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热力学第一定律练习题及答案参考一、判断题（说法对否）：1．道尔顿分压定律，对理想气体和实际混合气体来说关系式PB=Nb(RT/V)都成立。
2．在两个封闭的容器中，装有同一种理想气体，压力、体积相同，那么温度也相同。
3．物质的温度越高，则热量越多；天气预报：今天很热。
其热的概念与热力学相同。
4．恒压过程也就是恒外压过程，恒外压过程也就是恒过程。
5．实际气体在恒温膨胀时所做的功等于所吸收的热。
6．凡是温度升高的过程体系一定吸热；而恒温过程体系不吸热也不放热。
7．当系统的状态一定时，所有的状态函数都有一定的数值。
当系统的状态发生变化时， 所有的状态函数的数值也随之发生变化。
8．体积是广度性质的状态函数；在有过剩NaCl(s) 存在的饱和水溶液中，当温度、压力 一定时；系统的体积与系统中水和NaCl 的总量成正比。
9．在101.325kPa 、100℃下有lmol 的水和水蒸气共存的系统，该系统的状态完全确定。
10．一定量的理想气体，当热力学能与温度确定之后，则所有的状态函数也完全确定。
11．系统温度升高则一定从环境吸热，系统温度不变就不与环境换热。
12．从同一始态经不同的过程到达同一终态，则Q 和W 的值一般不同，Q + W 的值一般也不相同。
13．因Q P = ΔH ，Q V = ΔU ，所以Q P 与Q V 都是状态函数。
14．封闭系统在压力恒定的过程中吸收的热等于该系统的焓。
15．对于一定量的理想气体，当温度一定时热力学能与焓的值一定，其差值也一定。
16．在101.325kPa 下，1mol l00℃的水恒温蒸发为100℃的水蒸气。
若水蒸气可视为理想 气体，那么由于过程等温，所以该过程ΔU = 0。
17．1mol ，80.1℃、101.325kPa 的液态苯向真空蒸发为80.1℃、101.325kPa 的气态苯。
已 知该过程的焓变为30.87kJ ，所以此过程的Q = 30.87kJ 。
18．1mol 水在l01.325kPa 下由25℃升温至120℃，其ΔH = ∑C P ,m d T 。
第二章 热力学第一定律：系统与环境间由于温差而交换的能量。
是物质分子无序运动的结果。
是过程量。
：除热以外的、在系统与环境间交换的所有其它形式的能量。
是物质分子有序运动的、恒压条件下，△H =Q p 。
系统状态变化时，计算系统与环境间交换的能量) 恒压反应热与恒容反应热的关系：Q p =Q V +∑νB (g)RT,21;()()p r p m r m r m m C H T H T dT ∆∆=∆+1. 当理想气体冲入一真空绝热容器后，其温度将(a) 升高(b) 降低(c) 不变(d) 难以确定(答案) c (△U=Q+W, ∵p外=0 , ∴W=0 ,又∵绝热，∴Ｑ＝０，所以△U＝０)因为是真空故不做功，又因为是绝热故无热交换，故△U＝0。
温度不变。
2. 当热力学第一定律写成d U = δQ–p d V时，它适用于(a). 理想气体的可逆过程(b). 封闭体系的任一过程(c). 封闭体系只做体积功过程(d). 封闭体系的定压过程(答案) c (W=W体+W非，当W非=0时，W体= -pdV)3．对热力学可逆过程，下列说法中正确的是(a) 过程进行的速度无限慢 (b) 没有功的损失(c) 系统和环境可同时复原 (d) 不需环境做功（答案) c可逆过程：体系经过某一过程从状态（1）变到状态（2）之后，如果能够使体系和环境都恢复到原来的状态而未留下任何永久性的变化，则该过程称为热力学可逆过程。
否则为不可逆过程特征：①状态变化时推动力与阻力相差无限小，体系与环境始终无限接近于平衡态；②过程中的任何一个中间态都可以从正、逆两个方向到达；③体系变化一个循环后，体系和环境均恢复原态，变化过程中无任何耗散效应；④等温可逆过程中，体系对环境作最大功，环境对体系作最小功。
⑤在可逆过程中，由于状态变化时推动力与阻力相差无限小，所以完成过程所需的时间为无限长。
