单原子分子的自由度3i =；已知mol 1=ν. 从T-V 图可知， ca 过程是等温过程，故600 K a c T T ==； ab 是等压过程， b b a a T V T V =，() /300 K b b a a T V V T ∴==； bc 是等容过程。 （1）ab 等压过程：)(1023.6)(2 2)(3 J T T R i T T C Q a b a b p ab ?-=-+=-=ν ν， 放热。 bc 等容过程：)(1074.3)(2)(3 J T T R i T T C Q b c b c V bc ?=-=-=ν ν，吸热。 ca 等温过程：)(1046.3)/ln(3J V V RT Q c a c ca ?==ν，吸热。 (2) 循环系统所作的净功：()3 ||0.9710J bc ca ab A Q Q Q =+=?－ （3）该循环过程中，吸收的总热量为：1bc ca Q Q Q =+ 所以循环的效率为：1/13.4%A Q η== 附加题：（自测提高21）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？ 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 ； 等温过程理想气体做功为12ln V V RT M M W mol ???? ? ??=， 根据状态方程RT M M V p mol ??? ? ??=00，得1200ln V V V p W ?= 左室气体作功： 34ln 34ln 0000001V p V V V p W ==， 右室气体作功： 3 2ln 32ln 000 0002V p V V V p W ==， 所以，外力作功： ()21W W W +-=')3 2ln 3 4(ln 00+-=V p 8 9ln 00V p = [A组素养达标] 1．(多选)二氧化碳是导致“温室效应”的主要原因之一，目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术．在某次实验中，将一定质量的二氧化碳气体封闭在一个可自由压缩的导热容器中，将容器缓慢移到海水某深处，气体体积减为原来的一半，不计温度的变化，二氧化碳可视为理想气体，则此过程中() A．封闭气体对外界做正功 B．封闭气体向外界传递热量 C．封闭气体分子的平均动能不变 D．封闭气体从外界吸收热量 解析：因为不计气体的温度变化，气体分子的平均动能不变，即ΔU＝0，选项C正确；因为气体体积减半，故外界对气体做功，即W>0，选项A错误；根据热力学第一定律：ΔU ＝W＋Q，可知Q<0，即气体向外界传递热量，选项B正确，D错误． 答案：BC 2．(多选)关于气体的内能和热力学定律，下列说法正确的是() A．对气体做功可以改变其内能 B．质量和温度都相同的气体，内能一定相同 C．一定质量的理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加 D．一定质量的理想气体温度越高，气体分子运动越剧烈，气体内能越大 解析：做功和热传递都能改变物体的内能，所以对气体做功可以改变其内能，故A正确；质量和温度都相同的气体，内能不一定相同，内能还与气体的体积有关，故B错误；由盖-吕萨克定律可知，一定质量的理想气体在等压膨胀过程中气体温度升高，气体内能增加，故C正确；一定质量的理想气体温度越高，气体分子运动越剧烈，而气体内能只与温度有关，故温度越高，其内能越大，故D正确． 答案：ACD 3．如图是封闭的汽缸，内部封有一定质量的理想气体，外力推动活塞P压缩气体，对缸内气体做功800 J，同时气体向外界放热200 J，则缸内气体的() 第八章 热力学基础（2014） 一．选择题 1. 【基础训练4】［ A ］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。 【参考答案】根据热力学过程的功即过程曲线下的面积，知AD AC AB A A A >>； 再由热力学第一定律气体吸热E A Q ?+= AD 过程0=Q ； AC 过程AC A Q =； AB 过程AB AB E A Q ?+=，且0>?AB E 2 【基础训练6】 ［ B ］如图所示，一绝热密闭的容器，用隔板分成相等的两部分， 左边盛有一定量的理想气体，压强为p 0，右边为真空．今将隔板抽去， 气体自由膨胀，当气体达到平衡时，气体的压强是 (A) p 0． (B) p 0 / 2． (C) 2γp 0． (D) p 0 / 2γ． 【参考答案】该过程是绝热的自由膨胀过程，所以0=Q 0=A 由热力学第一定律 0=?E ∴0=?T 2 20 / 0/ p P V V =?=由 3【基础训练10】 ［D ］一定量的气体作绝热自由膨胀，设其热力学能增量为E ?，熵增量为S ?，则应有 (A) 0......0=?? (C) 0......0=?=?S E ． (D) 0......0>?=?S E 【参考答案】由上题分析知：0=?E ；而绝热自由膨胀过程是不可逆的，故熵增加。 4. 【自测提高3】 ［ A ］一定量的理想气体，分别经历如图（1） 所示的abc 过程，(图中虚线ac 为等温线)，和图（2）所示的def 过程(图中虚线df 为绝热线)．