热力学基础
练习1
一、选择题
1. 在下列各种说法：
(1) 准静态过程就是无摩擦力作用的过程；
(2) 准静态过程一定是可逆过程；
(3) 准静态过程是无限多个连续变化的平衡态的连接；
(4) 准静态过程在p－V图上可用一连续曲线表示。
中，正确的是( )
A. (1)、(2)；
B. (3)、(4)；
C. (2)、(3)、(4)；
D. (1)、(2)、(3)、(4)。
2. 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. 一定都是准静态过程；
B. 不一定是准静态过程；
C. 前者是准静态过程，后者不是准静态过程；
D. 后者是准静态过程，前者不是准静态过程。
3. 质量一定的理想气体，从相同状态出发，分别经历等温过程、等压过程和绝热过程，使其体积增加一倍．那么气体温度的改变(绝对值)在( )
A. 绝热过程中最大，等压过程中最小；
B. 绝热过程中最大，等温过程中最小；
C. 等压过程中最大，绝热过程中最小；
D. 等压过程中最大，等温过程中最小。
4. 如图所示，一定量的理想气体，沿着图中直线从状态a( 压
强p1=4atm，体积V1=2L)变到状态b( 压强p2=2atm，
体积V2=4L)．则在此过程中( )
A. 气体对外作正功，向外界放出热量；
B. 气体对外作正功，从外界吸热；
C. 气体对外作负功，向外界放出热量；
D. 气体对外作正功，内能减少。
二、填空题
1. 不规则地搅拌盛于绝热容器中的液体，液体温度在升高，若将液体看作系统，则：
(1) 外界传给系统的热量零；
(2) 外界对系统作的功________零；
(3) 系统的内能的增量_________零（填大于、等于、小于）。
2. 某理想气体等温压缩到给定体积时外界对气体作功|W1|，又经绝热膨胀返回原来体积时气体对外作功|W2|，则整个过程中气体
(1) 从外界吸收的热量Q=________________；
(2) 内能增加了∆E=______________________。
3. 如图所示，一定量的理想气体经历a→b→c过程，在此过程
中气体从外界吸收热量Q，系统内能变化量∆E，请在以下空格
内填上>0或<0或=0
(1) Q____________；
(2)∆E=。
4. 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V1膨胀到体积V2，试示意地画出
这三种过程的p−V图曲线．在上述三种过程中：
(1) 气体的内能增加的是__________过程；
(2) 气体的内能减少的是__________过程。
三、计算题
1. 将1mol理想气体等压加热，使其温度升高72K，传给它的热量等于1.60×103J，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R=8.31 J∙mol−1∙K−1)。
2.1mol理想气体在T1=400K的高温热源与T2=300K的低温热源间作卡诺循
环（可逆的），在400K的等温线上起始体积为V1=0.001m3，终止体积为V2=
0.005m3，试求此气体在每一循环中：
(1) 从高温热源吸收的热量Q1；
(2) 气体所作的净功W；
(3) 气体传给低温热源的热量Q2。
3. 一卡诺热机(可逆的)，当高温热源的温度为127°C、低温热源温度为27°C时，其每次循环对外作净功8000J。今维持低温热源的温度不变，提高高温热源温度，使其每次循环对外作净功10000J。若两个卡诺循环都工作在相同的两条绝热线之间，试求：
(1) 第二个循环的热机效率；
(2) 第二个循环的高温热源的温度。
练习2
1. 理想气体向真空作绝热膨胀( )
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。
2. 热力学第一定律表明( )
A. 系统对外作的功不可能大于系统从外界吸收的热量；
B. 系统内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，在此循环过程中，外界对系统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1。
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作功。”对此说法，有如下几种评论，哪种是正确的( )
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。
4. 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准静态过程：(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
二、填空题
1. 一定量理想气体，从A状态(2p1，V1)经历如图所示的直线过程变
到B状态(p1，2V1)，则AB过程中系统作功
W=；内能改变∆E=。
2. 一个作可逆卡诺循环的热机，其效率为η，它逆向运转时便成为一台致冷机，该致冷机的致冷系数ω=T2
，则η与ω的关系为。
T1−T2
3. 一热机从温度为727°C的高温热源吸热，向温度为527°C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
___________ J。
4. 一卡诺热机(可逆的)，低温热源的温度为27°C，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%，若低温热源保持不变，则高温热源的温度应增加________ K。
三、计算题
1. 1mol双原子分子理想气体从状态A(p1,V1)沿p−V图所示直线变化到状态B(p2,V2)，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=∆Q
，其中∆Q表示1mol物质在过程中升高温
∆T
度∆T时所吸收的热量。
2. 一定质量0.02kg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；试分别求出以上变化过程气体内能的改变、吸收的热量、外界对气体所作的功。
3. 一卡诺循环的热机，高温热源温度是400K，每一循环从此热源吸进100J热量并向一低温热源放出80J热量．求：
(1) 低温热源温度；
(2) 这循环的热机效率。
练习3
1. 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的功三者均为负值( )
A. 等体降压过程；
B. 等温膨胀过程；
C. 绝热膨胀过程；
D. 等压压缩过程。
2. 热力学第二定律表明( )
A. 不可能从单一热源吸收热量使之全部变为有用的功；
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。
3. 如图，一定量的理想气体，由平衡状态A变到平衡状态B (p A=p B)，则无论经过的是什么过程，系统必然( )
A. 对外作正功；
B. 内能增加；
C. 从外界吸热；。
D. 向外界放热
二、填空题
1. 如图所示，理想气体从状态A出发经ABCDA循环过
程，回到初态A点，则循环过程中气体净吸的热量为
(1atm=1.01×105Pa) Q=。
2. 如图，温度为T0，2T0，3T0三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=____________，
η2=____________，
η3=。
3. 有一卡诺热机，用290g空气为工作物质，工作在27°C的高
温热源与−73°C的低温热源之间，此热机的效率η=______________。
4. 可逆卡诺热机可以逆向运转．逆向循环时, 从低温热源吸热,向高温热源放热,而且吸的热量和放出的热量等于它正循环时向低温热源放出的热量和从高温热源吸的热量.设高温热源的温度为T1=450K, 低温热源的温度为T2=300K, 卡诺热机逆向循环时从低温热源吸热Q2=400J，则该卡诺热机逆向循环一次外界必须作功W=。
三、计算题
1. 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)。
2. 比热容比γ=1.40的理想气体进行如图所示的循环，已知状态A的温度为300K。求：
(1) 状态B、C的温度；
(2) 每一过程中气体所吸收的净热量。
3.