4．对于封闭体系来说，当过程的始态与终态确定后，下列各项中哪一个无确定值(a) Q (b) Q + W(c) W (当Q = 0时) (d) Q (当W = 0时)(答案) a (△U=Q+W)5．对于孤立体系中发生的实际过程，下列关系中不正确的是(a) W = 0 (b) Q = 0(c) ΔU= 0 (d) ΔH = 0(答案) d (孤立体系？△U=Q+W)6．对于内能是体系状态的单值函数概念，错误理解是(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(答案) c （理想气体等温过程，△U ，即内能不变； 绝热可逆过程△Ｓ＝０）7．凡是在孤立体系中进行的变化，其ΔU 和ΔH 的值一定是 (a) ΔU > 0 , ΔH > 0 (b) ΔU = 0 , ΔH = 0(c) ΔU < 0 , ΔH < 0 (d) ΔU = 0 , ΔH 大于、小于或等于零不确定(答案) d8. 封闭体系从A 态变为B 态，可以沿两条等温途径：甲）可逆途径；乙）不可逆途径，则下列关系式⑴ ΔU 可逆> ΔU 不可逆 ⑵ ⎢W 可逆⎢ > ⎢W 不可逆 ⎢⑶ ⎢Q 可逆⎢< ⎢Q 不可逆⎢ ⑷ ( Q 可逆 - W 可逆) > ( Q 不可逆 - W 不可逆) 正确的是(a) (1)，(2) (b) (2)，(3) (c) (3)，(4) (d) (1)，(4)(答案) b （④等温可逆过程中，体系对环境作最大功，环境对体系作最小功。
1、对于理想气体的内能有下述四种理解：(1) 状态一定，内能也一定(2) 对应于某一状态的内能是可以直接测定的(3) 对应于某一状态，内能只有一个数值，不可能有两个或两个以上的数值(4) 状态改变时，内能一定跟着改变其中正确的是： ( D )(A) (1),(2) (B) (3),(4) (C) (2),(4) (D) (1),(3)2、下面陈述中，正确的是： ( C )(A) 虽然Q和W是过程量，但由于Q V =ΔU，Q p=ΔH，而U和H是状态函数，所以Q V和Q p是状态函数(B) 热量是由于温度差而传递的能量，它总是倾向于从含热量较多的高温物体流向含热量较少的低温物体(C) 封闭体系与环境之间交换能量的形式非功即热(D) 两物体之间只有存在温差，才可传递能量，反过来体系与环境间发生热量传递后, 必然要引起体系温度变化4、"压强",即物理化学中通常称为"压力"的物理量,其量纲应该是什么 (A)(A) 动量 (B) 力 (C) 动能 (D) 加速度面积·时间面积·时间面积·时间面积·质量5、一体系如图，隔板两边均充满空气(视为理想气体)，只是两边压力不等，已知p右<p左，则将隔板抽去后应有：( A ) (A) 因为整个刚性绝热容器为隔离（孤立）体系，与环境无功和热的传递。
(A) Q = 0 W = 0 ΔU = 0 (B) Q = 0 W < 0 ΔU > 0 (C) Q > 0 W < 0 ΔU > 0 (D)ΔU = 0 , Q＝W≠ 08、对于孤立体系中发生的实际过程，下列关系中不正确的是： (D) 热力学第一定律，上课有例题(A) W = 0 (B) Q = 0 (C) ΔU= 0 (D) ΔH = 0 （h=u+pv）p10、某绝热封闭体系在接受了环境所做的功之后,其温度: (A)(A) 一定升高 (B) 一定降低 (C) 一定不变 (D) 不一定改变12、1mol 单原子分子理想气体从 298 K， kPa 经历：①等温, ②绝热, ③等压。
第一章热力学第一定律练习参考答案1. 一隔板将一刚性绝热容器分成左右两侧，左室气体的压力大于右室气体的压力。
现将隔板抽去，左、右气体的压力达到平衡。
若以全部气体作为体系，则ΔU、Q、W为正？为负？或为零？解:∵U=02. 试证明1mol理想气体在恒后下升温1K时，气体与环境交换的功等于摩尔气体常数R 。
