第08章 热力学基础
一、简单选择题：
1．对于热力学系统，以下四个物理量，哪一个量不是状态量（ A ） （A ）功 （B ）内能
（C ）压强 （D ）分子平均动能
2．对任一热力学过程, 下列叙述正确的是（ B ） （A ）体系所作的功与反应途径无关 （B ）体系的内能变化与反应途径无关 （C ）体系所吸收的热量与反应途径无关 （D ）以上叙述均不正确
3．一个体系从一个特定的开始状态到特定的终止状态总是有 ( C ) （A ）1Q Q 途径途径2＝ （B ）1W W 途径途径2＝
（C ）1())Q W Q W --途径途径2＝( （D ）0dE =，与途径无关
4．关于热量，以下说法中错误的是（ C ）
（A ）热量是系统与外界由于存在温差而传递的能量 （B ）热量是过程量
（C ）热量可以完全转化为功
（D ）系统吸收热量，其内能不一定改变
5．以下过程中，系统内能不发生改变的是（ C ）
（A ）等体过程 （B ）绝热过程 （C ）等温过程 （D ）等压过程
6．关于理想气体的内能，以下说法错误的是（ C ） （A ）一定量的理想气体，其内能与气体的自由度有关 （B ）一定量的某种理想气体，其内能取决于系统温度
（C ）一定量的某种理想气体，其内能的改变量与系统所经历的具体变化过程
有关
（D ）一定量的某种理想气体，其内能与该系统中气体分子热运动剧烈程度有
关
7．关于对热力学第一定律的理解，以下说法中错误的是（ B ）
（A ）系统对外作功也可以不改变其内能
（B ）系统从外界吸收热量，其温度必发生改变
（C ）热力学第一定律就是包括热现象在内的能量守恒定律
（D ）要使系统对外做功，系统必然从外界吸收热量或消耗其内能，或两者皆
有
8．对于某特定理想气体系统的等温过程和绝热过程，以下说法错误的是（ B ） （A ）系统的绝热线可以与等温线相交
（B ）系统的绝热线和等温线相比，前者斜率小于后者斜率 （C ）在绝热过程中，系统与外界无热量交换
（D ）气体状态在发生变化的过程中，如果系统与外界传递的热量很少，其状
态变化可以用绝热线表示
9．理想气体向真空作绝热膨胀，则 ( A ) (A) 膨胀后，温度不变，压强减小； (B) 膨胀后，温度降低，压强减小； (C) 膨胀后，温度升高，压强减小； (D) 膨胀后，温度不变，压强不变。
10．一物质系统从外界吸收一定的热量，则 ( D ) (A) 系统的内能一定增加；
(B) 系统的内能一定减少； (C) 系统的内能一定保持不变；
(D) 系统的内能可能增加，也可能减少或保持不变。
二、计算选择题：
1．在等容过程中，系统内能变化为1E ?，在等压过程中，系统内能变化为2E ?则（ B ）
（A ）1Vm mol
M E C T M ?=?，2pm mol
M E C T M ?=?
（B ）1Vm mol
M E C T M ?=?，2Vm mol
M E C T M ?=?
（C ）1pm mol M E C T M ?=?，2pm mol
M
E C T M ?=
? （D ）1pm mol
M E C T M ?=?，2Vm mol
M
E C T M ?=
? 2．压强为p 、体积为V 的氢气（视为刚性分子理想气体）的内能为（ A ）
（A ）
52pV （B ）3
2pV （C ）1
2
pV （D ）pV
3．如图，bca 为理想气体绝热过程，b 1a 和b 2a 是任意过程，则上述两过程中气体作功与吸收热量的情况是: （ B ）
p
（A ） b 1a 过程放热，作负功；b2a 过程放热，作负功 （B ） b1a 过程吸热，作负功；b2a 过程放热，作负功 （C ） b1a 过程吸热，作正功；b2a 过程吸热，作负功 （D ） b1a 过程放热，作正功；b2a 过程吸热，作正功
4．有容积不同的A 、B 两个容器，A 中装有单原子分子理想气体，B 中装有双原子分子理想气体，若两种气体的压强相同，那么，这两种气体的单位体积的内能(/)A E V 和(/)B E V 的关系为 ( B )
（A ）(/)(/)A B E V E V < （B ）(/)(/)A B E V E V > （C ）(/)(/)A B E V E V = （D ）不能确定
5．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 ''，那么循环abcda 与da c b a ''所作的净功和热机效率变化的情况是 ( D ) （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
6．三个容器分别贮有1mol 的氦（He ），氢（H 2）和氨（NH 3）（其分子均视为刚
性理想气体分子）。如它们的温度都升高1K ，则三种气体的内能的增加值分别为 ( B ) （A ）12.5J ，25.0J ，50.0J （B ）12.5J ，20.8J ，24.9J （C ）8.31J ，16.6J ，33.2J （D ）8.31J ，13.9J ，16.6J
7．某理想气体分别进行了如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 ( C )
（A ）若'ηη<，则'Q Q < （B ）若'ηη>，则'Q Q > （C ）若'ηη<，则'Q Q > （D ）若'ηη>，则'Q Q ＝
8．理想气体经历如图所示的abc 平衡过程，则该系统对外作功W ，从外界吸收的热量Q 和内能的增量E ?的正负情况如下（ B ）
p
O
V a b c
(A) 000E Q W ?>><，， (B) 000E Q W ?>>>，， (C) 000E Q W ?><<，， (D) 000E Q W ?<<<，，
9．一定量的氧气和氦气在等压过程中吸收了相等的热量，它们对外作的功之比
为（ C ）
（A ）1:1 （B ）5:9 （C ）5:7 （D ）9:5
10．质量相同的氢气与氦气分别装在两个容积相同的封闭容器内，温度也相同，
氢气与氦气内能之比为（ A ） （A ）10：3
