热力学习题及答案解析

第十三章热力学基础一、简答题：1、什么是准静态过程?答案：一热力学系统开始时处于某一平衡态，经过一系列状态变化后到达另一平衡态，若中间过程进行是无限缓慢的，每一个中间态都可近似看作是平衡态，那么系统的这个状态变化的过程称为准静态过程。

2、什么是可逆过程与不可逆过程答案：可逆过程：在系统状态变化过程中，如果逆过程能重复正过程的每一状态，而且不引起其它变化；不可逆过程：在系统状态变化过程中，如果逆过程能不重复正过程的每一状态，或者重复正过程时必然引起其它变化。

3、一系统能否吸收热量，仅使其内能变化? 一系统能否吸收热量，而不使其内能变化?答：可以吸热仅使其内能变化，只要不对外做功。

比如加热固体，吸收的热量全部转换为内能升高温度；4、简述热力学第二定律的两种表述。

答案：开尔文表述：不可能制成一种循环工作的热机，它只从单一热源吸收热量，并使其全部变为有用功而不引起其他变化。

克劳修斯表述：热量不可能自动地由低温物体传向高温物体而不引起其他变化。

5、什么是熵增加原理?答：一切不可逆绝热过程中的熵总是增加的，可逆绝热过程中的熵是不变的。

把这两种情况合并在一起就得到一个利用熵来判别过程是可逆还是不可逆的判据——熵增加原理。

6、什么是卡诺循环? 简述卡诺定理?答案：卡诺循环有4个准静态过程组成，其中两个是等温线，两个是绝热线。

卡诺提出在稳度为T1的热源和稳度为T2的热源之间工作的机器，遵守两条一下结论：（1）在相同的高温热源和低温热源之间工作的任意工作物质的可逆机，都具有相同的效率。

（2）工作在相同的高温热源和低温热源之间的一切不可逆机的效率都不可能大于可逆机的效率。

7、可逆过程必须同时满足哪些条件?答：系统的状态变化是无限缓慢进行的准静态过程，而且在过程进行中没有能量耗散效应。

二、选择题1、对于理想气体的内能，下列说法中正确的是( B ):( A ) 理想气体的内能可以直接测量的。

(B) 理想气体处于一定的状态，就有一定的内能。

工程热力学习题集(含答案)2022秋季学期使用,工科学生。

1典型题解【答】闭口系是与外界无物质交换的系统。

开口系是与外界有物质交换的系统。

孤立系是与外界无任何相互作用的系统，即既没有物质交换也没有能量交换。

绝热密闭容器内的气体就可以看成是一个孤立系。

【例1.3】若容器中气体的绝对压力保持不变，压力比上的读数会改变吗？为什么？【答】会改变。

因为环境压力可能会发生改变。

【例1.4】有一用隔板分开的刚性容器，两边盛有压力不同的气体，为测量压力，共装有A、B、C压力表，如图1-5所示。

A表读数为4bar，B表读数为1.5bar，大气压力为1bar，求C表读数为多少？图1-5【解】依题意，有pg,B=pIpIIpg,C=pIpbpg,A=pIIpb解得pg,C=pg,A+pg,B=5.5MPapI=pg,C+pb=6.5MPap=p+p=5Mpag,AbII【例1.5】如图1-6所示的圆筒容器，表A的读数是360kPa，表B的读数是170kPa，表示室Ⅰ压力高于室Ⅱ的压力。

大气压力为1.013某105Pa。

试：(1)分析A、B、C是压力表还是真空表？(2)求真空室以及室Ⅰ和室Ⅱ的绝对压力；(3)表C的读数。

2022秋季学期使用,工科学生。

图1-6【解】依题意，有p0+99kPa=101.3kPa，故真空室压力为p0=2.3kPa。

另外有pg,A=pIp0pg,B=pIpIIp=ppII0g,C解得pg,C=pg,Apg,B=190kPapI=pg,A+p0=362.3kPap=p+p=192.3kpag,C0IIA、B、C均是压力表，而非真空表。

【例1.6】平卧的圆柱形容器内盛有某种气体(如图1-7)，其一端由一无摩擦的活塞密封，活塞后有弹簧使两侧保持力平衡。

在容器另一端缓慢加热，使容器内气体压力由p1=0.1013MPa慢慢升高到p2=0.3039MPa。

已知：弹簧的弹性模数Κ=1某10N/m，弹簧遵循虎克定律；活塞的截面积A=0.1m；当地大气压力为pb=0.1013MPa。

大学热学试题题库及答案一、选择题1. 热力学第一定律表明，能量守恒，即能量不能被创造或消灭，只能从一种形式转换为另一种形式。

以下哪项描述正确？A. 能量可以被创造B. 能量可以被消灭C. 能量可以在不同形式间转换D. 能量只能以一种形式存在答案：C2. 在绝热过程中，系统与外界没有热量交换。

