热力学基础思考题-答案解析

热力学思考题问与答热力学-思考题问与答热力学－思考题问与答！热力学,思考1.平衡状态与稳定状态有何区别？热力学中为什幺必须导入平衡态的概念？答：平衡状态是在不受外界影响的条件下，系统的状态参数不随时间而变化的状态。

而稳定状态则是不论有无外界影响，系统的状态参数不随时间而变化的状态。

可见平衡必稳定，而稳定未必平衡。

热力学中引入平衡态的概念，是为了能对系统的宏观性质用状态参数来进行描述。

2.表中压力或真空度若想做为状态参数展开热力排序？若工质的压力维持不变，问测量其压力的压力表或真空计的读数与否可能将变化？答：不能，因为表压力或真空度只是一个相对压力。

若工质的压力不变，测量其压力的压力表或真空计的读数可能变化，因为测量所处的环境压力可能发生变化。

3．当真空表中命令数值愈小时，说明被测对象的实际压力愈小还是愈小？请问：真空表中命令数值愈小时，说明被测对象的实际压力愈小。

4.科东俄均衡过程与可逆过程有何区别？答：无耗散的准平衡过程才是可逆过程，所以可逆过程一定是准平衡过程，而准平衡过程不一定是可逆过程。

5.不可逆过程是无法回复到初态的过程，这种说法是否正确？请问：不恰当。

不可逆过程就是指不论用任何坎坷繁杂的方法都无法在外界不遗留任何变化的情况下并使系统答复至初态，并不是无法答复至初态。

6.没有盛满水的热水瓶，其瓶塞有时被自动顶开，有时被自动吸紧，这是什幺原因？请问：水温较低时，水对热水瓶中的空气展开冷却，空气压力增高，大于环境压力，瓶塞被自动顶上上开。

而水温较低时，热水瓶中的空气潮热，压力减少，大于环境压力，瓶塞被自动吸紧。

7.用u形管压力表测定工质的压力时，压力表液柱直径的大小对读数有无影响？请问：严格说来，就是存有影响的，因为u型管越细，就存有越多的被测工质步入u 型管中，这部分工质越多，它对读数的准确性影响越大。

空调制冷家园对于制冷剂热力学参数有几个疑问（转贴）东方哲学与能源科学――兼论冷力作功与热力学定律失效（改正稿）求助：工质的热力学参数从哪查[原创]热力学第二定律与制冷财富关系的讨论[求助]热泵装置的热力学分析[原创]热力学理论与制冷用能用热力学分析该报告的正确性?热力学第二定律真的被推翻了吗热力学第二定律卡诺原理（powerpoint)绝热刚性容器，中间用隔板分为两部分，左边盛有空气，右边为真空，抽掉隔板，空气将充满整个容器。

1．闭口系与外界无物质交换，系统内质量保持恒定，那么系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗？不一定，稳定流动系统内质量也保持恒定。

2．有人认为开口系统内系统与外界有物质交换，而物质又与能量不可分割，所以开口系统不可能是绝热系。

对不对，为什么？不对，绝热系的绝热是指热能单独通过系统边界进行传递（传热量），随物质进出的热能（准确地说是热力学能）不在其中。

3．平衡状态与稳定状态有何区别和联系？平衡状态一定是稳定状态，稳定状态则不一定是平衡状态。

4．倘使容器中气体的压力没有改变，试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗？绝对压力计算公式p=pb+pg (p> pb), p= pb -pv pb pg1 p2=pg2+p1 (p< pb) pg2中，当地大气压是否必定是环境大气压？当地大气压pb 改变，压力表读数就会改变。

当地大气压pb 不一定是环境大气压。

5．温度计测温的基本原理是什么？热力学第零定律p1=pg1+pb 4 题图The zeroth law of thermodynamics enables us to measure temperatu re. In order to measure temperature of body A, we compare body C —a thermometer —with body A and temperature scales (温度的标尺，简称温标) separately. When they are in thermal equilibrium, they have the same temperature. Then we can know the temperatur e of body A with temperature scale marked on thermometer. 6．经验温标的缺点是什么？为什么？不同测温物质的测温结果有较大的误差，因为测温结果依赖于测温物质的性质。

⼯程热⼒学课后思考题及答案第⼀章思考题1、如果容器中⽓体压⼒保持不变，那么压⼒表的读数⼀定也保持不变，对吗？答：不对。

因为压⼒表的读书取决于容器中⽓体的压⼒和压⼒表所处环境的⼤⽓压⼒两个因素。

因此即使容器中的⽓体压⼒保持不变，当⼤⽓压⼒变化时，压⼒表的读数也会随之变化，⽽不能保持不变。

2、“平衡”和“均匀”有什么区别和联系答：平衡（状态）值的是热⼒系在没有外界作⽤（意即热⼒、系与外界没有能、质交换，但不排除有恒定的外场如重⼒场作⽤）的情况下，宏观性质不随时间变化，即热⼒系在没有外界作⽤时的时间特征-与时间⽆关。

所以两者是不同的。

如对⽓-液两相平衡的状态，尽管⽓-液两相的温度，压⼒都相同，但两者的密度差别很⼤，是⾮均匀系。

反之，均匀系也不⼀定处于平衡态。

但是在某些特殊情况下，“平衡”与“均匀”⼜可能是统⼀的。

如对于处于平衡状态下的单相流体（⽓体或者液体）如果忽略重⼒的影响，⼜没有其他外场（电、磁场等）作⽤，那么内部各处的各种性质都是均匀⼀致的。

3、“平衡”和“过程”是⽭盾的还是统⼀的？答：“平衡”意味着宏观静⽌，⽆变化，⽽“过程”意味着变化运动，意味着平衡被破坏，所以⼆者是有⽭盾的。

对⼀个热⼒系来说，或是平衡，静⽌不动，或是运动，变化，⼆者必居其⼀。

但是⼆者也有结合点，内部平衡过程恰恰将这两个⽭盾的东西有条件地统⼀在⼀起了。

这个条件就是：在内部平衡过程中，当外界对热⼒系的作⽤缓慢得⾜以使热⼒系内部能量及时恢复不断被破坏的平衡。

4、“过程量”和“状态量”有什么不同？答：状态量是热⼒状态的单值函数，其数学特性是点函数，状态量的微分可以改成全微分，这个全微分的循环积分恒为零；⽽过程量不是热⼒状态的单值函数，即使在初、终态完全相同的情况下，过程量的⼤⼩与其中间经历的具体路径有关，过程量的微分不能写成全微分。