判断这两种过程是吸热还是放热． (A) abc 过程吸热，def 过程放热． (B) abc 过程放热，def 过程吸热． (C) abc 过程和def 过程都吸热． (D) abc 过程和def 过程都放热． 【参考答案】内能是状态量，与过程无关。所以图（1）中：abc 过程和ac 过程的内能增量相同,并由ac 为等温线可知 0=?E 。而功是过程曲线下的面积，显然abc 过程的功0>A 。 由热力学第一定律：abc 过程：0.>=?+=A E A Q 所以abc 过程是吸热过程。 同理，在图（2）中：def 过程和df 过程的内能增量相同，并由绝热df 过程知 A E -=? 根据过程曲线下的面积：def 过程的功/.A 小于df 过程的功.A 所以def 过程0)(/ / / <-+=?+=A A E A Q 所以def 过程是放热过程 5. 【自测提高4】 ［ B ］用下列两种方法 (1) 使高温热源的温度T 1升高ΔT ； (2) 使低温热源的温度T 2降低同样的值ΔT ， 分别可使卡诺循环的效率升高Δη1和Δη2，两者相比, (A) Δη1Δη2． (B) Δη1Δη2． (C) Δη1=Δη2． (D) 无法确定哪个大． 【参考答案】 由卡诺循环效率公式 1 2 1T T - =η 有 T T T T T ?+-= -=?1212/ 11ηηη 1 212/ 22T T T T T ?--=-=?ηηη p O V a b c p O d e f 图(1) 图(2) 第十章热力学定律 知识网络： 一、 功、热与内能 ●绝热过程：不从外界吸热，也不向外界传热的热力学过程称为绝热过程。 ●内能：内能是物体或若干物体构成的系统内部一切微观粒子的一切运动形式所具有的能量的总和，用字母U 表示。 ●热传递：两个温度不同的物体相互接触时温度高的物体要降温，温度低的物体要升温，这个过程称之为热传递。 ●热传递的方式：热传导、对流热、热辐射。 二、 热力学第一定律、第二定律 第一定律表述：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所作的功的和。表达式u W Q ?=+ 第二定律的表述：一种表述：热量不能自发的从低温物体传到高温物体。另一种表述：（开尔文表述）不可能从单一热库吸收热量，将其全部用来转化成功，而不引起其他的影响。 应用热力学第一定律解题的思路与步骤： 一、明确研究对象是哪个物体或者是哪个热力学系统。 二、别列出物体或系统(吸收或放出的热量)外界对物体或系统。 三、据热力学第一定律列出方程进行求解，应用热力学第一定律计算时，要依照符号法则代入数据，对结果的正负也同样依照规则来解释其意义。 四、几种特殊情况： 若过程是绝热的，即Q=0，则：W=ΔU ，外界对物体做的功等于物体内能的增加。 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。 若过程的始末状态物体的内能不变，即ΔU=0，则:W+Q=0,外界对物体做的功等于物体放出的热量。 对热力学第一定律的理解： 热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种改变内能的方式是等效的，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，此定律是标量式，应用时热量的单位应统一为国际单位制中的焦耳。 对热力学第二定律的理解: ①在热力学第二定律的表述中,自发和不产生其他影响的涵义，自发是指热量从高温物体自发地传给低温物体的方向性，在传递过程中不会对其他物体产生影响或需要借助其他物体提供能量等的帮助。不产生其他影响的涵义是使热量从低温物体传递到高温物体或从单一热源吸收热量全部用来做功，必须通过第三者的帮助，这里的帮助是指提供能量等，否则是不可能实现的。 ②热力学第二定律的实质热力学第二定律的每一种表述，揭示了大量分子参与宏观过程的方向性，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。 对能量守恒定律的理解： ③在自然界中不同的能量形式与不同的运动形式相对应，如物体做机械运动具有机械能，分子运动具有内能等。 ④某种形式的能减少，一定有其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等。 ③某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等。 三、能量守恒定律 ●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另一物体，在转化和转移的过程中其总量不变 ●第一类永动机不可制成是因为其违背了热力学第一定律 ●第二类永动机不可制成是因为其违背热力学第二定律（一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行）●熵：是分子热运动无序程度的定量量度，在绝热过程或孤立系统中，熵是增加的。 ①熵是反映系统无序程度的物理量，正如温度反映物体内分子平均动能大小一样。 ②系统越混乱，无序程度越大，就称这个系统的熵越大。系统自发变化时，总是向着无序程度增加的方向发展，至少无序程度不会减少，也就是说，系统自发变化时，总是由热力学概率小的状态向热力学概率大的状态进行。