以下哪项描述正确？A. 绝热过程中系统的温度不变B. 绝热过程中系统的压力不变C. 绝热过程中系统的温度和压力都不变D. 绝热过程中系统的温度和压力都可能变化答案：D二、填空题1. 理想气体状态方程为__________，其中P表示压强，V表示体积，n 表示摩尔数，R表示气体常数，T表示温度。

答案：PV = nRT2. 根据热力学第二定律，不可能从单一热源吸热使之完全转化为功而不产生其他效果。

该定律的表述是__________。

答案：不可能从单一热源吸热使之完全转化为功而不产生其他效果。

三、简答题1. 简述热力学第二定律的开尔文表述及其意义。

答案：热力学第二定律的开尔文表述是：不可能从单一热源吸热使之完全转化为功而不产生其他效果。

其意义在于指出了自然界中能量转换的方向性和不可逆性，即能量在转换过程中总是伴随着熵增，表明了热机效率的极限。

2. 描述热力学第三定律，并解释其对低温物理研究的意义。

答案：热力学第三定律指出，当温度趋近于绝对零度时，所有纯物质的完美晶体的熵都趋向于一个共同的值。

这一定律对低温物理研究的意义在于，它为低温下物质的熵和热力学性质的研究提供了理论基础，使得科学家能够更准确地预测和控制低温条件下物质的行为。

四、计算题1. 一个理想气体在等压过程中从状态A（P=100kPa, V=0.5m³）变化到状态B（V=1.0m³）。

已知气体常数R=8.314J/(mol·K)，摩尔质量M=28g/mol，求气体在该过程中的温度变化。

答案：首先计算气体的摩尔数n，n = PV/RT =(100×10³×0.5)/(8.314×T)。

热力学基础试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 热力学第一定律指出能量守恒，下列哪项描述是正确的？A. 能量可以被创造或消灭B. 能量可以从一个物体转移到另一个物体C. 能量可以在封闭系统中增加或减少D. 能量总是从高温物体流向低温物体答案：B2. 熵是热力学中描述系统无序度的物理量，下列哪项描述是正确的？A. 熵是一个状态函数B. 熵是一个过程函数C. 熵只与系统的温度有关D. 熵只与系统的压力有关答案：A3. 理想气体状态方程为PV=nRT，其中P代表压力，V代表体积，n代表摩尔数，R代表气体常数，T代表温度。

下列哪项描述是错误的？A. 理想气体状态方程适用于所有气体B. 在恒定温度下，气体的体积与压力成反比C. 在恒定压力下，气体的体积与温度成正比D. 在恒定体积下，气体的压力与温度成正比答案：A4. 热力学第二定律指出热量不能自发地从低温物体传递到高温物体，下列哪项描述是正确的？A. 热量总是从高温物体流向低温物体B. 热量可以在没有外界影响的情况下从低温物体流向高温物体C. 热量可以在外界做功的情况下从低温物体流向高温物体D. 热量可以在没有外界做功的情况下从低温物体流向高温物体答案：C5. 卡诺循环是理想化的热机循环，其效率只与热源和冷源的温度有关。

下列哪项描述是错误的？A. 卡诺循环的效率与工作介质无关B. 卡诺循环的效率与热源和冷源的温度差有关C. 卡诺循环的效率与热源和冷源的温度成正比D. 卡诺循环的效率在所有循环中是最高的答案：C6. 根据热力学第三定律，下列哪项描述是正确的？A. 绝对零度是可以达到的B. 绝对零度是不可能达到的C. 绝对零度下所有物质的熵为零D. 绝对零度下所有物质的熵为负值答案：B7. 热力学中的吉布斯自由能（G）是用来描述在恒温恒压条件下系统自发进行变化的能力。

下列哪项描述是错误的？A. 吉布斯自由能的变化（ΔG）是负值时，反应自发进行B. 吉布斯自由能的变化（ΔG）是正值时，反应非自发进行C. 吉布斯自由能的变化（ΔG）是零时，系统处于平衡状态D. 吉布斯自由能的变化（ΔG）与系统的温度和压力无关答案：D8. 相变是指物质在不同相态之间的转变，下列哪项描述是错误的？A. 相变过程中物质的化学性质不变B. 相变过程中物质的物理性质会发生变化C. 相变过程中物质的熵值不变D. 相变过程中物质的体积可能会发生变化答案：C9. 热力学中的临界点是指物质的气液两相在该点的物理性质完全相同。