因此它的循环积分不是零⽽是⼀个确定的数值。

习题1-1 ⼀⽴⽅形刚性容器，每边长 1 m ，将其中⽓体的压⼒抽⾄ 1000 Pa ，问其真空度为多少毫⽶汞柱?容器每⾯受⼒多少⽜顿？已知⼤⽓压⼒为 0.1MPa 。

第 一 章 基本概念与定义1.闭口系与外界无物质交换，系统内质量保持恒定，那么系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗？ 答：不一定。

稳定流动开口系统内质量也可以保持恒定。

2.有人认为，开口系统中系统与外界有物质交换，而物质又与能量不可分割，所以开口系统不可能是绝热系。

对不对，为什么？答：这种说法是不对的。

工质在越过边界时，其热力学能也越过了边界。

但热力学能不是热量，只要系统和外界没有热量地交换就是绝热系。

3.平衡状态与稳定状态有何区别和联系，平衡状态与均匀状态有何区别和联系？答：只有在没有外界影响的条件下，工质的状态不随时间变化，这种状态称之为平衡状态。

稳定状态只要其工质的状态不随时间变化，就称之为稳定状态，不考虑是否在外界的影响下，这是他们的本质区别。

平衡状态并非稳定状态之必要条件。

物系内部各处的性质均匀一致的状态为均匀状态。

平衡状态不一定为均匀状态，均匀并非系统处于平衡状态之必要条件。

4.倘使容器中气体的压力没有改变，试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗？绝对压力计算公式b e p p p =+()e p p >， b e p p p =-()e p p <中，当地大气压是否必定是环境大气压？答：压力表的读数可能会改变，根据压力仪表所处的环境压力的改变而改变。

当地大气压不一定是环境大气压。

环境大气压是指压力仪表所处的环境的压力。

5.温度计测温的基本原理是什么？答：选作温度计的感应元件的物体应具备某种物理性质随物体的冷热程度不同有显著的变化。

有两个系统分别和第三个系统处于热平衡，则两个系统彼此必然处于热平衡。

6.经验温标的缺点是什么？为什么？答：任何一种经验温标不能作为度量温度的标准。

由于经验温标依赖于测温物质的性质，当选用不同测温物质的温度计、采用不同的物理量作为温度的标志来测量温度时，除选定为基准点的温度，其他温度的测定值可能有微小的差异。

7.促使系统状态变化的原因是什么？举例说明答：系统内部各部分之间的传热和位移或系统与外界之间的热量的交换与功的交换都是促使系统状态变。

思考题第一章1.平衡状态与稳定状态有何区别？热力学中为什幺要引入平衡态的概念？答：平衡状态是在不受外界影响的条件下，系统的状态参数不随时间而变化的状态。

而稳定状态则是不论有无外界影响，系统的状态参数不随时间而变化的状态。

可见平衡必稳定，而稳定未必平衡。

热力学中引入平衡态的概念，是为了能对系统的宏观性质用状态参数来进行描述。

2.表压力或真空度能否作为状态参数进行热力计算？若工质的压力不变，问测量其压力的压力表或真空计的读数是否可能变化？答：不能，因为表压力或真空度只是一个相对压力。

若工质的压力不变，测量其压力的压力表或真空计的读数可能变化，因为测量所处的环境压力可能发生变化。

3．当真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈大还是愈小？答：真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈小。

4. 准平衡过程与可逆过程有何区别？答：无耗散的准平衡过程才是可逆过程，所以可逆过程一定是准平衡过程，而准平衡过程不一定是可逆过程。

5. 不可逆过程是无法回复到初态的过程，这种说法是否正确？答：不正确。

不可逆过程是指不论用任何曲折复杂的方法都不能在外界不遗留任何变化的情况下使系统回复到初态，并不是不能回复到初态。

6. 没有盛满水的热水瓶，其瓶塞有时被自动顶开，有时被自动吸紧，这是什幺原因？答：水温较高时，水对热水瓶中的空气进行加热，空气压力升高，大于环境压力，瓶塞被自动顶开。

而水温较低时，热水瓶中的空气受冷，压力降低，小于环境压力，瓶塞被自动吸紧。

7. 用U形管压力表测定工质的压力时，压力表液柱直径的大小对读数有无影响？答：严格说来，是有影响的，因为U型管越粗，就有越多的被测工质进入U型管中，这部分工质越多，它对读数的准确性影响越大。

第二章绝热刚性容器，中间用隔板分为两部分，左边盛有空气，右边为真空，抽掉隔板，空气将充满整个容器。

问：⑴空气的热力学能如何变化？⑵空气是否作出了功？⑶能否在坐标图上表示此过程？为什么？答：（1）空气向真空的绝热自由膨胀过程的热力学能不变。

第二章化学键与分子结构同步练习、思考题与习题答案同步练习P50：1．（A）2．（D）P57：1．（B）2．（C）P64：1．（D）2．（D）3．（C）P71：1．（C）2．平面三角形、三角锥形、平面三角形；sp2、不等性sp3、sp23．（D）P78：1．（B）2．（A）3．（C），（A）与（D）4．（C）、（F）P86：1．（B）2．（C）3．SbH3> AsH3> PH3，高，取向力、诱导力、色散力，氢键作用力思考题1．（1）B （2）C （3）D （4）C 、E （5）C、D （6）B （7）A、D （8）A 2．（1）×（2）×（3）√（4）×（5）×（6）×3．略4．（1）（2）大多数分子中以色散力为主。