从熵的意义上说，系统自发变化时总是向着熵增加的方向发展，不会使熵减少。 ③任何宏观物质系统都有一定量的熵，熵也可以在系统的变化过程中产生或传递。 ④一切自然过程的发生和发展中，总熵必定不会减少。 ●能量耗散：系统的内能流散到周围的环境中，没有办法把这些内能收集起来加以利用。 四、能源和可持续发展： ●能源的重要性：能源是社会存在与发展永远不可或缺的必需品，是国民经济运动的物质基础，它与材料、信息构成现代社会的三大支柱。 ●化石能源：人们把煤、石油叫做化石能源。 ●生物质能：生物质能指绿色植物通过光合作用储存在生物体内的太阳能，储存形式是生物分子的化学能。 ●风能：为了增加风力发电的功率，通常把很多风车建在一起，我国新疆、内蒙古等地已经开始大规模利用风力发电。 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： m 29.1789 81 .91001.02m 02.1100081.91001.016 6 =??=?=??=?= ?∴?=酒精水）（）即（h h g P h h g P g g ρρ 1-3 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 P Hg O H 178.080665.98503224.1335207552b =?+?+=++=）（ 图1-3 图1-4 1-4 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mmHg P 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： mmHg P P P mmHg Pa h g P v b o v 1135.7391050062.78.7847452801001972.18.784 8.81784.930sin 2.0800131=??-=-==??=???=?=--绝）（）（ρ 1-7 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： kg kJ pV U MPa P /8.304803347.01080665.91868.46.806h 280665.91080665.910013 4=??-?=-==??=）（）（ 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 0 o 和C 010o ，而华氏温标则相应地取为F o 32和 10.3热力学第一定律能量守恒定律 [学习目标] 1.理解热力学第一定律，并会运用于分析和计算.2.理解并会运用能量守恒定律.3.知道什么是第一类永动机及其不可能制成的原因． 一、热力学第一定律 [导学探究](1)如图1所示，快速推动活塞对汽缸内气体做功10 J，气体内能改变了多少？若保持气体体积不变，外界对汽缸传递10 J的热量，气体内能改变了多少？ 图1 (2)一根金属丝经过某一物理过程，温度升高了，除非事先知道，否则根本无法判定是通过做功的方法，还是使用了传热的方法使它的内能增加．因为单纯地对系统做功和单纯地对系统传热都能改变系统的内能．既然它们在改变系统内能方面是等价的，那么当外界对系统做功 为W，又对系统传热为Q时，系统内能的增量ΔU应该是多少？ 答案(1)都增加了10 J. (2)系统内能的增量ΔU＝Q＋W. [知识梳理] 1．改变内能的两种方式：做功与热传递．两者在改变系统内能方面是等价的． 2．热力学第一定律：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和． 3．热力学第一定律的表达式：ΔU＝Q＋W. [即学即用]判断下列说法的正误． (1)外界对系统做功，系统的内能一定增加．(×) (2)系统内能增加，一定是系统从外界吸收了热量．(×) (3)系统从外界吸收热量5 J，内能可能增加5 J．(√) (4)系统内能减少，一定是系统对外界做了功．(×) 二、能量守恒定律 [导学探究](1)使热力学系统内能改变的方式有做功和热传递．做功的过程是其他形式的能转化为内能的过程，热传递是把其他物体的内能转移为系统的内能．在能量发生转化或转移时，能量的总量会减少吗？ (2)有一种所谓“全自动”的机械手表，既不需要上发条，也不用任何电源，却能不停地走下去．这是不是一种永动机？如果不是，维持表针走动的能量是从哪儿来的？ 答案(1)能量的总量不会减少． (2)这不是永动机．手表戴在手腕上，通过手臂的运动，机械手表获得能量，供手表指针走动．若将此手表长时间放置不动，它就会停下来． [知识梳理] 1．能量守恒定律 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． 2．能量守恒定律的意义 (1)各种形式的能可以相互转化． (2)各种物理现象可以用能量守恒定律联系在一起． 3．永动机不可能制成 (1)第一类永动机：人们把设想的不消耗能量的机器称为第一类永动机． (2)第一类永动机由于违背了能量守恒定律，所以不可能制成． [即学即用]判断下列说法的正误． (1)石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了．