（B ）3：10
（C ）5：6
（D ）6：5
11．一摩尔单原子理想气体，从初态温度1T 、压强1p 、体积1V ，准静态地等温
压缩至体积2V ，外界需作功为（ B ）
（A ）13
2RT （B ）2
11ln V V RT （C ）)(121V V p - （D ）1122V p V p -
12．一容器内盛有密度为ρ的单原子理想气体，其压强为p ，则单位体积内气体
的内能是（ A ） （A ）
32p （B ）52
p （C ）32p ρ （D ） 5
2
p ρ
13．一定量的理想气体，从p －V 图上初态a 经历(1)或(2)过程到达末态b ，已知
a 、
b 两态处于同一条绝热线上(图中虚线是绝热线)，则气体在（ B ）
p
V
（A ）(1)过程中吸热，(2) 过程中放热
（B ）(1)过程中放热，(2) 过程中吸热 （C ）两种过程中都吸热
（D ）两种过程中都放热
14．在温度分别为 327℃和27℃的高温热源和低温热源之间工作的热机，理论
上的最大效率为 （ B ） （A ） 25％ （B ） 50％ （C ） 75％ （D ） 91.74％
15．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 ）
V
（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
16．1mol 氮气，由状态A(P 1,V) 变到状态 B(P 2,V)，气体内能的增量为 ( A )
(A)
215
()2V p p - (B) 213
()2V p p -
(C)211
()2
V p p -
(D)21()V p p -
三、填空题
1．一热机从温度为 727℃的高温热源吸热，向温度为 527℃的低温热源放热．若热机在最大效率下工作，且每一循环吸热2000 J ，则此热机每一循环作功 400J 。
2．一定量2H 气(视为刚性分子的理想气体)，若温度每升高1K ，其内能增加
41.6J ，则该2H 气的质量为__0.004______kg 。
3．刚性双原子分子理想气体在等压下膨胀所作的功为W ，则传递给气体的热量为
7
2
W 。 4．有两个系统，分别装有质量相同的可看作理想气体的H 2和O 2，两个系统温度相同，则两个系统的内能之比22:H O E E = 16：1 。（H 2和O 2的摩尔质量分别为2g /mol 、32 g /mol ）
5．处于平衡态A 的一定量的理想气体，若经准静态等体过程变到平衡态B ，将从外界吸收热量416 J ，若经准静态等压过程变到与平衡态B 有相同温度的平衡
态C ，将从外界吸收热量582 J ，所以，从平衡态A 变到平衡态C 的准静态等压过程中气体对外界所作的功为 166 J 。
6．一台卡诺热机的低温热源温度为7C ，效率为40%，若要将其效率提高到50%，那么高温热源的温度需提高 93.3K 。
四、计算题：
1．如下图所示，系统从状态A 沿ABC 变化到状态C 的过程中，外界有700J 的热量传递给系统，同时系统对外做功300J 。如果系统从状态C 沿另一曲线CA 回到状态A ，外界对系统做功为120J ，则此系统是吸热还是放热？传递热量是多少？
解：
112C 2
C 1122121700,
300,120520ABC A ABC A
ABC Q E W CA Q E W E E Q J W J W J
Q W W Q J
=?+=?+??===-∴=+-=- 过程：
过程：=-
2．1mol 的单原子理想气体，从状态I (p 1,V 1)沿直线变化到状态II (p 2,V 2)，如图所示，求此过程中气体（1）内能的变化；（2）对外作的功；（3）吸收的热量。
解：
22111221221112213333
()()()()
2222
1
()()
2
1
2()()
2
E RT RT PV PV PV W P P V V Q E W PV PV PV PV νν?=?=?=?=-=+-∴=?+=-+-功等于梯形的面积：
3．如图所示，一定量的氢气经历bca 过程时放热600 J ，则经历adbca 的循环过程时：
（1）判断ad 、db 两过程是吸热还是放热，吸放热的大小是多少 （2）求整个循环过程中做的净功 （3）求循环效率 解：
（1）ad 过程：
77
()
22
77
()()4200()22
pm d d a a Qad C T R T RT pV p V p V J ννν=?=???=?=?=?-=吸热
db 过程：
55
()
22
55
()()300022
Vm b b d d Qdb C T R T RT pV p V p V J ννν=?=???=?=?=?-=-（放热）
（2）循
环过程中净功等于净吸热：
42003000600600()ad
db bca W Q Q
Q Q J ==++=--=∑∑
（3）14.3%ad
W Q η==∑
4．如图所示，1 mol 的氧气经过等温过程从A 变到B ，然后等压从B 变到C
，
最后等体从C 回到A ，计算整个循环过程中：
（1）判断AB 、BC 、CA 每个过程中是吸热还是放热，计算每个过程中吸或放热的大小
（2）计算整个循环过程中的总吸热Q 吸和总放热Q 放 （3）求热机的效率
3/()
V m
解：（1） A →B 过程为等温过程，气体向外做功，内能不变，气体从外界吸热，且吸收热量等于对外所做的功，即：
5ln
ln 2ln 210 (J)b b ab ab a a a a
V V
Q W RT p V V V ν====?
B →
C 为等压压缩过程，外界对气体做功，气体放热 577
()()10 (J)22c c a a bc pm c a p V p V R Q C T T R R =-=-=-?
C →A 为等体过程，气体内能增加，外界对气体不做功，因此，气体吸收热量，
555
()()10 (J)22
a a c c ca Vm
b
c p V p V R Q C T T R R =-=-=?