参考答案
第9章热力学基础练习1
一、选择题
1-5 B B D B
二、填空题
1. 等于；大于；大于
2. −|W1|；−|W2|
3. >0；>0
4. 等压；绝热
三、计算题
1. 解：(1) 气体所作的功
W=p∆V=R∆T=598J (2) 气体内能的增量
∆E=Q−W=1.00×103J (3) 定压摩尔比热容：
C p=Q
∆T
=22.2 J∙mol−1∙K−1
定容摩尔比热容
C V=C p−R=13.9 J∙mol−1∙K−1比热容比
γ=C p
C V
=1.6
2. 解：(1)
Q1=RT1ln V2
V1
=5.35×103J
(2)
η=1−T2
T1
=0.25
W=ηQ1=1.34×103J (3)
Q2=Q1−W=4.01×103J 3. 解：(1)
η=W Q 1=Q 1−Q 2Q 1=T 1−T 2T 1 Q 1=W T 1T 1−T 2
且
T 1T 2=Q 1Q 2 Q 2=T 2Q 1T 1 即：
Q 2=
T 1T 1−T 2∙T 2T 1W =T 2T 1−T 2
=24000J 由于第二循环吸热（由于Q′2=Q 2）：
Q′1=W ′+Q′2=W ′+Q 2
η′=W′Q′1=29.4% (2)
T′1=T 21−η′
=425K 练习2
一、选择题
1-4 A C C A
二、填空题
1. 32p 1V 1； 0
2. η=1ω+1(或ω=1η−1)
3. 400
4. 500 100 三、计算题
1. 解：(1) 气体的内能增量
∆E =C V (T 2−T 1)=52
(p 2V 2−p 1V 1) (2) 气体对外界所作的功
W =12
(p 1+p 2)(V 2−V 1) W 为梯形面积，根据相似三角形有p 1V 2=p 2V 1，则：
W=1
2
(p2V2−p1V1)
(3) 气体吸收的热量
Q=∆E+W=3(p2V2−p1V1)
(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：
∆Q=3∆(pV)
由状态方程得：
∆(pV)=R∆T
故：
∆Q=3R∆T
摩尔热容：
C=∆Q
∆T
=3R
2. 解：氦气为单原子分子理想气体，i=3：(1) 等体过程，V=常量，W=0：
根据热力学第一定律Q=∆E+W，可知：
Q=∆E=
M
M mol
C V(T2−T1)=623J
(2) 等压过程，p=常量，
Q=
M
M mol
C p(T2−T1)=1.04×103J
∆E与(1)相同：
W=Q−∆E=417J (3) Q=0，∆E与(1)相同：
W=−∆E=−623J 3. 解：(1) 对卡诺循环：
T1 T2=
Q1 Q2
故：T2=T1Q2
Q1
=320K
即：低温热源的温度为320K；
(2) 热机效率：
η=1−Q2
Q1
=20%
练习3
一、选择题1-3 D C B 二、填空题
1. 1.616×104J(或160atm∙L)
2. 3
3.3%；50%；66.7%
3. 33.3%
4. 200J
三、计算题
1. 解：
(1) A→B过程：
W1=1
2
(p B+p A)(V B−V A)=200J
∆E1=vC V(T B−T A)=3
2
(p B V B−p A V A)=750J
Q1=W1+∆E1=−600J B→C过程：
W2=0
∆E2=vC V(T C−T B)=3
2
(p C V C−p B V B)=−600J
Q2=W2+∆E2=−600J C→A过程：
W3=p A(V A−V C)=−100J
∆E3=vC V(T A−T C)=3
2
(p A V A−p C V C)=−150J
Q3=W3+∆E3=−250J
(2) W=W1+W2+W3=100J
Q=Q1+Q2+Q3=100J
2. 解：由图可得：
p A=400Pa，p B=p C=400Pa，V A=V B=2m3，V C=6m3 (1) C→A为等体过程，根据方程：
p A T A =
p C T C
得：
T C=T A p C
p A
=75K
B→C为等压过程，根据方程：
V B T B =
V C T C
得：
T B=T C V B
V C
=225K
(2) 根据理想气体状态方程求出气体的物质的量（即摩尔数）v为：
ν=p A V A
RT A
=0.321mol
由γ=1.4知该气体为双原子分子气体：
C V=5
2R，C p=7
2
R
11
B→C等压过程吸热：
Q2=7
2
vR(T C−T B)=−1400J
C→A等体过程吸热：
Q3=5
2
vR(T A−T C)=1500J
循环过程∆E=0，整个循环过程净吸热：
Q=W=1
2
(p A−p C)(V B−V C)=600J
故A→B过程净吸热：
Q1=Q−Q2−Q3=500J
12
2019年化学热力学基础考试题及答案 一、选择题 1、任一体系经一循环过程回到始态，则不一定为零的是（D） A.G? B.S? C.U? D.Q 2、在孤立体系中进行的变化，其U?和H?的值一定是（D） A.0 = ?H U ? ,0= ? > ?H U B.0 ,0< C.0 U D.不能确定 ?H < ,0< ? = ?,0 U? H 3、1mol理想气体经一定温可逆膨胀过程，则（A ） A.F G? ? C.F < ? D.无法确定 ? B.F G? = G? > 4. 对封闭体系，当过程的始终态确定后，下列值中不能确定的是( D ) A 恒容、无其它功过程的Q B 可逆过程的W C 任意过程的Q+ W D 绝热过程的W 5. 某理想气体在等温膨胀过程中(不做非体积功.W =0), 则(A ) f A B C D 6、在隔离系统内（C ） A、热力学能守恒，焓守恒 B、热力学能不一定守恒，焓守恒、 C、热力学能守恒，焓不一定守恒 D、热力学能、焓均不一定守恒