(×) 第7章 热力学基础 7.16 一摩尔单原子理想气体从270C 开始加热至770C （1）容积保持不变；（2）压强保持不变； 问这两过程中各吸收了多少热量？增加了多少内能？对外做了多少功？(摩尔热容 11,11,78.20,46.12----?=?=K mol J C K mol J C m P m V ) 解（１）是等体过程，对外做功A ＝０。J T C U Q m V 623)2777(46.12,=-?=?=?= （２）是等压过程，吸收的热量J T C Q m p 1039)2777(78.20,=-?=?= J T C U m V 623)2777(46.12,=-?=?=? J U Q A 4166231039=-=?-= 7.17 一系统由如图所示的a 状态沿acb 到达状态b ，有334J 热量传入系统，而系统做功126J 。 （1）若沿adb 时系统做功42J ，问有多少热量传入系统？ （2）当系统由状态b 沿曲线ba 返回态a 时，外界对系统做功84J ， 试问系统是吸热还是放热？传递热量是多少？ （3）若态d 与态a 内能之差为167J ，试问沿ad 及db 各自吸收的热量是多少？ 解：已知J A J Q acb acb 126.334== 据热力学第一定律得内能 增量为 J A Q U acb acb ab 208126334=-=-=? (1) 沿曲线adb 过程，系统吸收的热量 J A U Q adb ab adb 25042208=+=+?= (2) 沿曲线ba J A U A U Q ba ab ba ba ba 292)84(208-=-+-=+?-=+?=, 即系统放热292J (3) J A A A adb ad db 420 === J A U Q ad ad ad 20942167=+=+?= J U U A U Q ad ab db db db 41167208=-=?-?=+?=，即在db 过程中吸热41J. 7.18 8g 氧在温度为270C 时体积为34101.4m -?，试计算下列各情形中气体所做的功。 （1）气体绝热地膨胀到33101.4m -?； （2）气体等温地膨胀到33101.4m -?； 再等容地冷却到温度等于绝热膨胀最后所达到的温 7.17题示图 一、名词解释 1过程：热力系从一个状态变化到另一个状态时所经历的全部状态的集合。 2循环：热力系统(工质)经过一系列变化回到初态，这一系列变化过程称为热力循环，简称循环。 3稳定状态：状态参数不随时间变化的状态称为稳定状态。 4热力学第零定律：如果两个系统分别与第三个系统处于热平衡，则这两个系统彼此必然处于热平衡。5内能：指组成热力系的大量微观粒子本身所具有的能量，用u表示。 6开口系统：与外界有物质交换的系统称为开口系。 7平衡状态：在不受外界影响(重力场除外)的条件下，如果系统的状态参数不随时间变化，则该系统所处的状态称为平衡状态。 8可逆过程：系统经历某一过程后，如令过程逆行而能使系统与外界同时恢复到初始状态，而不留下任何痕迹，则此过程为可逆过程。 9卡诺定律：在两个不同温度的恒温热源之间工作的所有热机中，以可逆热机的效率为最高。 (1)在相同的高温热源和低温热源之间工作的一切可逆机，热效率相等，与其工质无关。 (2)在相同的高温热源和低温热源之间工作的一切不可逆机，其热效率低于可逆机的热效率。 10基本状态参数：描述系统所处状态的一些宏观物理量称为状态参数；热工学中状态参数有六种，即压力、比容、温度、内能、熵、焓，其中压力、比容、和温度是三个可以直接测量而且又常用的状态参数，称为基本状态参数。 11理想气体：凡遵循克拉贝隆状态方程的气体(分子之间无作用力，分子本身不占容积)称为理想气体。12稳定温度场：换热系统中空间各点温度场分布不随时间变化的场。 *13制冷：用人为的方法将物体或空间冷却，并使之低于环境温度，并维持这个低温的过程。 *14传热过程：热量从间壁一侧的热流体通过间壁传给另一侧的冷流体，这种热量传递的过程称为传热过程。 二、判断判断命题是否正确并简要说明理由 1.稳定流动热力系必为平衡热力系 (×) 平衡热力系各状态参数值是确定的，且不随时间变化。稳定不一定平衡，系统可能有内外势差存在。 2.两种相对湿度相同的湿空气，温度高者其吸收水分能力强。 (×) 湿空气吸收水蒸气的能力只与相对湿度有关，而与温度无关 3.两个不同的恒温热源之间工作所有热机以卡诺机的热效率为最高。 (×) 在两个不同温度的恒温热源之间工作的一切热机中，卡诺循环的效率最高。 4.可逆过程就是系统可以逆向进行回复原态的过程。 (×) 可逆过程不是能自发的逆向进行，而是说若当过程逆向进行时，逆过程在外界留下的痕迹能将原来正过程的痕迹完全消除(必须指出可以自发进行的)。 5.工质以初态1变化到另一状态2，不论中间经历什么过程，其内能的变化量均相等。 (√) 内能是指组成热力系的大量微观粒子本身所具有的能量，是一个状态量。内能的变化量?u=u2-u1=Q-W，变化量的大小是由从初状态1到另一状态2过程中工质做功和吸热(或放热)大小所确定，与中间经历的过程无关. 6.任何状态都可以用坐标图上的点表示。 (×) 热力系不平衡状态，是无法表示在坐标系中的，因为热力系各部分状态参数不一致。 7.可逆过程一定是准静态过程。 (√) 可逆过程=准静态过程+无耗散效应，所以可逆一定是准静态过程，而准静态过程不是可逆过程。可逆过程能重复正过程的每一状态，而不引起其他变化。 8.一杯沸水比一杯同体积的凉水具有更多的热量。 (×) 热量是过程量，不是状态量。而单纯说热水和冷水，不存在热量传递过程。可以这么说，一杯沸水比一杯同体积的凉水具有更多的热力学能量。 9.循环效率越高，则循环向外输出的功也越多。 (×) 效率高，只能说明在同样循环吸收热量的条件下，循环向外输出的功越多。 10.工质经历了一个不可逆循环后其熵变为零。 10-1蒸汽朗肯循环的初参数为16.5MPa 、550℃，试计算在不同背压p2=4、6、8、10及12kPa 时的热效率。 解：朗肯循环的热效率 3 121h h h h t --= η h1为主蒸汽参数由初参数16.5MPa 、550℃定 查表得：h1=3433kJ/kg s1=6.461kJ/(kg.K) h2由背压和s1定 查h-s 图得： p2=4、6、8、10、12kPa 时分别为 h2=1946、1989、2020、2045、2066 kJ/kg h3是背压对应的饱和水的焓 查表得。 p2=4、6、8、10、12kPa 时饱和水分别为 h3=121.41、151.5、173.87、191.84、205.29 kJ/kg 故热效率分别为： 44.9％、44％、43.35％、42.8%、42.35％ 10-2某朗肯循环的蒸汽参数为：t1＝500℃、p2＝1kPa ，试计算当p1分别为4、9、14MPa 时；（1）初态焓值及循环加热量；（2）凝结水泵消耗功量及进出口水的温差；（3）汽轮机作功量及循环净功；（4）汽轮机的排汽干度；（5）循环热效率。 解：（1）当t1＝500℃，p1分别为4、9、14MPa 时初焓值分别为： h1=3445、3386、3323 kJ/kg 熵为s1=7.09、6.658、6.39 kJ/(kg.K) p2＝1kPa(s2=s1)对应的排汽焓h2：1986、1865、1790 kJ/kg 3点的温度对应于2点的饱和温度t3=6.98℃、焓为29.33 kJ/kg s3=0.106 kJ/(kg.K) 3`点压力等于p1，s3`=s3， t3`=6.9986、7.047、7.072℃ 则焓h3`分别为：33.33、38.4、43.2 kJ/kg 循环加热量分别为：q1=h1-h3`=3411、3347、3279.8 kJ/kg （2）凝结水泵消耗功量： h3`-h3 进出口水的温差t3`-t3 （3）汽轮机作功量h1-h2 循环净功=0w h1-h2-( h3`-h3) （4）汽轮机的排汽干度 s2=s1=7.09、6.658、6.39 kJ/(kg.K) p2＝1kPa 对应的排汽干度0.79、0.74、0.71 （5）循环热效率1 0q w =η＝ 第10章热力学基础 学习指导 、基本要求 1.理解准静态过程功、热量、内能及摩尔热容的概念，并掌握其运算。 2.理解热力学第一定律，并熟练掌握热力学第一定律在理想气体等值过程、绝热过程中的应用。 3.理解循环过程的意义。掌握循环过程中能量传递和转化的特点，会熟练计算热机效率、制冷机的制冷系数。 4.理解热力学第二定律的两种表述及统计意义。理解可逆过程和不可逆过程的概念, 理解卡诺定理及熵增原理。 、知识框架 、重点和难点 1 .重点 (1) 掌握热力学第一定律及其应用，尤其是在几个等值过程中的应用。 (2) 熟练掌握热力学系统循环过程中，各阶段的特性及其相关物理量的运算。 2. 难点 (1) 掌握热力学第一定律的应用。 (2) 掌握等值、绝热过程在系统循环过程中的运算。 (3) 对热力学第二定律及其有关概念的理解。 四、基本概念及规律 1?准静态过程 若热力学过程中，任一中间状态都可看作平衡态，该过程叫作准静态过程。 2.理想气体在准静态过程中对外做的功 pdV 对于微小过程 dW = pdV 3. 理想气体在准静态过程中吸收的热量 式中，C 为摩尔热容。 4. 摩尔热容 摩尔热容表示1摩尔质量的物质温度升高 5. 理想气体的内能 M C V,m T 理想气体的内能只是温度的单值函数。 理想气体内能的变化量 m C v,m T 2 M 理想气体的内能改变量仅取决于始末状态的温度，与所经历的过程无关。 6. 热力学第一定律 1K 所吸收的热量。 (1) 定体摩尔热容 C v,m 一 dQ v M 4R (2) 定压摩尔热容 C P,m dQ p —dT M (3) 迈耶公式 C P,m = C V,m ' R (4) 比热容比 -C p,m ； C v,m E 2 -巳 热力学习题答案 文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256） 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0=V A 。等体过程中系统吸收的热量与系统内 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 M Q 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。其特点是内能变化为零，即 第十章 思考题 1、 所谓双侧强化管是指管内侧与管外侧均为强化换热表面得管子。