（2）整个过程气体总吸热：53.8910 (J)ab ca Q Q Q =+=?吸
整个过程气体总放吸热：57
10 (J)2
bc Q Q ==-?放
(3) 热机效率：1100%10%Q Q η=-?≈放吸
5．1mol 氦气经过如图所示循环A B C D A →→→→过程。求：（1）在整个循环过程中气体吸收的热量和所做的功；（2）热机效率是多少？
解：（1）
J
106.1)()(6
?=-+-=C D C A B A V V p V V p A
A→B 过程和D→A 过程吸热，总吸热：
)(2
3
)(25)()(,,1D A A B D A m V A B m p T T R T T R T T C T T C Q -+-=-+-=νννν
由理想气体状态方程：RT pV ν=，得
J 102.9)(2
3
)(2561?=-+-=
D D A A A A B B V p V p V p V p Q
（2）循环效率：%4.171
==Q A
η
6．1mol 的氧气做图中所示之循环ABCDA ，设212V V =，1300T K = ，2200T K =，求：
（1）哪些过程是吸热，吸收的热量各是多少。 （2）整个循环过程中对外做的净功是多少。 （3）循环的效率。
解：（1）da 、ab 为吸热过程：
1215
()2077.5()
2
ln 21728()da Vm ab ab Q C T R T T J Q W RT J νν=?=
?-==== （2）循环过程中对外做的净功等于过程曲线所包围的面积
1212ln
ln ()n 576()B D B ab cd A C A
V V V
W W W RT RT R T T J V V V ννν=+=+=-= （3）100%15%da W
Q Q η=?≈+ab
7．设有5 mol 氢气，最初温度为C 20 ，压强为Pa 510013.1?，分别求： (1) 等温过程和(2) 绝热过程中把氢气压缩为原体积的 1/5 需作的功；（3) 经这两过程后，气体的压强各为多少？
8．1mol 单原子理想气体从300K 加热到350K ，(1) 容积保持不变；(2) 压强保持不变；问：在这两过程中各吸收了多少热量？增加了多少内能？对外作了多少功？
第八章 热力学答案
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)
第七章、统计热力学基础习题和答案
统计热力学基础 题 择 一、选 1. 下面有关统计热力学的描述，正确的是：( ) A. 统计热力学研究的是大量分子的微观平衡体系 B. 统计热力学研究的是大量分子的宏观平衡体系 C. 统计热力学是热力学的理论基础 D. 统计热力学和热力学是相互独立互不相关的两门学科B 2.在研究N、V、U 有确定值的粒子体系的统计分布时，令∑n i = N，∑n iεi = U， 3.这是因为所研究的体系是：( ) A. 体系是封闭的，粒子是独立的 B 体系是孤立的，粒子是相依的 C. 体系是孤立的，粒子是独立的 D. 体系是封闭的，粒子是相依的 C 4.假定某种分子的许可能级是0、ε、2ε和3ε，简并度分别为1、1、2、3 四个这样的分子构成的定域体系，其总能量为3ε时，体系的微观状态数为：( ) A. 40 B. 24 C. 20 D. 28 A 5. 使用麦克斯韦-波尔兹曼分布定律，要求粒子数N 很大，这是因为在推出该定律 6.时：( ) . 假定粒子是可别的 B. 应用了斯特林近似公式 C. 忽略了粒子之间的相互作用 D. 应用拉氏待定乘因子法 A 7.对于玻尔兹曼分布定律n i =(N/q) ·g i·exp( -εi/kT)的说法：(1) n i 是第i 能级上的 粒子分布数; (2) 随着能级升高，εi 增大，n i 总是减少的; (3) 它只适用于可区分的独 8.立粒子体系; (4) 它适用于任何的大量粒子体系其中正确的是：( ) A. (1)(3) B. (3)(4) C. (1)(2) D. (2)(4) C 9.对于分布在某一能级εi 上的粒子数n i ，下列说法中正确是：( ) 10.A. n i 与能级的简并度无关 B. εi 值越小，n i 值就越大 C. n i 称为一种分布 D.任何分布的n i 都可以用波尔兹曼分布公式求出 B 11. 15．在已知温度T 时，某种粒子的能级εj = 2εi，简并度g i = 2g j，则εj 和εi 上分布的粒子数之比为：( ) A. 0.5exp( j/2εk T) B. 2exp(- εj/2kT) C. 0.5exp( -εj/kT) D. 2exp( 2 j/kεT) C 12. I2 的振动特征温度Θv= 307K，相邻两振动能级上粒子数之n(v + 1)/n(v) = 1/2 的温度 13.是：( ) A. 306 K B. 443 K C. 760 K D. 556 K B 14.下面哪组热力学性质的配分函数表达式与体系中粒子的可别与否无关：( ) A. S、G、F、C v B. U、H、P、C v C. G、F、H、U D. S、U、H、G B 15. 分子运动的振动特征温度Θv 是物质的重要性质之一，下列正确的说法是： ( ) A.Θv 越高，表示温度越高 B.Θv 越高，表示分子振动能越小 C. Θv 越高，表示分子处于激发态的百分数越小 D. Θv 越高，表示分子处于基态的百分数越小 C 16.下列几种运动中哪些运动对热力学函数G 与A 贡献是不同的：( ) A. 转动运动 B. 电子运动 C. 振动运动 D. 平动运动 D 17.三维平动子的平动能为εt = 7h 2 /(4mV2/ 3 )，能级的简并度为：( )
课件 第六章 热力学基础