7．在一绝热钢壁体系内，发生一化学反应，温度从T 1→T 2，压力由p 1→p 2，则 D . A ．Q ＞0，W ＞0，?U ＞ 0 B ．Q = 0，W ＜0，?U ＜0 C ．Q = 0，W ＞0，?U ＞0 D ．Q = 0，W = 0，?U = 0 8、若使CO 2在水中的溶解度为最大，应选择的条件是（ B ） (A)高温高压 (B)低温高压 (C)低温低压 (D)高温低压 9.在－10℃，p 时，1mol 过冷的水结成冰时，下述表示正确的是 C 。 A ．?G ＜0，?S 体＞0，?S 环＞0，?S 孤＞0； B ．?G ＞0，?S 体＜0，?S 环＜0，?S 孤＜0； C ．?G ＜0，?S 体＜0，?S 环＞0，?S 孤＞0； D ．?G ＞0，?S 体＞0，?S 环＜0，?S 孤＜0。 10. 已知：Zn(s)+(1/2)O2 ---> ZnO ΔcHm=351.5 kJ/mol Hg(l)+(1/2)O2 ---> HgO ΔcHm= 90.8 kJ/mol 因此 Zn+HgO ---> ZnO+Hg 的ΔrHm 是：参考答案: B (A) 442.2 kJ/mol (B) 260.7 kJ/mol (C) -62.3 kJ/mol (D) -442.2 kJ/mol 二、判断题 1、Q 和W 不是体系的性质，与过程有关，所以Q+W 也由过程决定。（×） 2、处于两相平衡的1molH 2O （l ）和1molH 2O （g ），由于两相物质的温度和压力相等，因此在相变过程中ΔU=0，ΔH=0。（×） 3、封闭体系中，由状态1经定温、定压过程变化到状态2，非体积功0' 第10章 热力学基础 习题解答 （一）. 选择题 1. 1摩尔氧气和1摩尔水蒸气（均视为刚性分子理想气体），在体积不变的情况下吸收相等的热量，则它们的： （A ）温度升高相同，压强增加相同。 （B ）温度升高不同，压强增加不同。 （C ）温度升高相同，压强增加不同。 （D ）温度升高不同，压强增加相同 。 [ ] 【分析与解答】 因为 2V m i Q R T M = ?，p nkT =氧气和水蒸气的自由度不同，吸收热量相等，则温 度升高不同，压强增加亦不同。 正确答案是B 。 2. 一定量理想气体，从状态A 开始，分别经历等压、等温、绝热三种过程（AB 、AC 、AD ），其容积由V1都膨胀到2V1，其中 。 (A) 气体内能增加的是等压过程，气体内能减少的的是等温过程。 (B) 气体内能增加的是绝热过程，气体内能减少的的是等压过程。 (C) 气体内能增加的是等压过程，气体内能减少的的是绝热过程。 (D) 气体内能增加的是绝热过程，气体内能减少的的是等温过程。 [ ] 【分析与解答】 正确答案是C 。 3. 如图所示，一定量的理想气体，沿着图10-18中直线从状态a( 压强p1 = 4 atm ，体积V1 =2 L )变到状态b ( 压强p2 =2 atm ，体积V2 =4 L )．则在此过程中： （A ） 气体对外做正功，向外界放出热量． （B ） 气体对外做正功，从外界吸热． （C ） 气体对外做负功，向外界放出热量． （D ） 气体对外做正功，内能减少． [ ] p (atm) P 图10-18 【分析与解答】 因为 a a b b p V p V =，a b T T =,内能变化为零，吸热等于做功，而此过程为单向体积膨胀过程， 系统对外做正功，从外界吸热。 正确答案是B 。 4. 若在某个过程中，一定量的理想气体的内能E 随压强p 的变化关系为一直线(其延长线过E －p 图10-19的原点)，则该过程为： （A ） 等温过程 （B ） 等压过程 （C ） 等体过程 （D ） 绝热过程 [ ] 图10-19 【分析与解答】 因为 22m i i E RT pV M = =,p 与V 成线性关系，故为等体过程。 正确答案是C 。 5. 在室温条件下，压强、温度、体积都相同的氮气和氦气在等压过程中吸收了相同的热量，则它们对外作功之比为W(氮)／W(氦)＝______. （A ）5/9 （B ）5/7 （C ）1/1 （D ）9/5 [ ] 【分析与解答】 2275 5,,227N p P N He He T m m m Q C T R T R T M M M T ?=??=?=? 222121()5 ()7N N He He W T p V V W p V V T ?-==='-? 正确答案是B 。 6. 一定量的理想气体，由初态a 经历a c b 过程到达终态b （如图10-20示），已知a 、b 两状态处于同一条绝热线上，则______. (A ）内能增量为正，对外作功为正，系统吸热为正。 （B ）内能增量为负，对外作功为正，系统吸热为正。 （C ）内能增量为负，对外作功为正，系统吸热为负。 （D ）不能判断。 [ ] p 高中物理竞赛习题专题九：热力学基础 一、选择题 1．如图所示，bca 为理想气体的绝热过程，b 1a 和b 2a 功与吸收热量的情况是 ( ) （A ）b 1a 过程放热、作负功，b 2a 过程放热、作负功； （B ）b 1a 过程吸热、作负功， b 2a 过程放热、作负功； （C ）b 1a 过程吸热、作正功，b 2a 过程吸热、作负功； （D ）b 1a 过程放热、作正功，b 2a 过程吸热、作正功。 【提示：体积压缩，气体作负功；三个过程中a 和 b 两点之间的内能变化相同，bca 线是绝热过程，既不吸热也不放热，b 1a 过程作的负功比b 2a 过程作的负功多，由Q W E =+?知 b 2a 过程放热，b 1a 过程吸热】 2．如图，一定量的理想气体，由平衡态A 变到平衡态B A B P =。问在状态A 和状态B （A ）对外作正功；（B ）内能增加； （C ）从外界吸热；（D ）向外界放热。 【提示：由于A B T T <，必有A B E E <；而功、热量是 过程量，与过程有关】 3．两个相同的刚性容器，一个盛有氢气，一个盛氦气(均视为刚性理想气体)，开始时它们的压强和温度都相同，现将3 J 的热量传给氦气，使之升高到一定的温度，若氢气也升高到同样的温度，则应向氢气传递热量为 ( ) （A ）6J ； （B ）3J ； （C ）5J ； （D ）10J 。 【提示：等体过程不做功，有Q E =?，而2 mol M i E R T M ?=?，所以需传5J 】 4．有人想象了如图所示的四个理想气体的循环过程，则在理论上可以实现的是（ ） A （） C （） B （） D （） 热力学基础 练习1 一、选择题 1. 在下列各种说法： (1) 准静态过程就是无摩擦力作用的过程； (2) 准静态过程一定是可逆过程； (3) 准静态过程是无限多个连续变化的平衡态的连接； (4) 准静态过程在p－V图上可用一连续曲线表示。 中，正确的是( ) A. (1)、(2)； B. (3)、(4)； C. (2)、(3)、(4)； D. (1)、(2)、(3)、(4)。 2. 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. 一定都是准静态过程； B. 不一定是准静态过程； C. 前者是准静态过程，后者不是准静态过程； D. 后者是准静态过程，前者不是准静态过程。 