设一双侧强化管用内径 为d i 、外径为d 0的光管加工而成，试给出其总传热系数的表达式，并说明管内、外表面传热系数的计算面积。 01 10 0001101111000010111112)/ln(1 1 12)/ln(1βπβπηβληβηβππληβπo d d d h d d d d h k d h d d d h t 算面积为管外表面传热系数得计 算面积为管内表面传热系数得计传热系数：得以管内表面为基准得＝ 答：由传热量公式： ++= + +?Θ 2、 在圆管外敷设保温层与在圆管外侧设置肋片从热阻分析的角度有什么异同？在什么情 况下加保温层反而会强化其传热而肋片反而会削弱其传热？ 答：在圆管外敷设保温层和设置肋片都使表面换热热阻降低而导热热阻增加，而一般情况下保温使导热热阻增加较多，使换热热阻降低较少，使总热阻增加，起到削弱传热的效果；设置肋片使导热热阻增加较少，而换热热阻降低较多，使总热阻下降，起到强化传热的作用。但当外径小于临界直径时，增加保温层厚度反而会强化传热。理论上只有当肋化系数与肋面总效率的乘积小于1时，肋化才会削弱传热。 3、 重新讨论传热壁面为平壁时第二题中提出的问题。 答：传热壁面为平壁时，保温总是起削弱传热的作用，加肋是否起强化传热的作用还是取决于肋化系数与肋面总效率的乘积是否人于1。 4、推导顺流或逆流换热器的对数平均温差计算式时做了一些什么假设，这些假设在推导的哪些环节中加以应用？讨论对大多数间壁式换热器这些假设的适用情形。 5、对于22112211221m1q c q c q c q c q c c q m m m m m =<≥及、 三种情形，画出顺流与逆流时冷、热流体温度沿流动方向的变化曲线，注意曲线的凹向与c q m 相对大小的关系。 6、进行传热器设计时所以据的基本方程是哪些？有人认为传热单元数法不需要用到传 热方程式，你同意吗？ 答：换热器设计所依据的基本方程有： m m m t KA t t c q t t c q ?=" -'="-'=)()(22221111φ 传热单元法将传热方程隐含在传热单元和效能之中。 7、在传热单元数法中有否用到推导对数平均温差时所做的基本假设，试以顺流换热器效能的计算式推导过程为例予以说明。 答：传热单元数法中也用到了推导平均温差时的基本假设，说明略o 8、什么叫换热器的设计计算，什么叫校核计算？ 答：已知流体及换热参数，设计一个新的换热器的过程叫做设计计算，对已有的换热器，根据流体参数计算其换热量和流体出口参数的过程叫做校核计算。 习题八 8-1 如果理想气体在某过程中依照V= p a 的规律变化,试求：(1)气体从V 1膨胀到V 2对外 所作的功;(2)在此过程中气体温度是升高还是降低? 分析 利用气体做功公式即可得到结果，根据做正功还是负功可推得温度的变化。 解：(a) ???? ??-== = ? ? 21222 112 1 2 1 V V a dV V a pdV W v v v v (b) 降低 8-2 在等压过程中，0.28千克氮气从温度为293K 膨胀到373K ，问对外作功和吸热多少?内能改变多少? 分析 热力学第一定律应用。等压过程功和热量都可根据公式直接得到，其中热量公式中的热容量可根据氮气为刚性双原子分子知其自由度为7从而求得，而内能则由热力学第一定律得到。 解：等压过程: 2121()()m W P V V R T T M =-= - ()3 2808.31373293 6.651028 J = ??-=? ()()J T T C M m Q p 4 121033.229337331.82 728 280?=-???= -= 据J E W E Q 41066.1,?=?+?= 8-3 1摩尔的单原子理想气体，温度从300K 加热到350K 。其过程分别为(1)容积保持不变；(2)压强保持不变。在这两种过程中求：(1)各吸取了多少热量；(2)气体内能增加了多少；(3)对外界作了多少功 分析 热力学第一定律应用。 一定量的理想气体，无论什么变化过程只要初末态温度确定，其内能的变化是相同的。吸收的热量则要根据不同的过程求解。 解： 已知气体为1 摩尔单原子理想气体31, 2V m C R M == (1) 容积不变。()()J T T C M m Q V 25.62330035031.82312=-??= -= 根据E Q W W E Q ?==+?=,0,。气体内能增量J E 25.623=?。对外界做功0=W . (2) 压强不变。215()8.31(350300)1038.75,2 p m Q C T T J M = -= ??-= J E 25.623=?，J J J W 5.41525.62375.1038=-= 8-4 一气体系统如题图8-4所示,由状态a 沿acb 过程到达b 状态,有336焦耳热量传入系统,而系统作功126焦耳,试求: (1) 若系统经由adb 过程到b 作功42焦耳,则有多少热量传入系统?(2) 若已知J E E a d 168=-,则过程ad 及db 中,系统各吸收多少热量?(3)若系统 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0 A。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 习 题 8-6 1mol 单原子分子理想气体的循环过程如（图8-27）T -V 所示，其中c 点的温度为T c =600K 。