第六章热力学基础 引言：热学的研究对象和两种研究方法1．热学是关于温度有关的学问，与我们的日常生活，工农业生产 以及各行各业有着密切关系。 热学是研究热运动的规律对物质宏观性质的影响，以及与物质其他运动形态之间的转化规律的学科。所谓热运动即组成宏观物体的大量微观粒子的一种永不停息的无规运动。 2．按照研究方法的不同，热学可分为两门学科，即热力学和统计物理学。它们从不同角度研究热运动，二者相辅相成，彼此联系又互相补充。 3．热力学是研究物质热运动的宏观理论。从基本实验定律出发，通过逻辑推理和数学演绎，找出物质各种宏观性质的关系，得出宏观过程进行的方向及过程的性质等方面的结论。具有高度的普适性与可靠性。其缺点是因不涉及物质的微观结构，而将物质视为连续体，故不能解释物质宏观性质的涨落。 4．统计物理学是研究物质热运动的微观理论。从物质由大量微观粒子组成这一基本事实出发，运用统计方法，把物质的宏观性质作为大量微观粒子热运动的统计平均结果，找出宏观量与微观量的关系，进而解释物质的宏观性质。在对物质微观模型进行简化假设后，应用统计物理可求出具体物质的特性；还可应用到比热力学更为广阔的领域，如解释涨落现象是研究非线性科学奠基石。第七章气体动理论就是统计物理学的基础。 5．本章为热力学基础主要内容有： 理想气体物态方程； 功、热量； 热力学第一定律； 等温和绝热过程；
第一节 气体物态参量 平衡态 理想气体物态方程 一、状态参量——热学系统状态的描述 确定热学系统的宏观性质的量称为状态参量。 常用的状态参量有四类： 1．几何参量（如：气体体积） 2．力学参量（如：气体压强） 3．化学参量（如：混合气体各化学组的质量和摩尔数等） 4．电磁参量（如：电场和磁场强度，电极化和磁化强度等） 5．热学参量（如：温度，熵等） 【注意】 如果在所研究的问题中既不涉及电磁性质又无须考虑与化学成分有关的性质，系统中又不发生化学反应，则不必引入电磁参量和化学参量。此时只需温度、体积和压强就可确定系统的状态。 二、p 、V 、T 的单位 1．体积V 物理意义：热学系统中的物质所能达到的空间范围大小的量度。 单位（SI 制）：m 3 （立方米），L 、ml . 2．压强 物理意义：作用于容器壁单位面积上的正压力的大小，S F p =单位：在SI 制中，压强的单位为帕斯卡，符号为Pa . 常用的单位有标准大气压（atm ），1atm=1.013×105Pa . 3．温度和温标 温度为系统内物质冷热程度的量度； 温标是温度的数值表示方法。 热力学温标，记号：T ，单位：开尔文， K ； 摄修斯温标，记号：t ，单位：℃； 两者关系：t T +=15.273或15.273-=T t 注意： 温度是热学中特有的物理量，它决定一系统是否与其他系统处于热平衡。处于热平衡的各系统温度相同。 温度是状态的函数，在实质上反映了组成系统大量微观粒子无规则运动的激烈程度。实验表明，将几个达到热平衡状态的系统分开之
第一章 化学热力学基础 公式总结
第一章 化学热力学基础 公式总结 1.体积功 We = －Pe △V 2．热力学第一定律的数学表达式 △U = Q + W 3．n mol 理想气体的定温膨胀过程 .定温可逆时： Wmax=-Wmin= 4.焓定义式 H = U + PV 在封闭体系中，W ′= 0，体系发生一定容过程 Qv = △U 在封闭体系中，W ′= 0，体系发生一定压过程 Qp = H2 – H1 = △H 5.摩尔热容 Cm ( J·K-1·mol-1 ): 定容热容 CV （适用条件 :封闭体系、无相变、无化学变化、 W ′=0 定容过程 适用对象 : 任意的气体、液体、固体物质 ） 定压热容 Cp ?=?2 1 ,T T m p dT nC H （适用条件 :封闭体系、无相变、无化学变化、 W ′=0 的定压过程 适用对象 : 任意的气体、液体、固体物质 ） 单原子理想气体： Cv,m = 1.5R , Cp,m = 2.5R 双原子理想气体： Cv,m = 2.5R , Cp,m = 3.5R 多原子理想气体： Cv,m = 3R , Cp,m = 4R 1 221ln ln P P nRT V V nRT =n C C m = ?=?2 1 ,T T m V dT nC U
Cp,m = Cv,m + R 6.理想气体热力学过程ΔU 、ΔH 、Q 、W 和ΔS 的总结 7.定义:△fHm θ(kJ·mol-1)-- 标准摩尔生成焓 △H —焓变； △rHm —反应的摩尔焓变 △rHm θ—298K 时反应的标准摩尔焓变； △fHm θ(B)—298K 时物质B 的标准摩尔生成焓； △cHm θ(B) —298K 时物质B 的标准摩尔燃烧焓。 8.热效应的计算 由物质的标准摩尔生成焓计算反应的标准摩尔焓变 △rH θm = ∑νB △fH θm ,B 由物质的标准摩尔燃烧焓计算反应的标准摩尔焓变 △rH θm = -∑νB △cH θm ,B 9.Kirchhoff （基尔霍夫） 方程 △rHm (T2) = △rHm (T1) + 如果 ΔCp 为常数，则 △rHm (T2) = △rHm (T1) + △Cp ( T2 - T1) 10.热机的效率为 对于卡诺热机 12 11Q Q Q Q W R +=- =η dT C p T T ? ?2 1 1 2 1211Q Q Q Q Q Q W +=+=-=η121T T T -=
大学物理第六章练习答案
大学物理第六章练 习答案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
第六章 热力学基础 练 习 一 一. 选择题 1. 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，气体将进行自由膨胀，达到平衡后（ A ） (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。 2. 对于理想气体系统来说，在下列过程中，哪个过程系统所吸收的热量、内能的增量和对外作做的功三者均为负值。（ C ） (A) 等容降压过程； (B) 等温膨胀过程； (C) 等压压缩过程； (D) 绝热膨胀过程。 3. 一定量的理想气体，分别经历如图 1(1)所示的abc 过程(图中虚线ac 为等温线)和图1(2)所示的def 过程(图中虚线df 为绝热线) 。 判断这两过程是吸热还是放热：（ A ） (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def 过程都吸热； (D) abc 过程def 过程都放热。 4. 如图2，一定量的理想气体，由平衡状态A 变到平衡状态B(A p =B p )，则无论经过的是什么过程，系统必然（ B ） (A) 对外做正功； (B) 内能增加； (C) 从外界吸热； (D) 向外界放热。 二.填空题 图.2 图1