热学试题库及答案解析一、选择题1. 以下哪个选项是温度的微观含义？A. 温度是物体冷热程度的宏观表现B. 温度是物体分子平均动能的标志C. 温度是物体分子运动速度的标志D. 温度是物体分子运动方向的标志答案：B解析：温度是物体分子平均动能的标志，它反映了物体内部分子热运动的剧烈程度。

温度的高低与分子的平均动能成正比。

2. 理想气体状态方程为PV=nRT，其中R是？A. 气体常数B. 普朗克常数C. 光速D. 阿伏伽德罗常数答案：A解析：理想气体状态方程PV=nRT中，R代表气体常数，它是一个物理常数，用于描述理想气体的性质。

3. 以下哪个选项是热力学第一定律的表达式？A. ΔU = Q + WB. ΔH = Q - WC. ΔS = Q/TD. ΔG = Q - TΔS答案：A解析：热力学第一定律，也称为能量守恒定律，表达式为ΔU = Q + W，其中ΔU表示内能的变化，Q表示系统吸收的热量，W 表示系统对外做的功。

二、填空题4. 热量传递有三种基本方式：______、______和______。

答案：导热、对流、辐射解析：热量传递的三种基本方式是导热、对流和辐射。

导热是通过物体内部分子的碰撞传递热量；对流是通过流体的流动传递热量；辐射是通过电磁波传递热量。

5. 根据热力学第二定律，不可能从单一热源吸热使之完全变为功而不产生其他影响，这被称为______。

答案：开尔文-普朗克表述解析：热力学第二定律的开尔文-普朗克表述指出，不可能从单一热源吸热使之完全变为功而不产生其他影响，这是热力学第二定律的一种表述方式。

三、简答题6. 什么是比热容？并解释其物理意义。

答案：比热容是指单位质量的物质温度升高（或降低）1摄氏度所需要的热量。

其物理意义是描述物质吸收或释放热量时温度变化的难易程度。

解析：比热容是热学中一个重要的物理量，它反映了物质在吸收或释放热量时温度变化的特性。

比热容越大，物质的温度变化越不明显，即物质的热稳定性越好。

大学热学题库及答案详解一、选择题1. 热力学第一定律的数学表达式是：A. ΔU = Q - WB. ΔH = Q + WC. ΔS = Q/TD. ΔG = Q - W答案：A2. 在等压过程中，系统与外界交换的热能等于：A. ΔUB. ΔHC. ΔSD. ΔG答案：B3. 理想气体的内能只与温度有关，这是因为：A. 理想气体分子间无相互作用力B. 理想气体分子间有相互作用力C. 理想气体分子的动能与温度无关D. 理想气体分子的势能与温度无关答案：A二、填空题4. 根据热力学第二定律，不可能制造一个循环动作，其唯一结果就是______。