试求：（1）ab 、bc 、ca 各个过程系统吸收的热量；（2）经一循环系统所作的净功；（3）循环的效率。（注：循环效率η＝A /Q ，A 为循环过程系统对外作的净功，Q 为循环过程系统从外界吸收的热量，ln2=0.693） 解： 解：（1）放热J R T T C Q a b p ab 5.6232)300(2 5)(-=-?=-=； 吸热J R T T C Q b c v bc 5.373930023)(=?=-=； 放热J V V RT Q c a c ca 34562ln 60031.8ln =?==； （2）J Q Q Q W ab ca bc 963=-+=净； （3）%4.135 .37393456963 1 =+= =Q W 净η 8-15 一卡诺循环的热机，高温热源温度是 400 K 。每一循环从此热源吸进 100 J 热量并向一低温热源放出80 J 热量。求：(1) 低温热源温度；(2) 这循环的热机效率。 解：(1) 对卡诺循环有： T 1 / T 2 = Q 1 /Q 2 ∴ T 2 = T 1Q 2 /Q 1 = 320 K 即：低温热源的温度为 320 K 。 (2) 热机效率：%2011 2 =- =Q Q η 8-19 一定量的某种理想气体进行如图所示的循环过程。已知气体在状态A 的温度为T A ＝300 K ，求(1)气体在状态B 、C 的温度；(2) 各过程中气体对外所作的功；(3) 经过整个循环过程，气体从外界吸收的总热量(各过程吸热的代数和)。 作业8（热力学） 一、选择题 [ ] 1. 有A 、B 两种不同的容器，A 中装有单原子理想气体，B 中装有双原子理想气体，若两种气体的压强相同，则这两种气体的单位体积内的内能之间的关系为： (A) A B E E V V ????< ? ?????； (B) A B E E V V ????> ? ?????；(C) A B E E V V ????= ? ?????；(D) 无法判定 [ ] 2. 对于室温下的双原子分子理想气体，在等压膨胀的情况下，系统对外所做的功与从外界吸收的热量之比W/Q 为： (A) 1/3； (B) 1/4； (C) 2/5； (D) 2/7 [ ] 3.“ 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做功”。对此说法有如下几种评论，其中正确的是： (A) 不违反热力学第一定律，但违反热力学第二定律； (B) 违反热力学第一定律，但不违反热力学第二定律； (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 [ ] 4.在给出的4个图像中，能够描述一定质量的理想气体在可逆绝热过程中密度随压强变化的图像为： (A) (B) (C) (D) [ ] 5. 一定质量的理想气体经过压缩过程后，体积减小为原来的一半，如果要使外界所做的机械功为最大，那么这个过程应是: (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 [ ] 6. 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)难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4种判断正确的是： (A) (1)(2)(3)； (B) (1)(2)(4)；(C) (2)(4)；(D) (1)(4) [ ] 7. 你认为以下哪个循环过程是不可能的： (A) 绝热线、等温线、等压线组成的循环； (B) 绝热线、等温线、等容线组成的循环； (C) 等容线、等压线、绝热线组成的循环； (D) 两条绝热线和一条等温线组成的循环 [ ] 8. 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 第十章第2节 基础夯实 一、选择题(1～3题为单选题，4～6题为多选题) 1．(山东济南一中2016年高二下学期期中)出租车常以天然气作为燃料，加气站储气罐中天然气的温度随气温升高的过程中，若储气罐内气体体积及质量均不变，则罐内气体(可视为理想气体)( B ) A．压强增大，内能减小 B．吸收热量，内能增大 C．压强减小，分子平均动能增大 D．对外做功，分子平均动能减小 解析：理想气体的内能只与温度有关，温度升高内能增大，分子的平均动能增大，罐内气体的压强增大。因体积不变，做功为零，从外界吸收热量，综上所述，选项B正确，A、C、D错误。 2．关于物体的内能和热量，下列说法中正确的有( D ) A．热水的内能比冷水的内能多 B．温度高的物体其热量必定多，内能必定大 C．在热传递过程中，内能大的物体其内能将减小，内能小的物体其内能将增大，直到两物体的内能相等 D．热量是热传递过程中内能转移的量度 解析：物体的内能由温度、体积及物体的质量决定，不是只由温度决定，故A、B错；在热传递过程中，热量由高温物体传给低温物体，而与物体的内能大小无关，所以完全有可能是内能大的物体内能继续增大，内能小的物体内能继续减小，故C项错；关于热量的论述，D项是正确的。 3．关于热量、温度的下列说法正确的是( A ) A．