解: 恒压下，W= - p外ΔV= - p外p TnR∆= - R(p外= p，n=1mol，ΔT=1 )3. 已知冰和水的密度分别为0.92×103 kg•m-3和1.0×103 kg•m-3，现有1mol 的水发生如下变化:(1) 在100℃、101.325kPa下蒸发为水蒸气，且水蒸气可视为理想气体；(2) 在0℃、101.325kPa下变为冰。
试求上述过程体系所作的体积功。
解: 恒压、相变过程，(1)W= -p外(V2 –V1) = - 101.325×103×⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯-⨯⨯⨯33100.1018.0110325.101373314.81=-3100 ( J )(2) W= - p外(V2 –V1) = - 101.325×103×⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯-⨯⨯33100.1018.011092.0018.01= -0.16 ( J )4. 若一封闭体系从某一始态变化到某一终态。
(1) Q、W、Q－W、ΔU是否已完全确定；(2) 若在绝热条件下，使体系从某一始态变化到某一终态，则(1)中的各量是否已完全确定？为什么？解:(1)Q+W、ΔU完全确定。
( Q+W=ΔU；Q、W与过程有关)(2) Q、W、Q+W、ΔU完全确定。
(Q=0，W = ΔU)5. 1mol理想气体从100℃、0.025m3经下述四个过程变为100℃、0.1m3:(1) 恒温可逆膨胀；(2) 向真空膨胀；(3) 恒外压为终态压力下膨胀；(4) 恒温下先以恒外压等于0.05m 3的压力膨胀至0.05m 3，再以恒外压等于终态压力下膨胀至0.1m 3。
热力学第一定律课后习题一、是非题下列各题中的叙述是否正确？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。
( )2. d U = nC V,m d T这个公式对一定量的理想气体的任何pVT过程均适用。
( )3. 一个系统从始态到终态，只有进行可逆过程才有熵变。
( )4. 25℃时H2(g)的标准摩尔燃烧焓等于25℃时H2O(g)的标准摩尔生成焓。
( )5. 稳定态单质的∆f H(800 K) = 0。
( )二、选择题选择正确答案的编号，填在各题后的括号内：1. 理想气体定温自由膨胀过程为：（）。
（A）Q > 0；（B）∆U < 0；（C）W <0；（D）∆H = 0。
2. 对封闭系统来说，当过程的始态和终态确定后，下列各项中没有确定的值的是：( )。
( A ) Q；( B ) Q＋W；(C ) W( Q = 0 )；( D ) Q( W = 0 )。
3. pVγ = 常数(γ = C p,m/C V,m)适用的条件是：( )(A)绝热过程；( B)理想气体绝热过程；( C )理想气体绝热可逆过程；(D)绝热可逆过程。
4. 在隔离系统内：( )。
( 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。
5. 从同一始态出发，理想气体经可逆与不可逆两种绝热过程：( )。
( A )可以到达同一终态；( B )不可能到达同一终态；( C )可以到达同一终态，但给环境留下不同影响。
6. 当理想气体反抗一定的压力作绝热膨胀时，则：( )。
( A )焓总是不变；(B )热力学能总是增加；( C )焓总是增加；(D )热力学能总是减少。
7. 已知反应H2(g) +12O2(g) ==== H2O(g)的标准摩尔反应焓为∆r H(T)，下列说法中不正确的是：（）。
第 二 章 热力学第一定律一、思考题1. 判断下列说法是否正确，并简述判断的依据（1）状态给定后，状态函数就有定值，状态函数固定后，状态也就固定了。
答：是对的。
因为状态函数是状态的单值函数。
（2）状态改变后，状态函数一定都改变。
答：是错的。
因为只要有一个状态函数变了，状态也就变了，但并不是所有的状态函数都得变。