1. 一定量的理想气体处于热动平衡状态时，此热力学系统不随时间变化的三个宏观量是P V T ，而随时间变化的微观量是每个分子的状态量。 2. 一定量的单原子分子理想气体在等温过程中，外界对它做功为200J ，则该过程中需吸热__-200__ ___J 。 3. 一定量的某种理想气体在某个热力学过程中，外界对系统做功240J ，气体向外界放热620J ，则气体的内能 减少，(填增加或减少)，21E E -= -380 J 。 4. 处于平衡态A 的热力学系统，若经准静态等容过程变到平衡态B ，将从外界吸热416 J ，若经准静态等压过程变到与平衡态B 有相同温度的平衡态C ，将从外界吸热582 J ，所以，从平衡态A 变到平衡态C 的准静态等压过程中系统对外界所做的功为 582-416=166J 。 三.计算题 1. 一定量氢气在保持压强为4.00×510Pa 不变的情况下，温度由0 ℃ 升高到50．0℃时，吸收了6.0×104 J 的热量。 (1) 求氢气的摩尔数 (2) 氢气内能变化多少 (3) 氢气对外做了多少功 (4) 如果这氢气的体积保持不变而温度发生同样变化、它该吸收多少热量 解： （1）由,2 2 p m i Q vC T v R T +=?=? 得 4 22 6.01041.3(2)(52)8.3150 Q v mol i R T ??= ==+?+?? （2）4,5 41.38.3150 4.291022 V m i E vC T v R T J ?=?=??=???=? （3）44(6.0 4.29)10 1.7110A Q E J =-?=-?=? （4）44.2910Q E J =?=?
第一章--化学热力学基础-习题解答
第一章 化学热力学基础 1-1 气体体积功的计算式dV P W e ?-=中，为什么要用环境的压力e P ？在什么情 况下可用体系的压力体P ？ 答： 在体系发生定压变化过程时，气体体积功的计算式dV P W e ?-=中， 可用体系的压力体P 代替e P 。 1-2 298K 时，5mol 的理想气体，在（1）定温可逆膨胀为原体积的 2 倍； ( 2 ) 定压下加热到373K ；（3）定容下加热到373K 。已知 C v,m = 28.28J·mol -1·K -1。 计算三过程的Q 、W 、△U 、△H 和△S 。 解 （1） △U = △H = 0 kJ V V nRT W Q 587.82ln 298314.85ln 1 2=??==-= 11 282.282ln 314.85ln -?=?==?K J V V nR S （2） kJ nC Q H m P P 72.13)298373(,=-==? kJ nC U m V 61.10)298373(,=-=? W = △U – Q P =－ 3.12 kJ 112,07.41298 373ln )314.828.28(5ln -?=+?==?K J T T nC S m P （3） kJ nC Q U m V V 61.10)298373(,=-==? kJ nC H m P 72.13)298373(,=-=? W = 0 112,74.31298 373ln 28.285ln -?=?==?K J T T nC S m V 1-3容器内有理想气体，n=2mol , P=10P θ，T=300K 。求(1) 在空气中膨胀了1dm 3， 做功多少？ (2) 膨胀到容器内压力为 lP θ，做了多少功？(3）膨胀时外压总比气体的压力小 dP , 问容器内气体压力降到 lP θ时，气体做多少功？ W f dl p A dl p dV δ=-?=-??=-?外外外
第七章、统计热力学基础习题和答案
统计热力学基础 一、选择题 1. 下面有关统计热力学的描述，正确的是：( ) A. 统计热力学研究的是大量分子的微观平衡体系 B. 统计热力学研究的是大量分子的宏观平衡体系 C. 统计热力学是热力学的理论基础 D. 统计热力学和热力学是相互独立互不相关的两门学科 B 2.在研究N、V、U有确定值的粒子体系的统计分布时，令∑n i = N，∑n iεi = U， 这是因为所研究的体系是：( ) A. 体系是封闭的，粒子是独立的 B 体系是孤立的，粒子是相依的 C. 体系是孤立的，粒子是独立的 D. 体系是封闭的，粒子是相依的 C 3.假定某种分子的许可能级是0、ε、2ε和3ε，简并度分别为1、1、2、3 四个这样的分子构成的定域体系，其总能量为3ε时，体系的微观状态数为：( ) A. 40 B. 24 C. 20 D. 28 A 4. 使用麦克斯韦-波尔兹曼分布定律，要求粒子数N 很大，这是因为在推出该定律时：( ) . 假定粒子是可别的 B. 应用了斯特林近似公式 C. 忽略了粒子之间的相互作用 D. 应用拉氏待定乘因子法 A 5.对于玻尔兹曼分布定律n i =(N/q)·g i·exp( -εi/kT)的说法：(1) n i是第i 能级上的粒子分布数; (2) 随着能级升高，εi 增大，n i总是减少的; (3) 它只适用于可区分的独立粒子体系; (4) 它适用于任何的大量粒子体系其中正确的是：( ) A. (1)(3) B. (3)(4) C. (1)(2) D. (2)(4) C 6.对于分布在某一能级εi上的粒子数n i，下列说法中正确是：( ) A. n i与能级的简并度无关 B. εi值越小，n i 值就越大 C. n i称为一种分布 D.任何分布的n i都可以用波尔兹曼分布公式求出 B 7. 15．在已知温度T时，某种粒子的能级εj = 2εi，简并度g i = 2g j，则εj和εi上分布的粒子数之比为：( ) A. 0.5exp(ε j/2kT) B. 2exp(- εj/2kT) C. 0.5exp( -εj/kT) D. 2exp( 2ε j/kT) C 8. I2的振动特征温度Θv= 307K，相邻两振动能级上粒子数之n(v + 1)/n(v) = 1/2的温度是：( ) A. 306 K B. 443 K C. 760 K D. 556 K B 9.