答案：从单一热源吸热全部转化为功而不产生其他效果5. 熵是热力学系统无序程度的度量，其变化量总是______。

答案：不小于零三、简答题6. 简述热力学第二定律的克劳修斯表述和开尔文-普朗克表述。

答案：热力学第二定律的克劳修斯表述是：不可能实现一个循环过程，其唯一结果就是从一个单一热源吸热并将这热量完全转化为功。

开尔文-普朗克表述是：不可能从单一热源吸热使之完全转化为功而不产生其他影响。

7. 解释什么是卡诺循环，并说明其效率。

答案：卡诺循环是一种理想化的热机循环，包括两个等温过程和两个绝热过程。

其效率由下式给出：η = 1 - (Tc/Th)，其中Tc是冷热源的绝对温度，Th是热热源的绝对温度。

四、计算题8. 已知理想气体的摩尔质量为M，气体的温度从T1升高到T2，求气体的内能变化量ΔU。

答案：对于理想气体，内能变化量仅与温度变化有关，与压力和体积无关。

内能变化量可以通过以下公式计算：ΔU = n * Cv * (T2 -T1)，其中n是气体的摩尔数，Cv是摩尔定容热容。

9. 一个绝热容器内装有一定量的气体，气体经历一个绝热过程，其体积从V1减小到V2，求气体的温度变化。

答案：对于绝热过程，根据热力学第一定律，Q = ΔU，且W = -P *ΔV。

由于绝热过程Q = 0，所以ΔU = -W = P * (V1 - V2)。

高中热力学试题及答案一、选择题（每题3分，共30分）1. 热力学第一定律的数学表达式是：A. ΔU = Q - WB. ΔH = Q + WC. ΔG = Q - WD. ΔS = Q/T答案：A2. 在绝热过程中，系统与外界没有热交换，以下说法正确的是：A. 系统内能增加B. 系统内能减少C. 系统内能不变D. 无法确定系统内能变化答案：D3. 根据热力学第二定律，以下说法正确的是：A. 热量可以从低温物体自发地传递到高温物体B. 热量不能自发地从低温物体传递到高温物体C. 所有自然过程都是可逆的D. 所有自然过程都是不可逆的答案：B4. 熵是热力学中描述系统无序程度的物理量，以下说法正确的是：A. 熵总是增加的B. 熵总是减少的C. 熵可以增加也可以减少D. 熵在孤立系统中总是增加的答案：D5. 理想气体状态方程是：A. PV = nRTB. PV = nTC. PV = mRTD. PV = RT答案：A6. 根据热力学第三定律，绝对零度是：A. 温度的极限B. 熵的极限C. 能量的极限D. 压力的极限答案：B7. 卡诺循环效率的数学表达式是：A. 1 - Tc/ThB. 1 - Tc/TaC. 1 - Tc/TbD. 1 - Ta/Th答案：A8. 以下哪种过程是不可逆的：A. 理想气体的等温膨胀B. 理想气体的绝热膨胀C. 理想气体的等压膨胀D. 理想气体的等熵膨胀答案：B9. 热力学温标的单位是：A. 摄氏度B. 开尔文C. 华氏度D. 兰氏度答案：B10. 以下哪种物质在标准状态下不是理想气体：A. 氦气B. 氢气C. 氧气D. 水蒸气答案：D二、填空题（每题2分，共20分）1. 热力学第一定律表明能量______，即能量守恒。

答案：守恒2. 热力学第二定律指出，不可能从单一热源取热使之完全转换为功而不产生其他影响。

答案：不可能3. 熵变ΔS等于系统吸收的热量Q除以绝对温度T，即ΔS = ______。

大学热力学试题及答案一、选择题（每题2分，共10分）1. 热力学第一定律的数学表达式是：A. ΔU = Q - WB. ΔH = Q + WC. ΔG = Q - WD. ΔS = Q/T答案：A2. 绝对零度是指：A. 温度的最低极限B. 物体内能为零的状态C. 物体分子运动停止的状态D. 物体分子运动速度为零的状态答案：A3. 在等压过程中，系统对外做功，内能的变化是：A. 增加B. 减少C. 不变D. 无法确定答案：B4. 理想气体状态方程为：A. PV = nRTB. PV = nRT + aC. PV = nRT - aD. PV = nT答案：A5. 熵变是一个状态函数，这意味着：A. 熵变只与系统的初始和最终状态有关B. 熵变与过程的路径有关C. 熵变与时间有关D. 熵变与温度有关答案：A二、填空题（每题2分，共10分）1. 根据热力学第二定律，_______不可能自发地从低温物体传到高温物体而不产生其他影响。

答案：热量2. 一个系统在绝热过程中，其熵值会_______。

答案：增加3. 热力学第三定律指出，当温度趋近于绝对零度时，所有纯物质的_______趋于一个常数。

答案：熵4. 根据吉布斯自由能的定义，ΔG = ΔH - TΔS，其中ΔG表示_______。

答案：吉布斯自由能变化5. 在一个封闭系统中，如果系统对外做功且吸收热量，则其内能_______。

答案：增加三、简答题（每题10分，共30分）1. 简述热力学第二定律的开尔文表述。

答案：不可能从单一热源吸热使之完全转化为功而不产生其他影响。

2. 什么是卡诺循环？请简述其效率的计算公式。

答案：卡诺循环是一种理想化的热机循环，由两个等温过程和两个绝热过程组成。

其效率η由公式η = 1 - (Tc/Th)计算，其中Tc是冷源温度，Th是热源温度，且温度以绝对温度（开尔文）表示。

3. 什么是热力学第三定律？它在实际应用中有何意义？答案：热力学第三定律指出，在绝对零度下，所有纯物质的完美晶体的熵值为零。

判断题：√1．自然界发生的过程一定是不可逆过程。

×2．不可逆过程一定是自发过程。

(做了非体积功发生的过程不是自发过程)×3．熵增加的过程一定是自发过程。

（如自由膨胀过程）×4．绝热可逆过程的∆S = 0，绝热不可逆膨胀过程的∆S > 0，绝热不可逆压缩过程的∆S < 0。

×5．为了计算绝热不可逆过程的熵变，可以在始末态之间设计一条绝热可逆途径来计算。

（设计一条可逆非绝热可逆过程来计算熵变）×6．由于系统经循环过程后回到始态，∆S = 0，所以一定是一个可逆循环过程。

（环境可能提供负熵流）×7．平衡态熵最大。

（在隔离体系中是对的）×8．在任意一可逆过程中∆S = 0，不可逆过程中∆S > 0。

9．理想气体经等温膨胀后，由于∆U = 0，所以吸的热全部转化为功，这与热力学第二定律矛盾吗?（不矛盾，因为在热全部转化为功的同时，引起了气体的状态的变化）×10．当系统向环境传热时(Q < 0)，系统的熵一定减少。