3. 质量一定的理想气体，从相同状态出发，分别经历等温过程、等压过程和绝热过程，使其体积增加一倍．那么气体温度的改变(绝对值)在( ) A. 绝热过程中最大，等压过程中最小； B. 绝热过程中最大，等温过程中最小； C. 等压过程中最大，绝热过程中最小； D. 等压过程中最大，等温过程中最小。 4. 如图所示，一定量的理想气体，沿着图中直线从状态a( 压 强p1=4atm，体积V1=2L)变到状态b( 压强p2=2atm， 体积V2=4L)．则在此过程中( ) A. 气体对外作正功，向外界放出热量； B. 气体对外作正功，从外界吸热； C. 气体对外作负功，向外界放出热量； D. 气体对外作正功，内能减少。 二、填空题 1. 不规则地搅拌盛于绝热容器中的液体，液体温度在升高，若将液体看作系统，则： (1) 外界传给系统的热量零； (2) 外界对系统作的功________零； (3) 系统的内能的增量_________零（填大于、等于、小于）。 2. 某理想气体等温压缩到给定体积时外界对气体作功|W1|，又经绝热膨胀返回原来体积时气体对外作功|W2|，则整个过程中气体 (1) 从外界吸收的热量Q=________________； (2) 内能增加了∆E=______________________。 第3章化学热力学基础 1．状态函数的含义及其基本特征是什么？T、p、V、△U、△H、△G、S、G、Q p、Q u、Q、W、W e最大中哪些是状态函数？哪些属于广度性质？哪些属于强度性质？ 答：状态函数的含义就是描述状态的宏观性质，如T、p、V、n、m、ρ等宏观物理量，因为体系的宏观性质与体系的状态之间存在对应的函数关系。状态函数的基本特点如下： （1）在条件一定时，状态一定，状态函数就有一定值，而且是唯一值。 （2）条件变化时，状态也将变化，但状态函数的变化值只取决于始态和终态，与状态变化的途径无关。 （3）状态函数的集合（和、差、积、商）也是状态函数。其中T、p、V、S、G是状态函数，V、S、G、H、U属于广度性质（具有加和性），T、p属于强度性质。 2．下列叙述是否正确？试解释之。 （1）Q p=△H，H是状态函数，所以Q p也是状态函数； （2）化学计量数与化学反应计量方程式中各反应物和产物前面的配平系数相等； （3）标准状况与标准态是同一个概念； （4）所有生成反应和燃烧反应都是氧化还原反应； （5）标准摩尔生成热是生成反应的标准摩尔反应热； （6）H2O（l）的标准摩尔生成热等于H2（g）的标准摩尔燃烧热； （7）石墨和金刚石的燃烧热相等； （8）单质的标准生成热都为零； （9）稳定单质的△f HΘm、SΘm、△f GΘm均为零； （10）当温度接近绝对零度时，所有放热反应均能自发进行。 （11）若△r H m和△r S m都为正值，则当温度升高时反应自发进行的可能性增加； （12）冬天公路上撒盐以使冰融化，此时△r G m值的符号为负，△r S m值的符号为正。 答：（1）错。虽然H是状态函数，△H并不是状态函数，所以Qp当然不是状态函数；。 （2）错。因为反应物的化学计量数为负，与反应计量方程式中反应物前面为正的系数不相等； （3）错。如气体的标准状况是指0℃和101.325KPa条件，而标准态对温度没有限定； （4）错。如由石墨生成金刚石的生成反应就不是氧化还原反应； （5）对。因某物质的标准摩尔生成热是由某物质生成反应的标准摩尔反应热而命名的； （6）对。因H2O（l）的生成反应与H2（g）的燃烧反应是同一个反应； （7）错。因石墨和金刚石的燃烧反应虽最终产物相同，但反应的始态不同； （8）错。因为只有稳定单质的标准生成热才为零； （9）错。因为只有稳定单质的△f HΘm、△f GΘm为零，而稳定单质的SΘm在一般条件下并不为零； （10）对。因为当温度接近绝对零度时，反应熵变趋近于零，反应热为影响反应自发的唯一因素； （11）对。因△r H m和△r S m都为正值，说明是吸热的、有可能自发的反应，升温有利； （12）对。因冰融化变水了，说明乃混乱度增大的自发过程，△r G m值必为负，△r S m值必为正。 3．1 mol气体从同一始态出发，分别进行恒温可逆膨胀或恒温不可逆膨胀达到同一终态，因恒温可逆膨胀对外做功W r大于恒温不可逆膨胀对外做的功W ir，则Q r>Q ir。对否？为什么？ 答：对。因为从同一始态到同一终态，热力学能变相同，根据热力学第一定律，因恒温可逆膨胀对外做功W r大于恒温不可逆膨胀对外做的功W ir，则恒温可逆膨胀从环境吸收的热Q必大于恒温不可逆膨胀从环境吸收的热Q ir。(△u=O r-W r= O-W; W r>W ir则Q r>Q ir) 《 大学物理B 》课程习题（热力学基础）参考答案 一、单项选择题 1 C 2 C 3 C 4 B 5 D 6 C 7 C 8 A 二、填空题 1. )(5.21122V p V p -，))((5.01212V V p p -+，)(5.0)(312211122V p V p V p V p -+-。 2. 268J ，732J ； 3. 500K ，100K ； 4. S 1+ S 2； - S 1； 5. 40J ；140J ； 6. 260J ，-280J 7. 不变，减小 三、计算题 1．解：（1）)(6235031.82 323J T R T C E V =??=?= ?=? 0=A )(623J A Q == （2）)(6235031.82323J T R T C E V =??=?=?=? )(4165031.8d d 2 121J T R T R V p A T T V V =??=?===?? )(1039J E A Q =?+= 2．解：(1) A —B 过程： ))((2 1A B A B AB V V P P W -+= J 200= )(A B V AB T T C M E -μ=? )(2 3A A B B V P V P -= J 750= B —C 过程: 0=BC W )(B C V BC T T C M E -μ=? )(2 3B B C C V P V P -= J 600-= C-A 过程：)(C A A CA V V P W -= J 100-=)(C A V CA T T C M E -μ=? )(2 3C C A A V P V P -= J 150-= （2）.热机效率 %5.10950 100===η吸Q w 3．