（3）（4）水分子间易形成氢键，导致分子间作用力加强，因此水蒸气易液化。

而氮气分子间以及氢气分子间都只有色散力，且分子量较小，因此分子间作用力相对较弱，故通常条件下不易液化。

（5）CF4、CCl4、CBr4和CI4四化合物均为非极性分子，分子间只存在色散力，随分子量增大，分子间作用力逐渐加强，因此状态由气态到液态再到固态，同时熔点也依次升高。

习题1．Be2+：2电子构型Fe2+、Cu2+：9~17电子构型Zn2+、Sn4+：18电子构型Pb2+：18+2电子构型S2--、Br–：8电子构型2．非极性分子：CH4、BCl3、CS2；极性分子：CHCl3、NCl3、H2S3．（1）色散力（2）取向力、诱导力、色散力、氢键（3）诱导力、色散力（4）取向力、诱导力、色散力4．5．6．不等性sp 3，角形，H 2O 偶极矩大，χΔ大。

7．O 2分子轨道电子排布式为：O 2 ：(σ1s )2(σ*1s )2(σ2s )2(σ*2s )2(σ2p x )2(π2p y )2(π2p z )2(π*2p y )1(π*2p z )1 O 2+、O 2-、O 22-分子轨道电子排布式分别为：O 2+ ：(σ1s )2(σ*1s )2(σ2s )2(σ*2s )2(σ2p x )2(π2p y )2(π2p z )2(π*2p y )1 O 2- ：(σ1s )2(σ*1s )2(σ2s )2(σ*2s )2(σ2p x )2(π2p y )2(π2p z )2(π*2p y )2(π*2p z )1 O 22-：(σ1s )2(σ*1s )2(σ2s )2(σ*2s )2(σ2p x )2(π2p y )2(π2p z )2(π*2p y )2(π*2p z )2O 2+、O 2、O 2-、O 22-单电子数分别为1、2、1和0，分别具有顺磁、顺磁、顺磁和反磁性。

第一章热力学第一定律思考题1. 下列说法中哪些是不正确的（1）绝热封闭系统就是孤立系统；（2）不作功的封闭系统未必就是孤立系统；（3）作功又吸热的系统是封闭系统；（4）与环境有化学作用的系统是敞开系统。

【答】（1）不一定正确。

绝热条件可以保证系统和环境之间没有热交换，封闭条件可以保证系统和环境之间没有物质交换。

但是单单这两个条件不能保证系统和环境之间没有其他能量交换方式，如作功。

当绝热封闭的系统在重力场中高度发生大幅度变化时，系统和地球间的作功不能忽略，系统的状态将发生变化。

（2）正确。

（3）不正确。

系统和环境间发生物质交换时，可以作功又吸热，但显然不是封闭系统。

为了防止混淆，一般在讨论功和热的时候，都指定为封闭系统，但这并不意味着发生物质交换时没有功和热的发生。

但至少在这种情况下功和热的意义是含混的。

（4）正确。

当发生化学作用（即系统和环境间物质交换）时，将同时有热和功发生，而且还有物质转移，因此是敞开系统。

2. 一隔板将一刚性容器分为左、右两室，左室气体的压力大于右室气体的压力。

现将隔板抽去，左、右室气体的压力达到平衡。

若以全部气体作为系统，则△U、Q、W为正为负或为零【答】因为容器是刚性的，在不考虑存在其它功的情况下，系统对环境所作的功的W = 0 ；容器又是绝热的，系统和环境之间没有能量交换，因此Q = 0；根据热力学第一定律△U = Q ＋W，系统的热力学能（热力学能）变化△U = 0。

3. 若系统经下列变化过程，则Q、W、Q + W 和△U 各量是否完全确定为什么（1）使封闭系统由某一始态经过不同途径变到某一终态；（2）若在绝热的条件下，使系统从某一始态变化到某一终态。