（3）因为ΔU=Q V ，ΔH=Q p ，所以Q V ，Q p 是特定条件下的状态函数? 这种说法对吗？答：是错的。
∆U ，∆H 本身不是状态函数，仅是状态函数的变量，只有在特定条件下与Q V ，Q p 的数值相等，所以Q V ，Q p 不是状态函数。
（4）根据热力学第一定律，因为能量不会无中生有，所以一个系统如要对外做功，必须从外界吸收热量。
答：是错的。
根据热力学第一定律U Q W ∆=+，它不仅说明热力学能（ΔU ）、热（Q ）和功（W ）之间可以转化，有表述了它们转化是的定量关系，即能量守恒定律。
所以功的转化形式不仅有热，也可转化为热力学能系。
（5）在等压下，用机械搅拌某绝热容器中的液体，是液体的温度上升，这时ΔH=Q p =0答：是错的。
这虽然是一个等压过程，而此过程存在机械功，即W f ≠0，所以ΔH≠Q p 。
（6）某一化学反应在烧杯中进行，热效应为Q 1，焓变为ΔH 1。
如将化学反应安排成反应相同的可逆电池，使化学反应和电池反应的始态和终态形同，这时热效应为Q 2，焓变为ΔH 2，则ΔH 1=ΔH 2。
答：是对的。
Q 是非状态函数，由于经过的途径不同，则Q 值不同，焓（H ）是状态函数，只要始终态相同，不考虑所经过的过程，则两焓变值∆H 1和∆H 2相等。
2 . 回答下列问题，并说明原因（1）可逆热机的效率最高，在其它条件相同的前提下，用可逆热机去牵引货车，能否使火车的速度加快？ 答？不能。
热机效率hQ W -=η是指从高温热源所吸收的热最大的转换成对环境所做的功。
但可逆热机循环一周是一个缓慢的过程，所需时间是无限长。
欢迎共阅第二章热力学第一定律【复习题】【1】判断下列说法是否正确。
（1）状态给定后，状态函数就有一定的值，反之亦然。
（2）状态函数改变后，状态一定改变。
（3）状态改变后，状态函数一定都改变。
（4）因为△ U=Q v, △H =Q p，所以Q v，Q p是特定条件下的状态函数。
（5）恒温过程一定是可逆过程。
（6）汽缸内有一定量的理想气体，反抗一定外压做绝热膨胀，则△H= Q p=0。
（7）根据热力学第一定律，因为能量不能无中生有，所以一个系统若要对外做功，必须从外界吸收热量。
（8）系统从状态Ⅰ变化到状态Ⅱ，若△T=0 ，则Q=0 ，无热量交换。
（9）在等压下，机械搅拌绝热容器中的液体，使其温度上升，则△H = Q p = 0。
（10）理想气体绝热变化过程中，W=△U，即W R=△U=C V△T，W IR=△U=C V△T，所以W R=W IR 。
（11）有一个封闭系统，当始态和终态确定后；（a）若经历一个绝热过程，则功有定值；（b）若经历一个等容过程，则Q 有定值（设不做非膨胀力）；（c）若经历一个等温过程，则热力学能有定值；（d）若经历一个多方过程，则热和功的代数和有定值。
（12）某一化学反应在烧杯中进行，放热Q1，焓变为△ H 1，若安排成可逆电池，使终态和终态都相同，这时放热Q2，焓变为△ H2，则△ H1=△H 2。
【答】（1）正确，因为状态函数是体系的单质函数，体系确定后，体系的一系列状态函数就确定。
相反如果体系的一系列状态函数确定后，体系的状态也就被惟一确定。
（2）正确，根据状态函数的单值性，当体系的某一状态函数改变了，则状态函数必定发生改变。
（3）不正确，因为状态改变后，有些状态函数不一定改变，例如理想气体的等温变化，内能就不变。
（4）不正确，ΔH＝Qp，只说明Qp 等于状态函数H 的变化值ΔH，仅是数值上相等，并不意味着Qp 具有状态函数的性质。
ΔH＝Qp 只能说在恒压而不做非体积功的特定条件下，Qp 的数值等于体系状态函数H 的改变，而不能认为Qp 也是状态函数。