热量是热传递过程中，物体间内能的转移量；温度是物体分子平均动能大小的量度B．在绝热容器中，放入两个温度不等的物体，则高温物体放出温度，低温物体吸收温度，直到两个物体温度相等 C．高温物体内能多，低温物体内能少 D．两个质量和比热容都相等的物体，若吸收相等的热量，则温度相等 解析：温度是物体分子平均动能大小的量度，表示冷热程度；热量是热传递过程中物体间内能的转移量，内能包括分子动能与分子势能，与温度、体积、物质的量有关。D项，不知道初始温度，只能说温度变化相同。 第八章 热力学基础(2014) 一?选择题 1.【基础训练4】［A ］一定量理想气体从体积 V i ,膨胀到体积 V 2分别经历的过程是： A T B 等压过程，A T C 等温过程；A T D 绝热过程，其中吸热量最多 的过程 (A) 是 A T B. (B) 是 A T C. (C) 是 A T D. (D) 既是A T B 也是A T C,两过程吸热一样多。 【参考答案】根据热力学过程的功即过程曲线下的面积，知 A A B A A C A A D ； 再由热力学第- 定律气体吸热 Q A AD 过程Q 0 ； AC 过程Q A AC ； AB 过程Q A AB E AB ,且 E AB 2【基础训练6】 :B ］如图所示，一绝热密闭的容器，用隔板分成相等的两部分, 左边盛有一定量的理想气体，压强为 p o ,右边为真空.今将隔板抽去， 气体自由膨胀，当气体达到平衡时，气体的压强是 Y Y (A) p o . (B) p o / 2. (C) 2 p o . (D) p o / 2 ? 【参考答案】该过程是绝热的自由膨胀过程，所以 Q o A o 由热力学第一定律 E 0 ??? T 0 由 \V 2V o P / 旦 2 3【基础训练io 】:D ］ —定量的气体作绝热自由膨胀，设其热力学能增量为 E ，熵增 量为 S ,则应有 (A) E 0……S 0 (B) E 0……S 0. (C) E 0……S 0 . (D) E 0……S 0 【参考答案】 由上题分析知： E 0 ;而绝热自由膨胀过程是不可逆的，故熵增加。 中虚线ac 为等温线)，和图(2)所示的def 过程(图中虚线 吸热还是放热. (A) abc 过程吸热，def 过程放热. (B) abc 过程放热，def 过程吸热. (C) abc 过程和def 过程都吸热. (D) abc 过程和def 过程都放热. 【参考答案】内能是状态量，与过程无关。所以图( 1)中：abc 过程和ac 过程的内能增量 相同，并由ac 为等温线可知 E 0。而功是过程曲线下的面积， 显然abc 过程的功A 0。 4.【自测提高3】 :A ］ 一定量的理想气体，分别经历如图 (1)所示的abc 过程，(图 df 为绝热线).判断这两种过程是 化工热力学课后答案(填空、判断、画图) 第1章 绪言 一、是否题 1. 封闭体系的体积为一常数。（错） 2. 封闭体系中有两个相βα, 。在尚未达到平衡时，βα,两个相都是均相敞开体系； 达到平衡时，则βα,两个相都等价于均相封闭体系。（对） 3. 理想气体的焓和热容仅是温度的函数。（对） 4. 理想气体的熵和吉氏函数仅是温度的函数。（错。还与压力或摩尔体积有关。） 5. 封闭体系的1mol 气体进行了某一过程，其体积总是变化着的，但是初态和终态的体积相 等，初态和终态的温度分别为T 1和T 2，则该过程的? =2 1 T T V dT C U ?；同样，对于初、终态 压力相等的过程有? =2 1 T T P dT C H ?。（对。状态函数的变化仅决定于初、终态与途径无关。） 二、填空题 1. 状态函数的特点是：状态函数的变化与途径无关，仅决定于初、终态 。 2. 封闭体系中，温度是T 的1mol 理想气体从(P i ，V i )等温可逆地膨胀到(P f ，V f )，则所做的 功为() f i rev V V RT W ln =(以V 表示)或() i f rev P P RT W ln = (以P 表示)。 3. 封闭体系中的1mol 理想气体(已知ig P C )，按下列途径由T 1、P 1和V 1可逆地变化至P 2，则 A 等容过程的 W = 0 ，Q =() 1121T P P R C ig P ???? ??--， U =() 1121T P P R C ig P ??? ? ??--， H = 112 1T P P C ig P ??? ? ??-。 B 等温过程的 W =21ln P P RT -，Q =2 1ln P P RT ， U = 0 ， H = 0 。 第2章Ｐ－Ｖ－Ｔ关系和状态方程 一、是否题 1. 纯物质由蒸汽变成液体，必须经过冷凝的相变化过程。（错。可以通过超临界流体区。） 2. 当压力大于临界压力时，纯物质就以液态存在。（错。若温度也大于临界温度时，则是超临界流体。） 3. 由于分子间相互作用力的存在，实际气体的摩尔体积一定小于同温同压下的理想气体的 摩尔体积，所以，理想气体的压缩因子Z=1，实际气体的压缩因子Z<1。（错。如温度大 于Boyle 温度时，Z ＞1。）第十章 3 热力学第一定律 能量守恒定律
第八章 热力学答案
第十章_热力学定律 知识点全面
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