【答】（1）对一个物理化学过程的完整描述，包括过程的始态、终态和过程所经历的具体途径，因此仅仅给定过程的始、终态不能完整地说明该过程。

Q、W 都是途径依赖（path-dependent）量，其数值依赖于过程的始态、终态和具体途径，只要过程不完全确定，Q、W 的数值就可能不确定。

工程热力学思考题及答案第一章基本概念1.闭口系与外界无物质交换,系统内质量保持恒定,那么系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗答：不一定;稳定流动开口系统内质量也可以保持恒定;2.有人认为,开口系统中系统与外界有物质交换,而物质又与能量不可分割,所以开口系统不可能是绝热系;对不对,为什么答：这种说法是不对的;工质在越过边界时,其热力学能也越过了边界;但热力学能不是热量,只要系统和外界没有热量的交换就是绝热系;3.平衡状态与稳定状态有何区别和联系,平衡状态与均匀状态有何区别和联系答：只有在没有外界影响的条件下,工质的状态不随时间变化,这种状态称之为平衡状态;稳定状态只要其工质的状态不随时间变化,就称之为稳定状态,不考虑是否在外界的影响下,这是它们的本质区别;平衡状态并非稳定状态之必要条件;物系内部各处的性质均匀一致的状态为均匀状态;平衡状态不一定为均匀状态,均匀并非系统处于平衡状态之必要条件;4.假如容器中气体的压力没有改变,试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗绝对压力计算公式p = pb +p e p >p b,p v=p bp p b <p中,当地大气压是否必定是环境大气压答：压力表的读数可能会改变,根据压力仪表所处的环境压力的改变而改变;当地大气压不一定是环境大气压;环境大气压是指压力仪表所处的环境的压力;5.温度计测温的基本原理是什么答：温度计随物体的冷热程度不同有显着的变化;6.经验温标的缺点是什么为什么答：任何一种经验温标不能作为度量温度的标准;由于经验温标依赖于测温物质的性质,当选用不同测温物质的温度计、采用不同的物理量作为温度的标志来测量温度时,除选定为基准点的温度,其他温度的测定值可能有微小的差异;7.促使系统状态变化的原因是什么答：系统内部各部分之间的传热和位移或系统与外界之间的热量的交换与功的交换都是促使系统状态变化;8.1将容器分成两部分,一部分装气体,一部分抽成真空,中间是隔板;若突然抽去隔板,气体系统是否做功2设真空部分装有许多隔板,每抽去一块隔板让气体先恢复平衡再抽去一块,问气体系统是否做功3上述两种情况从初态变化到终态,其过程是否都可在p v图上表示答：1第一种情况不作功；2第二种情况作功；3第一种情况为不可逆过程不可以在p-v 图上表示出来,第二种情况为可逆过程可以在p-v 图上表示出来;9.经历一个不可逆过程后,系统能否恢复原来状态包括系统和外界的整个系统能否恢复原来状态答：经历一个不可逆过程后系统可以恢复为原来状态;系统和外界整个系统不能恢复原来状态;10. 系统经历一可逆正向循环及其逆向可逆循环后,系统和外界有什么变化若上述正向及逆向循环环中有不可逆因素,则系统及外界有什么变化答：系统经历一可逆正向循环及其逆向可逆循环后,系统恢复到原来状态,外界没有变化；若存在不可逆因素,系统恢复到原状态,外界产生变化;11. 工质及气缸、活塞组成的系统经循环后,系统输出的功中是否要减去活塞排斥大气功才是有用功答：不一定;主要看输出功的主要作用是什么,排斥大气功是否有用;第二章 热力学第一定律1. 刚性绝热容器中间用隔板分为两部分,A 中存有高压空气,B 中保持真空;若将隔板抽去,分析容器中空气的热力学能如何变化若隔板上有一小孔,气体泄漏入B 中,分析A 、B 两部分压力相同时A 、B 两部分气体的热力学能如何变化答：将隔板抽去,根据热力学第一定律w u q +∆=其中0,0==w q 所以容器中空气的热力学能不变;若有一小孔,以B 为热力系进行分析只有流体的流入没有流出,0,0==i W Q δδ,忽略动能、势能B 部分气体的热力学能增量为U ∆,A 部分气体的热力学能减少量为U ∆2. 热力学第一定律能量方程式是否可以写成下列两种形式：()()121212w w u u q q -+-=-、 q = Δu + pv 的形式,为什么答: 热力学第一定律能量方程式不可以写成题中所述的形式;对于pv u q +∆=只有在特殊情况下,功w 可以写成pv ;热力学第一定律是一个针对任何情况的定律,不具有w =pv 这样一个必需条件;对于公式()()121212w w u u q q -+-=-,功和热量不是状态参数所以不能写成该式的形式;3. 热力学第一定律解析式有时写成下列两种形式：q = Δu + w⎰+∆=21pdVu q 分别讨论上述两式的适用范围.答：w u q +∆=适用于任何过程,任何工质⎰+∆=21pdVu q 可逆过程,任何工质4. 为什么流动功出现在开口系能量方程式中,而不出现在闭口系能量方程式中答：流动功是由流进出系统的工质传递而由工质后面的物质系统作出的;对于闭口系统,不存在工质的流进出所以不存在这样进行传递的功;5.稳定流动能量方程式是否可应用于活塞式压气机这种机械的稳定工况运行的能量分析为什么答：可以;稳定流动能量方程式可应用于任何稳定流动过程,对于连续工作的周期性动作的能量转换装置,只要在平均单位时间所作的轴功、吸热量以及工质的平均流量为常量,虽然它内部工质的状态及流动情况是变化的,但这种周期性的变化规律不随时间而变,所以仍然可以利用稳定流动能量方程式分析其能量转换关系;第三章热力学第二定律1．热力学第二定律能否表达为：“机械能可以全部变为热能,而热能不可能全部变为机械能;”这种说法有什么不妥当答：不能这样表述;表述不正确,对于可逆的定温过程,所吸收的热量可以全部转化为机械能,但是自身状态发生了变化;所以这种表述不正确;2．自发过程是不可逆过程,非自发过程必为可逆过程,这一说法是否正确答：不正确;自发过程是不可逆过程是正确的;非自发过程却不一定为可逆过程;3．请给“不可逆过程”一个恰当的定义;热力过程中有哪几种不可逆因素答：一切非准静态过程都是不可逆过程;不可逆因素有：摩擦、不等温传热和不等压做功; 4．试证明热力学第二定律各种说法的等效性：若克劳修斯说法不成立,则开尔文说也不成立;答：热力学第二定律的两种说法反映的是同一客观规律——自然过程的方向性−→−是一致的,只要一种表述可能,则另一种也可能;假设热量Q2能够从温度T2的低温热源自动传给温度为T1的高温热源;现有一循环热机在两热源间工作,并且它放给低温热源的热量恰好等于Q2;整个系统在完成一个循环时,所产生的唯一效果是热机从单一热源T1取得热量Q1-Q2,并全部转变为对外输出的功W;低温热源的自动传热Q2给高温热源,又从热机处接受Q2,故并未受任何影响;这就成了第二类永动机;⇒违反了克劳修斯说法,⇒必须违反了开尔文说法;反之,承认了开尔文说法,克劳修斯说法也就必然成立;5．1循环净功Wnet 愈大则循环效率愈高；× 2不可逆循环的热效率一定小于可逆循环的热效率；× 3可逆循环的热效率都相等；×6．循环热效率公式121 q qq t -=η121 T TT t -=η是否完全相同各适用于哪些场合答：这两个公式不相同;121 q qq t -=η适用于任何工质,任何循环;121 T TT t -=η适用于任何工质,卡诺循环7．