解：等压过程末态的体积 1001T T V V = 等压过程气体对外作功 )1()(0 1000101-=-=T T V p V V p W =200 J 根据热力学第一定律，绝热过程气体对外作的功为 W 2 =－△E =－νC V (T 2－T 1) 这里 000RT V p = ν，R C V 25=， 则 500)(25120002==--=T T T V p W J 气体在整个过程中对外作的功为 W = W 1+W 2 =700 J ． 热力学习题答案 Final approval draft on November 22, 2020 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 -= 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 Ө、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(V -V ) = pV -PV = RT -RT = R(T -T ) = R 5. 1mol 理想气体，初态体积为25dm , 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 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 时气体的平衡压力下，使气体膨胀到50 dm ，然后再在外压等于体积为100dm 时气体的平衡压力下，使气体膨胀到终态。（4）在外压等于气体终态压力下进行膨胀。 解： （1）向真空膨胀：p 外=0，δW= - p 外dV=0，W=0 （2）可逆膨胀：W= -nRTln(V2/V1) =-8.314×373.2×ln(100/25)=-4301J=-4.3kJ （3）两步恒外压膨胀：W= W1+ W2= -p 外,1(V 中-V1)- p 外,2(V2 -V 中) [此步可略] = -p 中(V 中-V1)- p2(V2 -V 中) = -nRT/V 中(V 中-V1) - nRT/V2(V2 -V 中) = -nRT(1-V1/V 中) - nRT(1-V 中/V2) = -8.314×373.2×(1-25/50+1-50/100) = -3.1kJ （注：因为已知数据是V ，所以将P 导成V ） （4）一步恒外压膨胀：W= -p2(V2 -V1) = -nRT/V2(V2 -V1) = -nRT(1-V1/V2) = -8.314×373.2×(1-25/100) = -2.33 kJ 6. 10mol 理想气体由25℃、1.00MPa 膨胀到25℃、0.10MPa 。设过程为：（1）向真空膨胀；（2）对抗恒外压0.100MPa 膨胀。分别计算以上各过程的功。 解：（1）向真空膨胀：pe=0，W=0 （2）恒外压膨胀：W= -pe(V2-V1) = -p2(V2-V1) = -p2(nRT/p2 - nRT/p1) = -nRT(1-P2/P1) = -10×8.314×298.15×(1- 0.1) = 22.31kJ （注：因为已知数据是P ，所以将V 导成P ） 7. 求下列等压过程的体积功： （1）10mol 理想气体由25℃等压膨胀到125℃。 （2）在100℃、0.100Mpa 下，5mol 水变成5mol 水蒸气（设水蒸气可视为理想气体，水的体积与水蒸气的体积比较可以忽略）。 （3）在25℃0.100Mpa 下，1molCH4燃烧生成二氧化碳和水。 解：（1）理想气体等压膨胀： W= -p (V2-Vl) = -nR(T2-T1)= -10×8.314×(398.15-298.15)= -8.314kJ （2）等温等压相变：H2O(l) === H2O(g) W= -p (Vg-Vl)≈-pVg ≈-nRT= -5×8.314×373.15= -15.512kJ （3）等温等压化学反应：CH4(g) + 2O2(g) === CO2(g) + 2H2O(l) W= -RT ∑νB (g) = -8.314×298.15×(1-3)= 4.958kJ 8. （1）已知在373K 及101.325kPa 下，液态水的比体积是1.04 dm3 kg-1，水蒸气的比容为1677 dm3 kg-1，求1mol 液态水在373K 及101.325kPa 下气化成1mol 水蒸气时所作的功。 （2）假定把液态水的体积忽略不计，试求上述过程所作的功。 （3）若又假定把水蒸气视为理想气体，略去液态水的体积，试求气化过程所作的功。 解：（1）W= -p (Vg-Vl)= -101.325×18×10-3(1677-1.04)= -3.057kJ （2）W= -p (Vg-Vl)≈- pVg =-101.325×18×10-3×1677 = -3.059kJ （3）W= -p (Vg-Vl)≈- pVg ≈-RT= -8.314×373= -3.101kJ 9. 在298.15K 和P Ө下，把0.1kg 的锌放进稀盐酸中，试计算产生氢气逸出时所做的体积功。 解：等温等压化学反应：Zn(s) + 2HCl(l) === ZnCl2(s) + H2(g) W= -nRT ∑νB (g) = -(0.1×103/65)×8.314×298.15×1= -3.81kJ §1. 2（P16） 第9章 热力学基础习题解答 9-1 1mol 单原子分子理想气体，在4 atm 、27℃时体积1V =6L ，终态体积2V =12L 。若过程是：（1）等温；（2）等压；求两种情况下的功、热量及内能的变化。 解：（1）等温过程：0=?E 12/ln 2121V V RT dV V RT pdV A Q V V V V T T νν====?? 17282ln 30031.8=?=（J ） （2）等压过程：36472/)(32/12=-=?=?V V p T iR E ν（J ） 2431)(12=-=V V p A （J ） 6078=+?=A E Q P （J ） 9-2 1mol 单原子分子理想气体从300 K 加热到350 K 。（1）体积保持不变；（2）压强保持不变；在这两过程中系统各吸收了多少热量？增加了多少内能？气体对外做了多少功？解：（1）等体过程：0=V A 3.6232/5031.832/=??=?=?=T iR E Q V ν（J ） （2）等压过程：5.4155031.8)(12=?=?=-=T R V V p A （J ） 10395.4153.623=+=+?=A E Q P （J ） 9-3 将400 J 的热量传给标准状态下的2mol 氢气。