下面哪组热力学性质的配分函数表达式与体系中粒子的可别与否无关：( ) A. S、G、F、C v B. U、H、P、C v C. G、F、H、U D. S、U、H、G B 10. 分子运动的振动特征温度Θv 是物质的重要性质之一，下列正确的说法是：( ) A.Θv越高，表示温度越高 B.Θv越高，表示分子振动能越小 C. Θv越高，表示分子处于激发态的百分数越小 D. Θv越高，表示分子处于基态的百分数越小 C 11.下列几种运动中哪些运动对热力学函数G与A贡献是不同的：( ) A. 转动运动 B. 电子运动 C. 振动运动 D. 平动运动 D 12.三维平动子的平动能为εt = 7h2 /(4mV2/3 )，能级的简并度为：( )
第一章化学热力学基础参考答案
第一章 2．计算下行反应的标准反应焓变△r Hθm: 解：①2Al(s) + Fe2O3(s) → Al2O3(s) + 2Fe(s) △f Hθm(kJ?mol-1) 0 -824.2 -1675.7 0 △r Hθm=△f Hθm(Al2O3,s)+2△f Hθm(Fe,s)-2△f Hθm(Al,s) - △f Hθm(Fe2O3 ,s) = -1675.7 + 2×0 - 2×0 - (-824.2) = - 851.5 (kJ?mol-1) ②C2H2 (g) + H2(g) → C2H4(g) △f Hθm(kJ?mol-1) 226.73 0 52.26 △r Hθm = △f Hθm(C2H4 ,g) - △f Hθm(C2H2,g) - △f Hθm(H2,g) = 52.26 - 226.73 - 0 = -174.47 (kJ?mol-1) 3. 由下列化学方程式计算液体过氧化氢在298 K时的△f Hθm(H2O2，l)： ① H2 (g) + 1/2O2 (g) = H2O (g) △r Hθm = - 214.82 kJ?mol-1 ② 2H(g) + O(g) = H2O (g) △r Hθm = - 926.92 kJ?mol-1 ③ 2H(g) + 2O(g) = H2O2 (g) △r Hθm = - 1070.6 kJ?mol-1 ④ 2O(g) = O2 (g) △r Hθm = - 498.34 kJ?mol-1 ⑤ H2O2 (l) = H2O2 (g) △r Hθm= 51.46 kJ?mol-1 解：方法1：根据盖斯定律有： [（方程①-方程②+方程③-方程⑤）×2-方程④]÷2可得以下方程 ⑥H2(g)+O2(g)=H2O2(l) △r Hθm △r Hθm=[(△r Hθ1-△r Hθ2+△r Hθ3-△r Hθ5) ×2-△r Hθ4] ÷2 ={[-214.82-(-926.92)+(-1070.6)-51.46] ×2-(-498.34)} ÷2 =[(-409.96)×2+498.34] ÷2 =(-321.58) ÷2 = -160.79(kJ?mol-1) △f Hθm(H2O2 ,l)= △r Hθm= -160.79 kJ?mol-1 方法2：(1)由①可知H2O的△f Hθm(H2O,g)= - 214.82 kJ?mol-1 (2)根据④计算O的△f Hθm(O,g) 2O(g) = O2 (g) △r Hθm = - 498.34 kJ?mol-1 △r Hθm = △f Hθm(O2 ,g)- 2△f Hθm(O,g) = 0 - 2△f Hθm(O,g) = - 498.34 kJ?mol-1 △f Hθm(O,g)= 249.17 kJ?mol-1 (3) 根据②求算△f Hθm（H,g) 2H(g) + O(g) = H2O (g) △r Hθm = - 926.92 kJ?mol-1 △f Hθm(kJ?mol-1) 249.17 - 214.82 △r Hθm = △f Hθm(H2O,g) - 2△f Hθm(H,g) -△f Hθm(O,g) = - 214.82 - 2△f Hθm(H,g)- 249.17 = - 926.92
第1章化学热力学基础复习题
化学热力学基础复习题 一、是非题 下列各题的叙述是否正确？正确的在题后括号内画“√”，错误的画“?” 1 在定温定压下，CO2由饱和液体转变为饱和蒸气，因温度不变，CO2的热力学能和焓也不变。( ) 1答:? 2 25℃时H2(g)的标准摩尔燃烧焓在量值上等于25℃时H2O(g)的标准摩尔生成焓。（） 2答: √p42 3 稳定态单质的?f H m (800K)=0 。( ) 3答: √ 4 d U=nC v,m d T公式对一定量的理想气体的任何pVT过程都适用。( ) 4答: √p32 5 系统处于热力学平衡态时，其所有的宏观性质都不随时间而变。（） 5答:√
6 若系统的所有宏观性质均不随时间而变，则该系统一定处于平衡态。（） 6答: √ 7 隔离系统的热力学能是守恒的。（） 7答:√ 8隔离系统的熵是守恒的。（） 8答:? 9 一定量理想气体的熵只是温度的函数。（） 9答:? 10 绝热过程都是定熵过程。（） 10答:? 11 一个系统从始态到终态，只有进行可逆过程才有熵变。（） 11答:? 12 系统从同一始态出发，经绝热不可逆过程到达的终态，若经绝热可逆过程，则一定达不到此终态。（）
12答: √ 13 热力学第二定律的克劳修斯说法是：热从低温物体传到高温物体是不可能的。（） 13答:?p51 14 系统经历一个不可逆循环过程，其熵变> 0。（） 14答:?p51 15 系统由状态1经定温、定压过程变化到状态2，非体积功W’<0，且有W’>?G和?G <0，则此状态变化一定能发生。（） 15答: √ 16 绝热不可逆膨胀过程中?S >0，则其相反的过程即绝热不可逆压缩过程中?S <0。（） 16答:? 17 临界温度是气体加压液化所允许的最高温度。( ) 17答:√ 18 化学势是一广度量。（） 18 答: ?