与大气温度相同的压缩空气可以膨胀做功,此事实是否违反了热力学第二定律答：不违反热力学第二定律,对于理想气体的定温过程,从单一热源吸热并膨胀做功,工质的状态发生了变化,所以不违反热力学第二定律;8．下列说法是否正确：1熵增大的过程必定为吸热过程×；2熵减小的过程必为放热过程×；3定熵过程必为逆绝热过程×;9． 下列说法是否有错误：（1） 熵增大的过程必为不可逆过程×（2） 使系统熵增大的过程必为不可逆过程×（3） 熵产sg > 0 的过程必为不可逆过程√（4） 不可逆过程的熵变Δs 无法计算×（5） 如果从同一初始态到同一终态有两条途径,一为可逆,另一为不可逆,则可逆不可逆S S ∆>∆,可逆不可逆,,f f S S >,可逆不可逆,,g g S S >是否正确答：可逆不可逆S S ∆=∆、可逆不可逆,,f f S S <、可逆不可逆,,g g S S >（6） 不可逆绝热膨胀的终态熵大于初态熵,S 2>S 1,不可逆绝热压缩的终态熵小于初态熵S 2<S 1答：不可逆绝热膨胀的终态熵大于初态熵S>S 不可逆绝热压缩的终态熵也大于初态熵S>S;（7） 工质经过不可逆循环有⎰⎰<>0,0r T q ds δ 答：工质经过不可逆循环有⎰⎰<=0,0r T q ds δ10． 从点a 开始有两个可逆过程：定容过程a-b 和定压过程a-c,b 、c 两点在同一条绝热线上,问q a b 和q ac 哪个大并在T-s 上表示过程a-b 、a-c 及q ab 、q ac答：由图可知c a b a q q -->b a q -为1-a-b-2-1的面积；c a q -为1-a-c -2-1的面积11． 某种理想气体由同一初态经可逆绝热压缩和不可逆绝热压缩两种过程将气体压缩到相同的终压,在p-v 图和T-s 图上画出两过程,并在T-s 图上画出两过程的技术功及不可逆过程的用损失;答：由同一初态经可逆绝热压缩和不可逆绝热压缩两种过程到相同终压如图所示;由图可知,可逆绝热压缩过程的技术功为面积1-2T -j-m-1,不可逆绝热压缩过程的技术功为面积1-2’T -f-m-1,不可逆过程的用损失为面积1-g-n-m-112． 对于一个孤立系统,其内部若进行了可逆过程则孤立系统的总能不变,总熵不变总火用也不变答：若系统内进行的是不可逆过程则系统的总能不变,总熵增加,总火用减小;第四章 理想气体的性质1. 怎样正确看待“理想气体”这个概念在进行实际计算是如何决定是否可采用理想气体的一些公式答：理想气体：分子为不占体积的弹性质点,除碰撞外分子间无作用力;理想气体是实际气体在低压高温时的抽象,是一种实际并不存在的假想气体;判断所使用气体是否为理想气体1依据气体所处的状态如：气体的密度是否足够小估计作为理想气体处理时可能引起的误差；2应考虑计算所要求的精度;若为理想气体则可使用理想气体的公式;2. 气体的摩尔体积是否因气体的种类而异是否因所处状态不同而异任何气体在任意状态下摩尔体积是否都是mol答：气体的摩尔体积在同温同压下的情况下不会因气体的种类而异；但因所处状态不同而变化;只有在标准状态下摩尔体积为 m 3/mol3. 摩尔气体常数R 值是否随气体的种类不同或状态不同而异答：摩尔气体常数不因气体的种类及状态的不同而变化;4. 如果某种工质的状态方程式为pv = R g T ,那么这种工质的比热容、热力学能、焓都仅仅是温度的函数吗答：一种气体满足理想气体状态方程则为理想气体,那么其比热容、热力学能、焓都仅仅是温度的函数;5. 对于一种确定的理想气体,v p c c -是否等于定值 v pc c 是否为定值在不同温度下v p c c -、v p c c 是否总是同一定值答：对于确定的理想气体在同一温度下v p c c -为定值,v p c c 为定值;在不同温度下v p c c -为定值,v pc c 不是定值6. 迈耶公式是否适用于理想气体混合物是否适用于实际气体答：迈耶公式的推导用到理想气体方程,因此适用于理想气体混合物不适合实际气体;7. 试论证热力学能和焓是状态参数,理想气体热力学能和焓有何特点答：在工程热力学里,在无化学反应及原子核反应的过程中,化学能、原子核能都不变化,可以不考虑,因此热力学能包括内动能和内位能;内动能由温度决定,内位能由v 决定;这样热力学能由两个状态参数决定;所以热力学能是状态参数;由公式h = u + pv 可以看到,焓也是由状态参数决定,所以也是状态参数;对于理想气体热力学能和焓只是温度的函数;8. 气体有两个独立的参数,u 或 h 可以表示为p 和v 的函数,即u= f p, v;但又曾得出结论,理想气体的热力学能、焓、熵只取决于温度,这两点是否矛盾为什么答：不矛盾;实际气体有两个独立的参数;理想气体忽略了分子间的作用力,所以只取决于温度;9. 为什么工质的热力学能、焓、熵为零的基准可以任选理想气体的热力学能或焓的参照状态通常选定哪个或哪些个状态参数值对理想气体的熵又如何答：在工程热力学里需要的是过程中热力学能、焓、熵的变化量;热力学能、焓、熵都只是温度的单值函数,变化量的计算与基准的选取无关;热力学能或焓的参照状态通常取0K 或0℃时焓时为0,热力学能值为0;熵的基准状态取p 0 =101325Pa 、T 0 =0K 熵值为010. 气体热力性质表中的u 、h 及s0 的基准是什么状态答：气体热力性质表中的h u 、及0s 基准是态是()00,p T ,K T 00=,0p =101325Pa11. 在如图3-1 所示的T-s 图上任意可逆过程1-2 的热量如何表示理想气体在1 和2 状态间的热力学能变化量、焓变化量如何表示若在1-2 经过的是不可逆过程又如何 答：图3-2中阴影部分面积为多变过程1-2的热量;对于多变过程其热力学能变化量及焓变化量可由下面两式计算得到： 过初始状态点,做定容线2-2’,图3-3中阴影部分面积为多变过程1-2的热力学能变化量；过初始状态点,做定压线2-2’,图3-4中阴影部分面积为多变过程1-2的焓变化量 ；若为不可逆过程,热力学能、焓不变如上图;热量无法在图中表示出来;12. 理想气体熵变计算式是由可逆过程导出的,这些计算式是否可用于不可逆过程初、终态的熵变为什么答：可以;因为熵是状态参数,只与初终状态有关,与过程无关;13. 熵的数学定义式为 T q ds rev δ=,比热容的定义式为δq = cdT ,故Tds = cdT 理想气体的比热容是温度的单值函数,所以理想气体的熵也是温度的单值函数;这一结论是否正确若不正确,错在何处答： T q ds rev δ=中,rev q δ为一微元可逆变化过程中与热源交换的热量,而cdT q =δ中q δ为工质温度升高dT 所吸收的热量,它们是不能等同的所以这一结论是错误的;14. 1气体吸热后熵一定增大 ;2气体吸热后温度一定升高 ;3气体吸热后热力学能一定升高 ;4气体膨胀时一定对外做功 5气体压缩时一定耗功答：1× 2× 3× 4× 5√15. 道尔顿分压定律和亚美格分体积定律是否适用于实际气体混合物答：不适用;16. 