（熵变是可以过程的热温熵）√11．一切物质蒸发时，摩尔熵都增大。

（混乱度增大）×12．吉布斯函数减小的过程一定是自发过程。

（条件：等温等压，非体积功等于0）×13．在等温、等压下，吉布斯函数变化大于零的化学变化都不能进行。

（当有非体积功如电功时可以发生）×14．系统由V 1膨胀到V 2，其中经过可逆途径时做的功最多。

（等温条件下如对的）×15．因Q p ＝ΔH ，Q v ＝ΔU ，所以Q p 和Q v 都是状态函数。

（热是过程量，不是状态函数）×16.水溶液的蒸气压一定小于同温度下纯水的饱和蒸汽压。

（非挥发性溶质的稀溶液）×17.在等温等压不做非体积功的条件下，反应Δr G m <0时，若值越小，自发进行反应的趋势就越强，反应进行得越快。

热力学考试题库及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 热力学第一定律表明能量守恒，下列哪项描述是错误的？A. 能量不能被创造或消灭B. 能量可以从一种形式转换为另一种形式C. 能量可以在系统和周围环境之间转移D. 能量可以在系统中无限增加或减少答案：D2. 根据热力学第二定律，下列哪项描述是正确的？A. 热能自发地从低温物体传递到高温物体B. 热能自发地从高温物体传递到低温物体C. 热能自发地从低温物体传递到高温物体，但需要外部工作D. 热能不能自发地从低温物体传递到高温物体答案：B3. 熵是一个状态函数，它表示系统的哪种属性？A. 能量B. 温度C. 混乱程度D. 压力答案：C4. 在理想气体的等温过程中，下列哪项是正确的？A. 体积和压力成正比B. 体积和压力成反比C. 体积和温度成正比D. 体积和温度成反比答案：B5. 热力学第三定律指出，当温度趋近于绝对零度时，下列哪项属性趋近于零？A. 熵B. 内能C. 压力D. 体积答案：A6. 卡诺循环的效率与哪些因素有关？A. 热源和冷源的温度B. 热源的温度C. 冷源的温度D. 工作介质的种类答案：A7. 热力学中，一个系统经历可逆过程时，下列哪项是正确的？A. 系统和周围环境之间没有能量交换B. 系统和周围环境之间有能量交换，但系统状态可以完全恢复C. 系统和周围环境之间有能量交换，且系统状态不能恢复D. 系统和周围环境之间没有能量交换，且系统状态不能恢复答案：B8. 绝热过程是指系统与外界没有热量交换的过程，下列哪项描述是正确的？A. 系统和周围环境之间有热量交换B. 系统和周围环境之间没有热量交换C. 系统和周围环境之间有做功D. 系统和周围环境之间没有做功答案：B9. 理想气体状态方程为PV=nRT，其中R是？A. 气体常数B. 普朗克常数C. 玻尔兹曼常数D. 阿伏伽德罗常数答案：A10. 根据热力学第一定律，下列哪项描述是错误的？A. 系统内能的增加等于系统吸收的热量和对外做的功之和B. 系统内能的减少等于系统放出的热量和对外做的功之差C. 系统内能的增加等于系统吸收的热量和对外做的功之差D. 系统内能的减少等于系统放出的热量和对外做的功之和答案：C二、填空题（每题2分，共20分）1. 热力学第一定律也称为______定律。