（1）若温度不变，氢气的压强、体积各变为多少？（2）若压强不变，氢气的温度、体积各变为多少？（3）若体积不变，氢气的温度、压强各变为多少？哪一过程中它做功最多？为什么？哪一过程中内能增加最多？为什么？ 解：（1）8.4410013.127331.825 00 0=???==p RT V ν(L) 等温过程：01/ln V V RT Q T ν= 9.48273 31.82400exp 8.44exp 01=??==RT Q V V ν(L) 916.09.48/8.44/1001===V V p p （atm ）＝9.27×104（Pa ） （2）等压过程：)(02T T C Q P P -=ν 9.2792732 /31.87240002=+??=+=T C Q T P ν（K ） 9.45273/8.449.279/0022=?==T V T V (L) （3）等体过程：)(03T T C Q V V -=ν 6.2822732 /31.85240003=+??=+=T C Q T V ν（K ） 55003310049.1273/10013.16.282/?=??==T p T p （Pa ） 等温过程做功最多，因为热量全部转化为功。等体过程内能增加最多，因为全部热量用于增加内能。 9-4 一系统由如图所示的a 状态沿acb 到达b 状态，有320 J 热量传入系统，而系统对外做功126 J 。（1）若adb 过程系统对外做功42 J ，问有多少热量传入系统？（2）当系统由b 状态沿曲线ba 返回a 状态时外界对系统做功84 J ，问系统是吸热还是放热？热量是多少？解： J) (210126336=-=-=-=?A Q E E E a b J) (25242210)()1(=+=+-=adb a b adb A E E Q 一．选择题 1、【基础训练3】［ B ］一定量的理想气体经历acb 过程时吸热500 J ．则经历acbda 过程时，吸热为 (A) –1200 J ． (B) –700 J ． (C) –400 J ． (D) 700 J ． 【参考答案】气体系统的内能是状态量，因此对图示循环过程acbda ，内能增量ΔE=0，由热力学第一定律 0acbda acb bd da Q E A A A A =?+=+++，其中bd 过程为等体过程，不作功,即0bd A =；da 为等压过程，由pV 图可知， 1200da A J =-（求面积）.对acb 过程，根据物态方程， pV vRT =由图可知a 、b 两点温度相同，即系统内能相同0acb E ?=.由热力学第一定律得 500acb acb acb A Q E J =-?=， 由此可知1200500700acbda Q J =-+=- 2. 【基础训练5】［ D ］对于室温下的双原子分子理想气体，在等压膨胀的情况下，系统对外所作的功与从外界吸收的热量之比A / Q 等于 (A) 2/3． (B) 1/2． (C) 2/5． (D) 2/7． 【参考答案】在等压膨胀的过程中：V P A ??= 而V P i T R i M m V P E A Q ??+=??+??=?+=2 1(2，将5=i 代入即可。 3 【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) 2γ p 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 4【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。 p (×105 Pa)-3 m 3) 热力学第一定律习题 一、单选题 1) 如图，在绝热盛水容器中，浸入电阻丝，通电一段时间，通电后水及电阻丝的温度均略有升高，今以电阻丝为体系有：( ) A. W =0，Q <0，?U <0 B. W <0，Q <0，?U >0 C. W <0，Q <0，?U >0 D. W <0，Q =0，?U >0 ?2) 如图，用隔板将刚性绝热壁容器分成两半，两边充入压力不等的空气(视为理想气体)，已知p右> p左，将隔板抽去后: ( ) A. Q＝0, W ＝0, ?U ＝0 B. Q＝0, W <0, ?U >0 C. Q >0, W <0, ?U >0 D. ?U ＝0, Q＝W??0 ?3）对于理想气体，下列关系中哪个是不正确的：( ) A. (?U/?T)V＝0 B. (?U/?V)T＝0 C. (?H/?p)T＝0 D. (?U/?p)T＝0 ?4）凡是在孤立孤体系中进行的变化，其?U 和?H 的值一定是：( ) A. ?U >0, ?H >0 B. ?U ＝0, ?H＝0 C. ?U <0, ?H <0 D. ?U ＝0，?H 大于、小于或等于零不能确定。 ?5）在实际气体的节流膨胀过程中，哪一组描述是正确的: ( ) A. Q >0, ?H＝0, ?p < 0 B. Q＝0, ?H <0, ?p >0 C. Q＝0, ?H ＝0, ?p <0 D. Q <0, ?H ＝0, ?p <0 ?6）如图，叙述不正确的是：( ) A.曲线上任一点均表示对应浓度时积分溶解热大小 B.?H1表示无限稀释积分溶解热 C.?H2表示两浓度n1和n2之间的积分稀释热 D.曲线上任一点的斜率均表示对应浓度时HCl的微分溶解热 ?7）?H＝Q p此式适用于哪一个过程: ( ) A.理想气体从101325Pa反抗恒定的10132.5Pa膨胀到10132.5sPa B.在0℃、101325Pa下，冰融化成水 C.电解CuSO4的水溶液 D.气体从(298K，101325Pa)可逆变化到(373K，10132.5Pa ) ?8) 一定量的理想气体，从同一初态分别经历等温可逆膨胀、绝热可逆膨胀到具有相同压力的终态，终态体积分别为V1、V2。( ) A. V1 < V2 B. V1 = V2 C. V1 > V2 D. 无法确定 ?9) 某化学反应在恒压、绝热和只作体积功的条件下进行，体系温度由T1升高到T2，则此过程的焓变?H:( ) A.小于零 B.大于零 C.等于零 D.不能确定 ?10) 对于独立粒子体系，d U＝?n i d? i＋?? i d n i，式中的第一项物理意义是: ( ) A. 热 B. 功 C. 能级变化 D. 无确定意义 ?11) 下述说法中哪一个正确：( ) A.热是体系中微观粒子平均平动能的量度 B.温度是体系所储存能量的量度 C.温度是体系中微观粒子平均能量的量度 D.