混合气体中如果已知两种组分A 和B 摩尔分数x A >x B ,能否断定质量分数也是w A >w B 答：因为A A eqA w M M x =,B B eqB w M M x =,混合气体的折合摩尔质量相同,但是组分A 和B 摩尔的摩尔质量大小关系不能确定;所以不能断定B A w w >第五章 实际气体的性质及热力学一般关系式1. 实际气体性质与理想气体性质差异产生的原因是什么在什么条件下才可以把实际气体作为理想气体处理答：理想气体模型中忽略了气体分子间的作用力和气体分子所占据的体积;实际气体只有在高温低压状态下,其性质和理想气体相近;或者在常温常压下,那些不易液化的气体,如氧气、氦气、空气等的性质与理想气体相似,可以将它们看作理想气体,使研究的问题简化;2. 压缩因子Z 的物理意义怎么理解能否将Z 当作常数处理答：压缩因子为温度、压力相同时的实际气体比体积与理想气体比体积之比;压缩因子不仅随气体的种类而且随其状态而异,故每种气体应有不同的Z = f p ,T 曲线;因此不能取常数;3.范德瓦尔方程的精度不高,但在实际气体状态方程的研究中范德瓦尔方程的地位却很高,为什么答：范德瓦尔方程其计算精度虽然不高,但范德瓦尔方程式的价值在于能近似地反映实际气体性质方面的特征,并为实际气体状态方程式的研究开拓了道路,因此具有较高的地位;4.范德瓦尔方程中的物性常数a和b可以由试验数据拟合得到,也可以由物质的 Tcr 、pcr、vcr计算得到,需要较高的精度时应采用哪种方法,为什么答：当需要较高的精度时应采用实验数据拟和得到a、b;利用临界压力和临界温度计算得到的a、b 值是近似的;5.什么叫对应态原理为什么要引入对应态原理什么是对比参数答：在相同的压力与温度下,不同气体的比体积是不同的,但是只要它们的p r 和Tr 分别相同,它们的vr 必定相同,这就是对应态原理;对应态原理并不是十分精确,但大致是正确的;它可以使我们在缺乏详细资料的情况下,能借助某一资料充分的参考流体的热力性质来估算其他流体的性质;相对于临界参数的对比值叫做对比参数;6.什么是特性函数试说明 u = us, p是否是特性函数;答：对简单可压缩的系统,任意一个状态参数都可以表示成另外两个独立参数的函数;其中,某些状态参数若表示成特定的两个独立参数的函数时,只需一个状态函数就可以确定系统的其它参数,这样的函数就称为“特性函数”;但是对于比容无法用该函数表示出来,所以此函数不是特性函数;7.如何利用状态方程和热力学一般关系求取实际气体的Δu、Δh、Δs答：将状态方程进行求导,然后带入热力学能、焓或熵的一般关系式,在进行积分;8.本章导出的关于热力学能、焓、熵的一般关系式是否可用于不可逆过程答：热力学能、焓、熵都是状态参数,计算两个平衡状态之间的变量可任意选择其过程;所以同样适用于不可逆过程;9.水的相图和一般物质的相图区别在哪里为什么答：与水的相图比较,显着的差别是固液二相平衡线的倾斜方向不同,由于液态水凝固时容积增大,依据克拉贝隆-克劳修斯方程固液相平衡曲线的斜率为负;而其它物质则相反;第六章水蒸气与湿空气1.水的三相点的状态参数是不是唯一确定的三相点与临界点有什么差异答：水的三相点状态参数不是唯一的,其中温度、压力是定值而比体积不是定值；临界点是唯一的,其比体积、温度、压力都是确定的；三相点是三相共存的点,临界点是饱和水线与饱和蒸汽线的交点,在该点饱和水线与饱和蒸汽线不再有分别;2.刚性绝热的密闭容器内水的压力为4MPa,测得容器内温度为200℃,试问容器内的水是什么集态因意外事故容器上产生了一不大的裂缝,试分析其后果答：水的集态为高压水,若有裂缝则会产生爆裂事故;3.水的定压汽化过程中温度维持不变,因此有人认为过程中热量等于膨胀功,即q = w,对不对为什么答：这种说法是不对的;因为温度不变不表示热力学能不变;这里分析的是水,定压汽化有相变, 不能作为理想气体来处理,所以Δu ≠ 0;不能得到q = w这样的结果;4.为何阴雨天晒衣服不易干,而晴天则容易干答：阴雨天空气的湿度大,吸取水蒸气的能力差,所以晒衣服不易干;晴天则恰恰相反,所以容易干;5.为何冬季人在室外呼出的气是白色雾状冬季室内有供暖装置时,为什么会感到空气干燥用火炉取暖时,经常在火炉上放—壶水,目的何在答：人呼出的气体是未饱和湿空气;当进入外界环境时,外界环境的温度很低使得呼出的气体得到冷却;在冷却过程中,湿空气保持含湿量不变,温度降低;当低于露点温度时就有水蒸气不断凝结析出,这就形成了白色雾状气体;冬季室内有供暖装置时,温度较高,使空气含湿量减小;因此会觉得干燥;放一壶水的目的就是使水加热变成水蒸气散发到空气中增加空气的含湿量;6.何谓湿空气的露点温度解释降雾、结露、结霜现象,并说明它们发生的条件;答：露点：湿空气中水蒸气的分压力所对应的饱和温度称为湿空气的露点温度,或简称露点;a 雾是近地面空气中的水蒸气发生的凝结现象; 白天温度比较高,空气中可容纳较多的水汽;但是到了夜间,地面温度较低,空气把自身的热量传给地面,空气温度下降,这时湿空气随温度降低呈现出过饱和状态,就会发生凝结,当足够多的水分子与空气中微小的灰尘颗粒结合在一起,同时水分子本身也会相互粘结,就变成小水滴或冰晶,这就形成了雾;雾的形成基本条件,一是近地面空气中的水蒸气含量充沛,二是地面气温低;三是在凝结时必须有一个凝聚核,如尘埃等;b 露是水蒸气遇到冷的物体凝结成的水珠;露的形成有两个基本条件：一是水汽条件好,二是温度比较低的物体低,指与露点温度比较;,温度逐渐降低且保持含湿量不变,;当温度低于露点温度时就有水珠析出,这就形成露;c 霜是近地面空气中的水蒸气在物体上的凝华现象;霜的形成有两个基本条件,一是空气中含有较多的水蒸气,二是有冷O℃以下的物体;,湿空气与温度较低物体接触达到水汽过饱和的时候多余的水汽就会析出;如果温度在0°C 以下,则多余的水汽就在物体表面上凝华为冰晶,形成霜;7.对于未饱和空气,湿球温度、干球温度以及露点三者哪个大对于饱和空气,三者的大小又将如何答：对于未饱和空气,干球温度数值较大;对于饱和空气三者的大小相等;8.何谓湿空气的含湿量相对湿度愈大含湿量愈高,这样说对吗答：含湿量d：1 千克干空气所带有的的水蒸气的质量;相对湿度是湿空气中实际包含的水蒸气量与同温度下最多能包含的水蒸气量的百分比;相对湿度是一个比值,不能简单的地说相对湿度愈大含湿量愈高,他与同温度下最多能包含的水蒸气量是相关的;9.刚性容器内湿空气温度保持不变而充入干空气,问容器内湿空气的φ、 d 、 p v 如何变化答：φ减小, d 减小, p v 减小;10. 若封闭汽缸内的湿空气定压升温,问湿空气的 φ 、 d 、 h 如何变化答：φ 减小, d 不变, h 变大;第七章 理想气体的热力过程1. 分析气体的热力过程要解决哪些问题用什么方法解决试以理想气体的定温过程为例说明之;答：主答：主要解决的问题及方法：1．根据过程特点及状态方程−−→−确定过程方程 2．根据过程方程−−→−确定始、终状态参数之间的关系 3．由热力学第一定律等−−→−计算s h u q t ∆∆∆,,,,,ωω4．分析能量转换关系用P —V 图及T —S 图根据需要可以定性也可以定量例：1 过程方程式：常数=T 特征 常数=PV 方程2 初、终状态参数之间的关系：22111221V P V P V V P P ==或3计算各量： 1212ln lnP P R V V R s h u -==∆=∆=∆。