热力学习题及答案解析
热力学学习题及答案解析
热力学是物理学的一个重要分支，研究能量转化和热力学系统的性质。

在学习
热力学的过程中，我们经常会遇到各种热力学学习题，通过解题可以加深对热
力学知识的理解。

下面我们就来看看一些常见的热力学学习题及答案解析。

1. 问题：一个理想气体在等温过程中，体积从V1扩大到V2，求气体对外界所
做的功。

答案解析：在等温过程中，理想气体对外界所做的功可以用以下公式表示：
W = nRTln(V2/V1)，其中n为气体的摩尔数，R为气体常数，T为温度。

根据这
个公式，我们可以计算出气体对外界所做的功。

2. 问题：一个物体从20摄氏度加热到80摄氏度，求其温度变化时吸收的热量。

答案解析：物体温度变化时吸收的热量可以用以下公式表示：Q = mcΔT，其
中m为物体的质量，c为物体的比热容，ΔT为温度变化。

根据这个公式，我们
可以计算出物体温度变化时吸收的热量。

3. 问题：一个热机从高温热源吸收了500J的热量，向低温热源放出了300J的
热量，求该热机的热效率。

答案解析：热机的热效率可以用以下公式表示：η = 1 - Q2/Q1，其中Q1为
热机从高温热源吸收的热量，Q2为热机向低温热源放出的热量。

根据这个公式，我们可以计算出该热机的热效率。

通过以上几个热力学学习题及答案解析，我们可以看到在解题的过程中，需要
灵活运用热力学知识，并且掌握一定的计算方法。

希望通过不断的练习和思考，我们能够更好地理解和掌握热力学知识，提高解题能力。

材料热力学习题1、阐述焓H 、内能U 、自由能F 以及吉布斯自由能G 之间的关系，并推导麦克斯韦方程之一：T P PST V )()(∂∂-=∂∂。

答： H=U+PV F=U-TS G=H-TS U=Q+W dU=δQ+δWdS=δQ/T, δW=-PdV dU=TdS-PdVdH=dU+PdV+VdP=TdS+VdP dG=VdP-SdTdG 是全微分，因此有：TP P TP ST V ，PT G T P G ，T V P G T P T G P S T G P T P G )()()()()()(2222∂∂-=∂∂∂∂∂=∂∂∂∂∂=∂∂∂∂=∂∂∂∂∂-=∂∂∂∂=∂∂∂因此有又而2、论述： 试绘出由吉布斯自由能—成分曲线建立匀晶相图的过程示意图，并加以说明。

（假设两固相具有相同的晶体结构）。

由吉布斯自由能曲线建立匀晶相图如上所示，在高温T 1时，对于所有成分，液相的自由能都是最低；在温度T 2时，α和L 两相的自由能曲线有公切线，切点成分为x1和x2，由温度T 2线和两个切点成分在相图上可以确定一个液相线点和一个固相线点。

根据不同温度下自由能成分曲线，可以确定多个液相线点和固相线点，这些点连接起来就成为了液相线和固相线。

在低温T 3，固相α的自由能总是比液相L 的低，因此意味着此时相图上进入了固相区间。

3、论述：通过吉布斯自由能成分曲线阐述脱溶分解中由母相析出第二相的过程。

第二相析出：从过饱和固溶体α中(x0)析出另一种结构的β相(xβ)，母相的浓度变为xα. 即：α→β+ α1α→β+ α1 的相变驱动力ΔGm的计算为ΔGm=Gm(D)-Gm(C)，即图b中的CD段。

图b中EF是指在母相中出现较大为xβ的成分起伏时，由母相α析出第二相的驱动力。

4、根据Boltzman方程S=kLnW，计算高熵合金FeCoNiCuCrAl和FeCoNiCuCrAlTi0.1（即FeCoNiCuCrAl各为1mol，Ti为0.1mol）的摩尔组态熵。

热力学基础习题、答案及解法一、选择题1. 如图一所示，一定量的理想气体，由平衡状态A 变到平衡状态B （b a P 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 ）向外界吸热2. 对于室温下的单原子分子理想气体，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Q W 等于 【C 】 （A ）32 （B ）21 （C ）52 （D ）72参考答案：T R MW p ∆=μT R i M Q p ∆⎪⎭⎫⎝⎛+=22μ522222=+=∆⎪⎭⎫ ⎝⎛+∆=i T R i M TR MQ W pp μμ3. 压强、体积、温度都相等的常温下的氧气和氦气，分别在等压过程中吸收了相等的热量，它们对外做的功之比为 【C 】 （A ）1：1 （B ）5：9 （C ）5：7 （D ）9：5参考答案：T R i M Q p ∆⎪⎭⎫ ⎝⎛+=22μ RT M pV μ=氦氧T T ∆⎪⎭⎫⎝⎛+=∆⎪⎭⎫ ⎝⎛+223225 P VA∙B∙O1图75=∆∆氦氧T T T R M W p ∆=μ 75=∆∆=氦氧氦氧T T W W p p 4. 在下列理想气体过程中，哪些过程可能发生？ 【D 】 （A ）等体积加热时，内能减少，同时压强升高 （B ）等温压缩时，压强升高，同时吸收 （C ）等压压缩时，内能增加，同时吸热 （D ）绝热压缩时，压强升高，同时内能增加参考答案：0=dV 0=W T R i M E Q ∆⎪⎭⎫⎝⎛=∆=2μ 0=dT 0=∆E !11!2ln lnp p RT M V V RT MW Q μμ=== 0=dp T R i M Q ∆⎪⎭⎫ ⎝⎛+=22μ T R i M E ∆⎪⎭⎫ ⎝⎛=∆2μ T R MV p W ∆=∆=μ 0=dQ 0=Q ⎰⎪⎪⎭⎫⎝⎛--=-=∆⎪⎭⎫⎝⎛=-=∆--1011001112γγγγμV V V p pdV T R i M W E5. 分别在等温、等压、等容情况下，将400J 的热量传给标准状态下的2mol 氢气，关于3个过程热量和内能的变化说法正确的是【D 】 （A ）等容过程做功最多，等压过程内能增加最多 （B ）等压过程做功最多，等容过程内能增加最多 （C ）等温过程做功最多，等压过程内能增加最多 （D ）等温过程做功最多，等容过程内能增加最多参考答案：0=dV 0=W T R i M E Q ∆⎪⎭⎫⎝⎛=∆=2μ 0=dT 0=∆E !11!2ln lnp p RT M V V RT MW Q μμ===0=dp T R i M Q ∆⎪⎭⎫ ⎝⎛+=22μ T R i M E ∆⎪⎭⎫ ⎝⎛=∆2μ T R MV p W ∆=∆=μ 6. 如图所示，一定量的理想气体经历c b a →→过程，在此过程中气体从外界吸收热量Q ，系统内能变化ΔE ，则以下哪种说法是正确的？ 【A 】 （A ）系统从外界吸收热量，内能增大； （B ）系统从外界吸收热量，内能减少； （C ）系统向外界放出热量，内能增大； （D ）系统向外界放出热量，内能减少。