温度是体系中微观粒子平均平动能的量度 ?12) 下图为某气体的p－V图。图中A→B为恒温可逆变化，A→C为绝热可逆变化，A→D 为多方不可逆变化。B, C, D态的体积相等。问下述个关系中哪一个错误？( ) A. T B > T C B. T C > T D C. T B > T D D. T D > T C ?13) 理想气体在恒定外压p?下从10dm3膨胀到16dm3, 同时吸热126J。计算此气体的??U。( ) A. -284J B. 842J C. -482J D. 482J ?14) 在体系温度恒定的变化过程中，体系与环境之间：( ) A.一定产生热交换 B.一定不产生热交换 C.不一定产生热交换 D. 温度恒定与热交换无关 热力学第二章习题及答案 一、是非题 1、任意过程只要知道其始末状态即可确定过程与外界的热交换（ｘ）、功交换（ｘ）及系统热力学能的变化（√）。 2、简单可压缩系统任意过程中对外所作膨胀功均可用 计算（√）。 ⎰pdV计算（ｘ），用⎰dW p surr 3、流动功Δ（pdV）只有在开口系统中研究气体流动时才需要考虑（√）。 4、q和w是状态参数（ｘ） 二、选择题 1、表达式δQ=dU+δW c 。 （a）适用于任意热力过程； （b）仅适用于准静态过程； （c）仅适用于闭口系统中的热力过程。 2、表达式δQ=dU+pdV适用a1中的a2。 （a1）闭口系；（b1）开口系；（c1）闭口及开口系； （a2）准静过程；（b2）任意热力过程；（c2）非准静过程。 3、任意准静或非准静过程中气体的膨胀功均可用b 计算。 （a）pdV；（b）p surr dV；（c）d(pv)。 4、在正循环中⎰Qδa零，同时⎰Wδa零。在逆循环中⎰Qδ c 零，且⎰Wδ c 零 （a ）大于；（b ）等于；（c ）小于。 三、习题 2－1 0.5kg 的气体，在汽缸活塞机构中由初态p 1=0.7MPa 、V 1=0.02m 3,准静膨胀到V 2=0.04m 3。试确定在下列各过程中气体完成的功量及比功量； （1） 定压过程； （2） pV 2＝常数。 解： （1）由准平衡过程体积变化功的表达式，当为定压过程时: W=p △V=0.7×106×0.02=14000 J=14 kJ 比功量 w= p △v=W/m=14000/0.5=28000 J=28 kJ （2）pV 2=0.7×106×0.022=280 J ·m 3 由准平衡过程体积变化功的表达式 W= dV V pdv v v ⎰⎰ =04 .002.02280 2 1 =7000 J=7 kJ 比功量 w= p △v=W/m=7000/0.5=14000 J=14 kJ 2－2为了确定高压下稠密气体的性质，取2kg 气体在25MPa 下从350K 定压加热到370K ，气体初终状态下的容器分别为0.03 m 3及0.035 m 3，加入气体的热量为700kJ ，试确定初终状态下的热力学能之差。 解：由准平衡过程体积变化功的表达式，当为定压过程时： W=p △V=25×106×0.005= J 热力学试题及答案 热力学试题及答案 热力是物理学中的一个重要概念，下面就是小编为您收集整理的热力学试题及答案的相关文章，希望可以帮到您，如果你觉得不错的话可以分享给更多小伙伴哦！ 热力学试题及答案 一、填空题 1.(2014，襄阳)某同学由于粗心，将放在厨房中的一个装有液化石油气的气罐打开后(没有打着火)，忘记将其关闭，过一会儿整个屋里都闻到刺鼻的气味，这是__扩散__现象;高速公路服务区司机把大货车停在水坑中，这是通过__热传递__方式给轮胎降温。 2.(2014，蚌埠模拟)美丽的鄂州“襟江抱湖枕名山”，素有“百湖之市”的美誉。市区及周边的湖泊，可以大大减弱该地区的“热岛效应”，这是利用了水的__比热容__大的特性;春夏季节，漫步在洋澜湖畔，可以闻到阵阵的花香，从物理学的角度来讲，这是__扩散__现象。 3.(2014，盐城)已知天然气的热值为 4.4×107 J/kg，20 g天然气完全燃烧放出的热量为__8.8×105__J，用天然气将一壶水烧开，水壶中水的温度升高的过程中，水的内能__增加__，壶口上方的水蒸气液化成“白气”的过程中__放出__(选填“吸收”或“放出”)热量。 4.(2014，宿州模拟)在1标准大气压下，1.5 kg初温为90 ℃的水吸收6.93×104 J的热量后，它的末温为__100__℃[c水=4.2×103 J/(kg?℃)]。内燃机的一个工作循环包括吸气、压缩、__做功__、排气四个冲程。 5.(2014，滨州)西气东输工程让滨州市民用上了物美价廉的天然气。在1标准大气压下，将质量为2 kg、温度为20 ℃的水加热至沸腾，水至少要吸收__ 6.72×105__J的热量，这需要完全燃烧__8.4×10-3__m3的天然气。[c水=4.2×103 J/(kg?℃)，天然气的热值为8×107 J/m3] 大学热力学基础习题答案 【篇一：《物理学基本教程》课后答案第七章热力学 基础】 >7-1 假设火箭中的气体为单原子理想气体，温度为2000 k，当气体离开喷口时，温度为1000 k，（1）设气体原子质量为4个原子质量单位，求气体分子原来的方均根速率 v 2 气体离开喷口时的流速（即分子定向运动速度）大小相等，均沿同一方向，求这速度的大小，已知气体总的能量不变． 分析气体动理论的能量公式表明，气体的温度是气体分子平均平动动能的量度．当气体的内能转化为定向运动的动能时，即表现为平均平动动能的减少，也就是温度的降低． 解（1）由气体动理论的能量公式mv2? 2 v 2 132 kt，得 ? 3ktm ? 3?1.38?10 ?23 ?2000 ?27 4?1.6605?10 m/s?3530.7 m/s （2）气体总的能量不变，气体内能的减少应等于定向运动动能的增量，就 气体分子而言，即分子的平均平动动能的减少应等于定向运动动能的增量．若分子定向运动速度为vd，则有 12mvd? 2 32 kt1? 32 kt2 vd? 3k(t1?t2) m ? 3?1.38?10 ?23 ?(2000?1000) ?27 4?1.6605?10 m/s?2496.6 m/s 7-2 单原子理想气体从状态a经过程abcd到状态d，如图7-2所示．已知 pa?pd?1.013?10 pa 5 5 ，pb?pc?2.026?10 pa，vb?1.5 l，va?1 l，vc?3 l， （1）试计算气体在abcd过程中作的功，内能的变化和吸收的热量；（2）如果气体从状态d保持压强不变到a状态，如图中虚 线所示，问以上三项计算变成多少？