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.又由v F tW P ⨯==可推出v 无限小。

热学思考题和参考解答第一章 热学基础知识和温度1．1 若热力学系统处于非平衡态，温度概念能否适用？【答】 对于处于非平衡态的系统，只要局域平衡条件能满足，则对于处于局域平衡的每个子系统来说，温度概念仍能适用。

1．2 系统A 和B 原来各自处在平衡态，现使它们互相接触，试问在下列情况下，两系统接触部分是绝热的还是透热的，或两者都可能?(1)当A V 保持不变，A p 增大时，B V 和B p 都不发生变化；(2)当A V 保持不变，A p 增大时，B p 不变而B V 增大；(3)当A V 减少，A p 增大时，B V 和B p 均不变．【答】设容器都是密闭的．(1)是绝热的．因为A p A V 增大，所以A 的温度 增加．但它并不使B 状态发生变化，说明既没有热量传递也没有做功．(2)是透热的．因为A p A V 增大，所以A 的温度增加．从B 来说，B V 增加了，说明B 膨胀对外做了功，其能量只能来源于从A 吸热．(3)因为B V 和B p 均不变，说明B 的温度不变．但是A V 减少，同时A p 增大，这两者的乘积可变可不变，所以A 的温度也可变可不变．若A 的温度改变则是绝热的；若A 的温度不变，则A ，B 相互 接触的部分仍然绝热，因为B 的状态始终不变．1．3 在建立温标时是否必须规定热的物体具有较高的温度，冷的物体具有较低的温度?是否可作相反的规定?在建立温标时，是否须规定测温属性一定随温度作线性变化?【答】 在建立温标时必须规定热的物体具有较高的温度，冷的物体具有较低的温度，因为热量是从高温物体传递到低温物体的．很有意思的是，对于处于负温度的子系则是例外．因为负温度比正温度还要高，热量是从负温度物体流向正温度物体的．建立温标时并不一定规定测温属性随温度作线性变化，这完全由分度公式来规定．1．4 冰的正常溶点是多少？纯水的三相点温度是多少？【答】 冰的正常溶点是273.15K,纯水的三相点温度是273.16K 。

第一章热力学第一定律思考题1. 下列说法中哪些是不正确的？（1）绝热封闭系统就是孤立系统；（2）不作功的封闭系统未必就是孤立系统；（3）作功又吸热的系统是封闭系统；（4）与环境有化学作用的系统是敞开系统。