基础物理学上册习题解答和分析 第八章热力学基础题解和分析
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
第6章 热力学基础练习题(大学物理11)
06章 一、填空题 1、热力学第二定律的微观实质可以理解为：在孤立系统内部所发生的不可逆过程，总是沿着熵 的方向进行。 2、热力学第二定律的开尔文表述和克劳修斯表述是等价的，表明在自然界中与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的，开尔文表述指出了_____________的过程是不可逆的，而克劳修斯表述指出了__________的过程是不可逆的。 3．一定量的某种理想气体在某个热力学过程中，外界对系统做功240J ，气体向外界放热620J ，则气体的内能 (填增加或减少)，E 2—E 1= J 。 4．一定量的理想气体在等温膨胀过程中，内能 ，吸收的热量全部用于 。 5．一定量的某种理想气体在某个热力学过程中，对外做功120J ，气体的内能增量为280J ，则气体从外界吸收热量为 J 。 6、在孤立系统内部所发生的过程，总是由热力学概率 的宏观状态向热力学概率 的宏观状态进行。 7、一定量的单原子分子理想气体在等温过程中,外界对它作功为200J.则该过程中需吸热_______J 。 8、一定量的气体由热源吸收热量526610J ??,内能增加5 41810J ??,则气体对外作 功______J 。 9、工作在7℃和27℃之间的卡诺致冷机的致冷系数为 ，工作 在7℃和27℃之间的卡诺热机的循环效率为 。 10、2mol 单原子分子理想气体,经一等容过程后,温度从200K 上升到500K,则气体吸收的热量为_____J 。 11、气体经历如图1所示的一个循环过程，在这个循环中， 外界传给气体的净热量是 J 。 12、一热机由温度为727℃的高温热源吸热，向温度为 527℃的低温热源放热。若热机可看作卡诺热机，且每一 循环吸热2000J,则此热机每一循环作功 J 。 13、1mol 的单原子分子理想气体，在1atm 的恒定压强下，从0℃加热到100℃，则气体的
第一章热力学基础
第一章热力学基础 1．1mol 的理想气体，初态体积为25L,温度为100℃。计算分别通过下列四个不同过程，恒温膨胀到体积为100L时，物系所做的功。 （1）可逆膨胀； （2）向真空膨胀； （3）先在外压等于体积为50L时气体的平衡压力下，使气体膨胀到50L，然后再在外压等于体积为100L时气体的平衡压力下进行膨胀； （4）在外压等于终态压力下进行膨胀。 计算的结果说明什么问题？ （①4299．07J ②0 ③3101162J ④2325.84J ）2．1 mol理想气体由202650Pa、10L时恒容升温，使压力升到2026500Pa。 再恒压压缩至体积为1L。求整个过程的W、Q、ΔU及ΔH。 3．已知1molCaCO3 ( s )在900℃、101325Pa下分解为CaO(s)和CO2(g)时吸热178KJ，计算此过程的Q、W、ΔU及ΔH。 4．已知水蒸气的平均恒压摩尔热容C p,m=34.1J·K-1?mol-1，现将1 Kg100℃的水蒸气在101325Pa下，升温至400℃，求过程的W、Q及水蒸气的ΔU 和ΔH。 5．1Kg空气由25℃经绝热膨胀到－55℃。设空气为理想气体，相对分子质量近似取29，C v,m为20.92 J·K-1?mol-1。求过程的Q、W、ΔU及ΔH。6．在容积为200L的容器中放有20℃、253313Pa的某理想气体，已知其C p,m=1.4C v,m，求其C v,m值。若该气体的热容近似为常数，试求恒容下加热该
气体至80℃时所需的热是多少。 7．2 mol理想气体，分别经下列三个过程由298K、202650Pa变到298K、101325Pa，分别计算W、Q、ΔU和ΔH的值。 （1）自由膨胀； （2）始终对抗恒外压101325Pa膨胀； （3）可逆膨胀。 8．计算下列相变过程的W、Q、ΔU及ΔH。 （1）1g水在101325Pa、100℃下蒸发为蒸汽（设为理想气体）。 （2）1g水在100℃、当外界压力恒为50662.5Pa时，恒温蒸发，然后，将蒸气慢慢加压到100℃、101325Pa。 （3）将1g、100℃、101325Pa的水突然移放到恒温100℃的真空箱中，水气即充满整个真空箱，测其压力为101325Pa。（正常沸点时，水的摩尔汽化热为40662 J?mol-1）。 比较三个过程的计算结果，可以说明什么问题？ 9．计算在298K、101325Pa时下列反应的ΔrH°。 Fe2O3 ( s )＋3CO( g ) →2Fe(s)+＋3CO2 ( g ) 有关热力学数据如下： 物质Fe2O3 ( s ) CO( g ) Fe(s) CO2 ( g )
第8章--热力学基础--习题答案
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)。
第七章 统计热力学基础