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： （）绝热A. W =0, Q <0, U <0B. W <0, Q <0, U >0C. W <0, Q <0, U >0D. 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：（）n mol H 2O / 1 mol HC1曲线上任一点均表示对应浓度时积分溶解热大小 H I 表示无限稀释积分溶解热 H 2表示两浓度n i 和％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 HCI 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10132.5sPaB. 在0C 、101325Pa 下，冰融化成水C. 电解CuS04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 匕、V 2。
（） A. V 1 < V 2 B. V 1 = V 2 C. V 1 > V 2 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T i 升高到T 2,则此过A. B. C. D. 空气 %空气Q = 0, W = U = 0Q = 0, WU >0 Q >0, WU >0 U = 0, Q = W 0对于理想气体，下列关系中哪个是不正确的： （）（：：U/ 汀）V = 0 B. （:U/：：V ）T = 0 C. C ：H/_：P ）T =0 D. （ ：U/：：p ）T = 凡是在孤立孤体系中进行的变化，其 U 和 H 的值- U HU = H =U H <0U = 0, H 大于、小于或等于零不能确定。
姓名 班级 序号热力学第一定律1. 定量理想气体，从同一初态出发，体积V1膨胀到V 2，分别经历三种过程，（1）等压；（2）等温；（3）绝热。
其中吸收热量最多的是 [ ]（A ）等压；（B ）等温；（C ）绝热；（D ）无法判断。
解：在p-V 图上绝热线比等温线要陡，所以图中中间的曲线表示的应该是等温过程。
图中三种过程的起始态和终止态的体积分别相同，因为在p-V 图上，曲线所围成的面积等于该过程对外所做的功，所以等压过程中对外所做的功最大，等温过程次之，绝热过程最小。
根据理想气体内能2iU RT ν=，三种过程的起始温度一样，但图中所示的等压过程的末态温度最高，等温过程次之，绝热过程最小。
所以等压过程的内能增加最多。
根据热力学第一定律Q U A =∆+，既然等压过程的内能增加最多，对外所做的功也最大，等压过程从外界吸收的热量也最多，故本题答案为A 。
2．一圆柱形汽缸的截面积为222.510m -⨯，内盛有0.01kg 的氮气，活塞重10kg ，外部大气压为5110Pa ⨯，当把气体从300K 加热到800K 时，设过程进行无热量损失，也不考虑摩擦，问（1）气体做功多少？（2）气体容积增大多少？（3）内能增加多少？ 解：（1）系统可以看成等压准静态过程，21VV A pdv p V ==∆⎰由理想气体状态方程m pV RT M=，得 3030.018.31(800300) 1.4810J 2810m A p V R T M -=∆=∆=⨯⨯-=⨯⨯ （2）50/ 1.0410Pa p M g S p =+=⨯活塞由状态方程0m pV RT RT M ν==（2N m M ν=），得231.4210m R T V Pν-∆∆==⨯；（3）氮气的自由度为5，由理想气体内能公式2iU RT ν=得，内能增加 33.710J 2iU R T ν∆=∆=⨯3、 一定量的某种理想气体，开始时处于压强、体积、温度分别为60102.1⨯=p P a ，3301031.8m V -⨯=，K T 3000=的初态，后经过一等容过程，温度升高到K T 4501=，再 经过一等温过程，压强降低到0p p =的末态，已知该理想气体的定压摩尔热容量和定容摩尔热容量之比35=V P C C ，求：（1）该理想气体的定压摩尔热容量P C 和定容摩尔热容量V C ；（2）气体从始态变到末态的全过程中从外界吸收的热量。