（3）若过程 沿曲线从a到c状态，已知该过程吸热257 cal，求该过程中气体 所作的功． 分析理想气体从体积v1膨胀到体积v2的过 2 v 程中所作的功为?p(v)dv，其量值为p?v图上 0 1 1.53 4v/l v1 过程曲线下的面积．如果过程曲线下是规则的几 图7-2 何图形，通常可以直接计算面积获得该过程中气体所作的功． 解（1）气体在abcd过程中作的功应等于过程曲线下的面积，得 wabcd?s14da?sadcb ?1.013?10?3?10?531.8 pa 5 ?3 ? 12 第7章 热力学基础 7-1在下列准静态过程中，系统放热且内能减少的过程是[ D ] A ．等温膨胀. B ．绝热压缩. C ．等容升温. D ．等压压缩. 7-2 如题7-2图所示，一定量的理想气体从体积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 . 其中吸热最多的过程是[ A ] A ．A →B 等压过程 B ．A →C 等温过程. C ．A → D 绝热过程. 题7-2图 D ．A →B 和A → C 两过程吸热一样多. 7-3 一定量某理想气体所经历的循环过程是:从初态(V 0 ,T 0)开始,先经绝热膨胀使其体积增大1倍,再经等容升温回复到初态温度T 0, 最后经等温过程使其体积回复为V 0 , 则气体在此循环过程中[ B ] A ．对外作的净功为正值. B ．对外作的净功为负值. C ．内能增加了. D ．从外界净吸收的热量为正值. 7-4 根据热力学第二定律，判断下列说法正确的是 [ D ] A ．功可以全部转化为热量，但热量不能全部转化为功. 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向相反方向进行的过程. D ．一切自发过程都是不可逆的. 7-5 关于可逆过程和不可逆过程有以下几种说法，正确的是[ A ] A ．可逆过程一定是准静态过程． B ．准静态过程一定是可逆过程． C ．无摩擦过程一定是可逆过程． D ．不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程． 7-6 理想气体卡诺循环过程的两条绝热线下的面积大小(题7-6图中阴影部分)分别为S 1和S 2 , 则二者的大小关系是[ B ] A ．S 1 > S 2 . B ．S 1 = S 2 . 第12章气体动理论 一、填空题： 1、一打足气的自行车内胎，若在7℃时轮胎中空气压强为 4.0× 5 10 pa .则在温度变为37℃，轮胎内空气的压强是。（设内胎容积不变） 2、在湖面下50.0m 深处（温度为 4.0℃），有一个体积为 5 3 1.0 10 m 的空气泡升到水面上来，若湖面的温度为17.0℃，则气泡到达湖面的体积是。（取大气压强为 5 p0 1.013 10 pa ） 3、一容器内储有氧气，其压强为 5 p0 1.01 10 pa ，温度为27.0℃，则气体分子的数密度为；氧气的密度为；分子的平均平动动能为；分子间的平均距离为。（设分子均匀等距排列） 4、星际空间温度可达 2.7k，则氢分子的平均速率为，方均根速率为，最概然速率为。 5、在压强为 5 1.1 10 pa 下，氮气分子的平均自由程为 6 6.0 10 cm ，当温度不变时，压 强为，则其平均自由程为 1.0mm。 6、若氖气分子的有效直径为8 2.59 10 cm ，则在温度为600k，压强为 2 1.33 10 pa 时， 氖分子1s 内的平均碰撞次数为。 7、如图12-1 所示两条曲线(1)和(2),分别定性的表示一定量的 f(v) 某种理想气体不同温度下的速率分布曲线,对应温度高的曲线 (1) (2) 是. 若图中两条曲线定性的表示相同温 v O 度下的氢气和氧气的速率分布曲线,则表示氧气速率分布曲线的 图12-1 是. 8、试说明下列各量的物理物理意义： （1） 1 2 kT ，（2） 3 2 kT ， （3）i 2 kT ，（4） i 2 R T， （5）3 2 R T，（6） M i M m ol 2 R T。 参考答案： 1、 5 4.43 10 pa 2、 5 3 6.11 10 m 热力学基础 一、基本要求 1. 理解功、热量及准静态过程的概念。 2. 掌握热力学第一定律，能分析计算理想气体等容、等压、等温过程和绝热过程中的 功、热量、内能改变量；理解循环过程概念及卡诺循环的特征，并能计算效率和致冷系数。 3. 了解可逆过程、不可逆过程及卡诺定理。 4. 了解热力学第二定律及其统计意义。 二、主要内容 1. 准静态过程：过程进行的每一时刻，系统的状态都无限接近平衡态。准静态过程可以用状态图上的曲线表示。 2. 热力学第一定律 （1） 热力学第一定律的数学表达式 Q=E 2 - E 1 +Ｗ 对微分过程为 dQ=dE +d Ｗ 热力学第一定律的实质是能量守恒与转换定律在热现象中的应用，其内容表示系统吸收的热量一部分转换为系统的内能，一部分对外做功。 （2） 准静态过程系统对外做功： d Ｗ=pd Ｖ ，Ｗ= ⎰ 1 2V V pd Ｖ （3） 热量：系统和外界之间或两个物体之间由于温度不同而交换的热运动量，热量 也是过程量。 一定摩尔的某种物质，在某一过程中吸收的热量， )(C m 12m c,T T M Q -= （4） 摩尔热容：1mo1物质温度变化1K 所吸收或放出的热量，定义式为 dT Ｑd m ,= m c C 其中m 为1mo1 物质吸热。 摩尔定容热容：ＣV , m = 摩尔定压热容：Ｃp, m = 理想气体的摩尔热容： ＣV, m =，Ｃp, m = Ｃp, m =ＣV, m + 摩尔热容比：= 3. 热力学第一定律对理想气体等值过程和绝热过程的应用，详见表1 表1 d =0 =恒量 =恒量 p =恒量 m m m M m Ｔ1n M m Ｔ1n ＣV, m = Ｃp, m = 4. 循环过程 （1）循环过程的特征是 E =0 热循环：系统从高温热源吸热，对外做功，向低温热源放热，致效率为 = = 1— 致冷循环：系统从低温热源吸热，接受外界做功，向高温热源放热，致冷系数为 = = （2）卡诺循环：系统只和两个恒温热源进行热交换的准静态循环过程。 卡诺热机的效率为 = 1— 卡诺致冷机的致冷系数为10 热力学基础 习题分析与解答 第二版
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