目录第一章 (1)第二章 (18)第三章 (258)第一章 温 度1-1 在什么温度下,下列一对温标给出相同的读数：（1）华氏温标和摄氏温标；（2）华氏温标和热力学温标；（3）摄氏温标和热力学温标？ 解：（1）Q 9325F t t =+∴当F t t =时，即可由9325t t =+，解得325404t ⨯=-=- 故在40c -o 时 F t t =（2）又Q 273.15T t =+ ∴当F T t =时 则即9273.15325t t +=+ 解得：241.155301.444t ⨯== ∴273.15301.44574.59T K =+= 故在574.59T K =时，F T t =（3）Q 273.15T t =+ ∴若T t = 则有273.15t t += 显而易见此方程无解，因此不存在T t =的情况。

1-2 定容气体温度计的测温泡浸在水的三相点槽内时，其中气体的压强为50mmHg 。

（1）用温度计测量300K 的温度时，气体的压强是多少？ （2）当气体的压强为68mmHg 时，待测温度是多少？ 解：对于定容气体温度计可知：()273.15trPT P K P = (1) 115030055273.16273.16tr P T P mmHg ⨯===(2) 2268273.16273.1637250tr P T KK K P === 1-3 用定容气体温度计测得冰点的理想气体温度为273.15K ，试求温度计内的气体在冰点时的压强与水的三相点时压强之比的极限值。

题1-4图解：根据00lim ()273.16limtr tr P P trP T T P K P →→==已知 冰点273.15T K =你∴0273.15lim0.99996273.16273.16tr P trP T KP K K →==。

1-4 用定容气体温度计测量某种物质的沸点。

原来测温泡在水的三相点时，其中气体的压强500tr P mmHg =；当测温泡浸入待测物质中时，测得的压强值为734P mmHg =,当从测温泡中抽出一些气体,使tr P 减为200mmHg 时,重新测得293.4P mmHg =,当再抽出一些气体使tr P 减为100mmHg 时,测得146.68P mmHg =.试确定待测沸点的理想气体温度.解：根据273.16trPT K P =333146.68273.16273.16400.67100tr P T KK K P === 从理想气体温标的定义：0273.16limtr P trPT K P →=依以上两次所测数据,作T-P 图看趋势得出0tr P →时,T 约为400.5K 亦即沸点为400.5K. 1-5 铂电阻温度计的测量泡浸在水的三相点槽内时，铂电阻的阻值为90.35欧姆。