解：（1）R C C V P +=，又35=V P C C ， R C R C V P 23,25==∴ （2）该气体R C V 23=，所以自由度为3，摩尔数mol RT V P n 4000==，J T nR iE 31048.72⨯=∆=∆， 在等容过程中1011100,T T P P T P T P =∴=， 在等温过程中01001,T V T V V P V P =∴=， JE A Q J T T Ln nRT V VLnnRT A 43011011035.11006.6⨯=∆+=⨯===4．汽缸内有单原子理想气体，若绝热压缩使体积减半，问气体分子的平均速率变为原来速率的 倍？若为双原子理想气体则为 倍？ 答案：1.26；1.14。
解：单原子理想气体自由度3i =，53γ=，气体经历绝热压缩有1TV C γ-=，又v =所以12212 1.26v v γ-== 双原子理想气体自由度5i =，75γ'=，所以 12212 1.14v v γ'-==5．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，ba 为等压过程，2c a p p =，在此循环过程中气体净吸收热量Q ()p b a C T T ν-。
（填“小于”、“大于”或“等于”）。
答案：小于。
解：系统经历的是循环过程，所以0U ∆=，根据热力学第一定律有Q U A A =∆+=。
在p-V 图上，循环过程曲线所围成的面积等于该循环过程对外所做的功，图中半圆形几何面积：212S r π=（r 为半圆的半径）。
从图上可知1()2c a b a r p p V V =-=-bap p所以2111()()()2224c a b a a b a A S r p p V V p V V πππ===⨯-⨯-=-由理想气体状态方程有 a a a p V RT ν=，和a b b p V RT ν=，所以()()44a b a b a A p V V R T T ππν=-=-（其中0mM ν=为摩尔数）理想气体的摩尔等压热容 (1)22p i iC R R R =+=+，其中i 为自由度。
因自由度最小为3，所以p C 只可能大于或等于52R ，所以()()4b a p b a A Q R T T C T T πνν==-<-6．理想气体在图中的1-2-3过程中，吸收的热量Q 0（“小于”、“大于”或“等于”）；1-2-3'过程中，吸收的热量Q 0（“小于”、“大于”或“等于”）。
答案：小于；大于。
解：热力学功21V V A pdv =⎰，因31V V >，所以1231230,0A A '---->>。
中间为绝热线，根据热力学第一定律有0s s s Q U A =∆+= 所以 310s s U U U A ∆=-=-<，内能为态函数，所以12312'30s s U U U A ----∆=∆=∆=-<。
根据热力学第一定律，对于1-2-3过程，123123123123s Q U A A A --------=∆+=-+。
由p -V 图上曲线围成的面积和热力学系统对外做功的关系可以得知：123s A A --> 所以1231230s Q A A ----=-+<对于1-2-3'过程：12312'3123123s Q U A A A '''--------=∆+=-+同样，由p -V 图上曲线围成的面积和热力学系统对外做功的关系可以得知12'3s A A --<， 所以1231230s Q A A ''----=-+>7．一个可逆卡诺循环，当高温热源温度为127o C ，低温热源温度为27o C 时，对外做净功8000J ，今维持低温热源温度不变，使循环对外做功10000J ，若两卡诺循环都在两个相同的绝热线间工作，则第二个循环的高温热源的温度为 [ ]（A ）127K ； （B ）300K ； （C ）425K ； （D ）无法判断。