【答】（1）不一定正确。

绝热条件可以保证系统和环境之间没有热交换，封闭条件可以保证系统和环境之间没有物质交换。

但是单单这两个条件不能保证系统和环境之间没有其他能量交换方式，如作功。

当绝热封闭的系统在重力场中高度发生大幅度变化时，系统和地球间的作功不能忽略，系统的状态将发生变化。

（2）正确。

（3）不正确。

系统和环境间发生物质交换时，可以作功又吸热，但显然不是封闭系统。

为了防止混淆，一般在讨论功和热的时候，都指定为封闭系统，但这并不意味着发生物质交换时没有功和热的发生。

但至少在这种情况下功和热的意义是含混的。

（4）正确。

当发生化学作用（即系统和环境间物质交换）时，将同时有热和功发生，而且还有物质转移，因此是敞开系统。

2. 一隔板将一刚性容器分为左、右两室，左室气体的压力大于右室气体的压力。

现将隔板抽去，左、右室气体的压力达到平衡。

若以全部气体作为系统，则△U、Q、W为正？为负？或为零？【答】因为容器是刚性的，在不考虑存在其它功的情况下，系统对环境所作的功的W = 0 ；容器又是绝热的，系统和环境之间没有能量交换，因此Q = 0；根据热力学第一定律△U = Q ＋W，系统的热力学能（热力学能）变化△U = 0。

3. 若系统经下列变化过程，则Q、W、Q + W 和△U 各量是否完全确定？为什么？（1）使封闭系统由某一始态经过不同途径变到某一终态；（2）若在绝热的条件下，使系统从某一始态变化到某一终态。

【答】（1）对一个物理化学过程的完整描述，包括过程的始态、终态和过程所经历的具体途径，因此仅仅给定过程的始、终态不能完整地说明该过程。

Q、W 都是途径依赖（path-dependent）量，其数值依赖于过程的始态、终态和具体途径，只要过程不完全确定，Q、W 的数值就可能不确定。

第一章热力学第一定律思考题1.下列说法中哪些是不正确的？（1）绝热封闭系统就是孤立系统；（2）不作功的封闭系统未必就是孤立系统；（3）作功又吸热的系统是封闭系统；（4）与环境有化学作用的系统是敞开系统。

【答】（1）不一定正确。

绝热条件可以保证系统和环境之间没有热交换，封闭条件可以保证系统和环境之间没有物质交换。

但是单单这两个条件不能保证系统和环境之间没有其他能量交换方式，如作功。

当绝热封闭的系统在重力场中高度发生大幅度变化时，系统和地球间的作功不能忽略，系统的状态将发生变化。

（2）正确。

（3）不正确。

系统和环境间发生物质交换时，可以作功又吸热，但显然不是封闭系统。

为了防止混淆，一般在讨论功和热的时候，都指定为封闭系统，但这并不意味着发生物质交换时没有功和热的发生。

但至少在这种情况下功和热的意义是含混的。

（4）正确。

当发生化学作用（即系统和环境间物质交换）时，将同时有热和功发生，而且还有物质转移，因此是敞开系统。

2.一隔板将一刚性容器分为左、右两室，左室气体的压力大于右室气体的压力。

现将隔板抽去，左、右室气体的压力达到平衡。

若以全部气体作为系统，则△U、Q、W为正？为负？或为零？【答】因为容器是刚性的，在不考虑存在其它功的情况下，系统对环境所作的功的W=0；容器又是绝热的，系统和环境之间没有能量交换，因此Q=0；根据热力学第一定律△U=Q＋，系统的热力学能（热力学能）变化△U=0 。

W3. 若系统经下列变化过程，则、、+W 和△U各量是否完全确定？为什么？QWQ（1）使封闭系统由某一始态经过不同途径变到某一终态；（2）若在绝热的条件下，使系统从某一始态变化到某一终态。

【答】（1）对一个物理化学过程的完整描述，包括过程的始态、终态和过程所经历的具体途径，因此仅仅给定过程的始、终态不能完整地说明该过程。

Q、W都是途径依赖（path-dependent ）量，其数值依赖于过程的始态、终态和具体途径，只要过程不完全确定，Q、W的数值就可能不确定。

第一章热力学第一定律思考题1. 下列说法中哪些是不正确的？（1）绝热封闭系统就是孤立系统；（2）不作功的封闭系统未必就是孤立系统；（3）作功又吸热的系统是封闭系统；（4）与环境有化学作用的系统是敞开系统。

【答】（1）不一定正确。

绝热条件可以保证系统和环境之间没有热交换，封闭条件可以保证系统和环境之间没有物质交换。

但是单单这两个条件不能保证系统和环境之间没有其他能量交换方式，如作功。

当绝热封闭的系统在重力场中高度发生大幅度变化时，系统和地球间的作功不能忽略，系统的状态将发生变化。

（2）正确。

（3）不正确。

系统和环境间发生物质交换时，可以作功又吸热，但显然不是封闭系统。

为了防止混淆，一般在讨论功和热的时候，都指定为封闭系统，但这并不意味着发生物质交换时没有功和热的发生。

但至少在这种情况下功和热的意义是含混的。

（4）正确。

当发生化学作用（即系统和环境间物质交换）时，将同时有热和功发生，而且还有物质转移，因此是敞开系统。

2. 一隔板将一刚性容器分为左、右两室，左室气体的压力大于右室气体的压力。

现将隔板抽去，左、右室气体的压力达到平衡。

若以全部气体作为系统，则△U、Q、W为正？为负？或为零？【答】因为容器是刚性的，在不考虑存在其它功的情况下，系统对环境所作的功的W = 0 ；容器又是绝热的，系统和环境之间没有能量交换，因此Q = 0；根据热力学第一定律△U = Q ＋W，系统的热力学能（热力学能）变化△U = 0。

3. 若系统经下列变化过程，则Q、W、Q + W 和△U 各量是否完全确定？为什么？（1）使封闭系统由某一始态经过不同途径变到某一终态；（2）若在绝热的条件下，使系统从某一始态变化到某一终态。

【答】（1）对一个物理化学过程的完整描述，包括过程的始态、终态和过程所经历的具体途径，因此仅仅给定过程的始、终态不能完整地说明该过程。

Q、W 都是途径依赖（path-dependent）量，其数值依赖于过程的始态、终态和具体途径，只要过程不完全确定，Q、W 的数值就可能不确定。