第七章统计热力学基础 一、选择题 1、统计热力学主要研究（）。 (A) 平衡体系(B)单个粒子的行为案(C) 非平衡体系(D) 耗散结构 2、能量零点的不同选择，在下面诸结论中哪一种说法是错误的：( ) (A) 影响配分函数的计算数值(B) 影响U，H，F，G 的数值 (C) 影响Boltzmann分布数N 的数值(D) 影响能级能量εi的计算数值 3、最低能量零点选择不同，对哪些热力学函数值无影响：( ) (A) U (B) S (C) G (D) H 4、统计热力学研究的主要对象是：（） (A) 微观粒子的各种变化规律 (B) 宏观体系的各种性质 (C) 微观粒子的运动规律 (D) 宏观系统的平衡性质 5、对于一个U,N,V确定的体系，其微观状态数最大的分布就是最可几分布，得出这一结论的理论依据是：（） (A) 玻兹曼分布定律(B) 等几率假设(C) 分子运动论(D) 统计学原理 6、以0到9这十个数字组成不重复的三位数共有（） (A) 648个(B) 720个(C) 504个(D) 495个 7、各种不同运动状态的能级间隔是不同的，对于同一种气体分子，其平动、转动、振动和电子运动的能级间隔的大小顺序是：（） (A) t > r > v > e(B) t < r < v < e (C) e > v > t > r(D) v > e > t > r 8、在统计热力学中，对物系的分类按其组成的粒子能否被分辨来进行，按此原则：（） (A) 气体和晶体皆属定域子体系 (B) 气体和晶体皆属离域子体系 (C) 气体属离域子体系而晶体属定域子体系 (D) 气体属定域子体系而晶体属离域子体系 9、对于定域子体系分布X所拥有的微观状态t x为：（） (A) (B)
第八章热力学标准答案
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
07第7章 热力学基础
105 第7章 热力学基础 7.1 结构要点 一、知识结构 本章介绍由观察和实验总结出来的热现象的基本规律． 二、基本要求 1．理解平衡态、准静态过程、可逆过程、不可逆过程的涵义， 2．掌握描述热力学过程的三个主要物理量：内能、功、热量； 3．掌握热力学第一定律及在各种等值过程中的运用； 4．理解热力学第二定律的两种表述，能够计算循环热机效率(或制冷系数)； 5．掌握熵的概念、性质和物理本质，了解熵增原理的物理意义． 热力学过程 准静态过程 等值过程 热力学第一定律 热力学第二定律 热力学第三定律 热力学第零定律 2 2 11T p T p =2 2 11T V T V =2 211V p V p =γ γ 2 211V p V p =A E Q +?=?=pdV A )(2 12T T iR M E -= ?μ) (12T T C M Q -= μ R i C V 2 = R C C V p +=V p C C = γRT M pV μ = 主要物理量 内能 功 热量
106 7.2 学习指南 一、内能、功、热量 1．内能 系统内分子运动的动能、分子间相互作用的势能及分子内原子等运动的动能的总和，称为系统的内能． 内能是状态的单值函数，简称为态函数． 理想气体的内能指系统内所有分子各种动能的总和．对于质量为M 、摩尔质量为μ的理想气体，其内能为RT i M E 2 μ=。 (7—1) 理想气体的内能是温度的单值函数，即内能只与温度有关．如果温度的变化量为△T ，则其内能变化量为T R i M E ?= ?2 μ。 (7—2) 2．功 由于体积变化，理想气体组成的系统对外界在无限小的准静态过程中所作的功为 pdV dA =，当系统体积膨胀时，d V ＞0，系统对 外作正功，即d A ＞0，当系统被压缩时，d V ＜0，系统对外作负功，即d A ＜0． 在一个有限的准静态过程中，系统的体积由V 1变为V 2时，系统对外界所作的总功为 ? = 2 1 V V p d V A (7—3) 在p －V 图上，过程曲线下面所围成的面积代 表功的大小，如图7－1示．系统从同一初态经历不同准静态过程到达同一终态，对外所作的功不同．因此，功是一个过程量．不能离开系统的变化过程谈功． 3．热量 热量是指系统与外界发生的热交换的能量，是过程量。如果系统原来的温度为T 1，传入热量Q 后的温度为T 2，则吸收的热量为)(12T T Mc Q -=。 (7—4) 式中M 是系统的质量，c 是物质的比热．Mc 为系统温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量，称为该系统的热容量．一摩尔物质温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量叫该物质的摩尔热容量．如果物质的摩尔质量为μ，则摩尔热容量为 Ｖ 图7－1 p V 1 V 2 V V +d V
第八章热力学答案 (2014、04)
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>?A B 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=???=?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) Δη1>Δη2． (B) Δη1<Δη2． (C) Δη1=Δη2． (D) 无法确定哪个大． V