答案：C解：当高温热源温度为127o C 时，该可逆卡诺循环的效率为21272731111272734T T η+=-=-=+ 又因1228000180004A A Q Q A Q η====++，此时可逆卡诺循环对外放出的热224000Q =J ， 当循环对外做功变为10000J 时，由于维持低温热源温度不变，而且两卡诺循环都在两个相同的绝热线间工作，所以22'24000Q Q ==J 。
此时，该可逆卡诺循环的效率为2'100005'''100002400017A A Q η===++由于211272735'11''17T T T η+=-=-=，所以1'425T =K ，故本题答案为C 。
8．有可能利用表层海水和深层海水的温差来制成热机。
已知热带水域的表层水温约25C o，300m 深层水温约5C o。
（1）在这两个温度之间工作的卡诺热机的效率多大？（2）如果一电站在此最大理论效率下工作时获得的机械效率为1MW ，它将以何种速率排除废热？（3）此电站获得的机械功和排除的废热均来自25C o的水冷却到5C o所放出的热量，问此电站每小时能取用多少吨25C o的表层水（设海水的比热容为4.2kJ/(kg K)⋅）？（1） 6.7%η=；（2）13.9MW Q =放；（3）26.510t/h M=⨯ 解： （1）21527311 6.7%25273T T η+=-=-=+ （2）11 6.7%1A A Q Q A Q η====++放放，13.9MW Q =放 （3）在一个小时内 total total *t Q =CMT T=255=20t=3600s AQ η=-，，，，26.510t/h M=⨯ 9．一台家用冰箱，放在气温为300K 的房间内，做一盘13C -︒的冰块需从冷冻室中取走52.0910J ⨯的热量 ，设冰箱为理想卡诺制冷机。
试求：（1）做一盘冰需要的功；（2）若此冰箱能以22.0910J /s ⨯的速率取出热量，所需要的电功率为多少瓦？（3）做冰块所需要的时间。
答案：（1）43.2210A =⨯J ；（2）32.2P =W ；（3）31016.7min t s =≈。
解：（1）2273(13)260K T =+-=此卡诺制冷循环制冷系数为 2122606.5300260T T T ω===-- 因为2212T QT T Aω==-，所以 5422.09103.22106.5Q A ω⨯===⨯J（2）电功率22.091032.26.5qP ω⨯===W（3）做冰需要的时间为 53222.09101016.7min 2.0910Q t s q ⨯===≈⨯10．1mol 单原子分子的理想气体，在P —V 图上完成由两条等容线和两条等压线构成的循环过程abcda ，如图所示。
已知状态a 的温度为1T ，状态c 的温度为3T ，状态b 和状态d 位于同一等温线上，试求： （1）状态b 的温度；（2）循环过程的效率。
答案：（1）T （2）η解：（1）设状态b 的温度为T ，因为状态b 和状态d 位于同一等温线上，所以状态d 的温度等于状态b 的温度，也为T 。
对于状态a 、b 、c 、d ，其状态方程分别为111pV RT =；22p V RT =；333p V RT =；44p V RT =bc 、da 为等压过程，所以14p p =，23p p =；所以有114RT RT V V =，323RT RT V V =，即：114T V T V =，233T VT V = ab 、cd 为 等容过程，所以12V V =，34V V =，所以：1243V V V V = 因此可得：13T TT T =，故状态b 的温度为T = （2）单原子分子气体，3i =，等容摩尔热容,m 32V C R =，等压摩尔热容,m 52p C R =。
系统在ab 、bc 过程中温度升高吸热，所以1,m 1,m 331()()(53)2V p RQ C T T C T T T T =-+-=- 系统在cd 、da 过程中温度降低放热，所以2,m 3,m 131()()(35)2V p RQ C T T C T T T T =-+-=+ 故此循环过程的效率为211Q Q η=-=。