高考物理热力学习题与答案解析热力学是物理学中的一个重要分支，涉及到能量转化和热量传递等方面的知识。

在高考物理考试中，热力学也是一个常见的考点。

本文将针对一些典型的高考物理热力学习题进行解析，帮助同学们更好地理解和掌握相关知识。

一、选择题1. 下列哪个选项中的物质属于导热较好的？A. 木材B. 纸张C. 金属D. 塑料答案解析：选C。

金属具有较好的导热性质，而木材、纸张和塑料的导热性较差。

2. 在压力不变的情况下，若一气体体积减小，则气体的温度会发生什么变化？A. 升高B. 降低C. 不变D. 无法确定答案解析：选A。

根据查理定律，在压力不变的情况下，气体的体积减小，温度会升高。

3. 以下哪个过程是吸热过程？A. 结冰B. 凝固C. 溶解D. 融化答案解析：选D。

融化是固体吸收热量转化为液体的过程，因此是吸热过程。

二、计算题1. 燃料电池的理论效率可以通过以下公式计算：η = ΔH / ΔG，其中ΔH表示燃料的燃烧热，ΔG表示电池的电动势。

某燃料电池的ΔH为-890 kJ/mol，ΔG为-687 kJ/mol，求该燃料电池的理论效率。

答案解析：由给出的公式可知，理论效率等于燃料的燃烧热与电池的电动势之比。

所以，η = (-890 kJ/mol) / (-687 kJ/mol) ≈ 1.29。

2. 一个理想气体从体积为V1的容器A经绝热膨胀到体积为V2的容器B，过程中温度不变。

如果容器A中的气体压强为P1，容器B中的气体压强为P2，求P1与P2之间的关系。

答案解析：根据绝热膨胀的性质，理想气体的绝热膨胀过程中温度保持不变。

根据理想气体状态方程PV = nRT，可以得到P1V1 = P2V2。

由此可以看出，P1与P2成反比关系。

三、解析题某工厂使用一台功率为5000W的电锅炉供热，锅炉使用的是20L的水。

当水温升高到100℃时，电锅炉停止加热，问整个加热过程总共需要多少时间？答案解析：首先，需要计算加热水所需要的热量。

高中热力学试题及答案解析一、选择题1. 热力学第一定律的数学表达式是什么？A. ΔU = Q + WB. ΔH = Q - WC. ΔS = Q/TD. ΔG = ΔH - TΔS答案：A解析：热力学第一定律描述了能量守恒，即系统内能的变化等于系统吸收的热量与对外做功的代数和。

2. 以下哪种情况下，系统的熵会增加？A. 气体在绝热条件下膨胀B. 气体在等温条件下压缩C. 气体在等压条件下膨胀D. 气体在等温等压条件下膨胀答案：C解析：熵是表示系统混乱度的物理量，当系统从有序状态向无序状态转变时，熵会增加。

在等压条件下膨胀，气体分子的混乱度增加，因此熵会增加。

二、填空题1. 热力学第二定律表明，不可能从单一热源_______热能并将其完全转化为_______而不引起其他变化。

答案：吸收；机械能2. 理想气体状态方程为 PV = nRT，其中P表示_______，V表示_______，n表示_______，R是_______，T表示_______。

答案：压强；体积；摩尔数；理想气体常数；温度三、简答题1. 请简述热力学第二定律的开尔文表述和克劳修斯表述，并说明两者之间的联系。

答案：热力学第二定律的开尔文表述指出，不可能从单一热源吸热使之完全转化为功而不产生其他影响。

克劳修斯表述则指出，热量不可能自发地从低温物体传递到高温物体。

两者都表达了能量转化的方向性，即能量转化过程中存在不可逆性。

四、计算题1. 假设一个理想气体在等压过程中从状态A（P1, V1, T1）变化到状态B（P2, V2, T2）。

已知P1 = 1 atm, V1 = 2 L, P2 = 1.5 atm, V2 = 3 L。

求气体在过程中的体积变化量ΔV和温度变化量ΔT。

答案：首先，根据理想气体状态方程 PV = nRT，可以推导出等压过程中体积和温度的关系：V1/T1 = V2/T2。

将已知数据代入，得到2/T1 = 3/T2，解得T2 = 1.5T1。

第1章 《热力学》习题解答1-1若一打足气的自行车内胎在7.0C 时轮胎中空气压强为54.010Pa ⨯，则在温度变为37.0C 时，轮胎内空气压强为多少？（设内胎容积不变）[解]：轮胎内的定质量空气做等容变化状态1 Pa P K T 511100.4,280⨯== 状态2：?,28022==P K T 由查理定律得Pa Pa P T T P T T P P 55112212121043.4100.4280310⨯=⨯⨯==⇒= 1-2 氧气瓶的容积为233.210m -⨯，其中氧气的压强为71.310Pa ⨯，氧气厂规定压强降到61.010Pa ⨯时，就应重新充气，以免经常洗瓶. 某小型吹玻璃车间平均每天用去30.40m 在51.0110Pa ⨯压强下的氧气，问一瓶氧气能用多少天？（设使用过程中温度不变）[解]：设氧气瓶的容积为320102.3m V -⨯=，使用过程的温度T 保持不变使用前氧气瓶中，氧气的压强为Pa P 71103.1,⨯= 根据克拉帕龙方程nRT PV =得： 使用前氧气瓶中，氧气的摩尔数为RTV P n 011,=氧气压强降到Pa P 62100.1,⨯=时，氧气瓶中，氧气的摩尔数为RTV P n 022,=所以能用的氧气摩尔数为()21021,P P RTV n n n -=-=∆ 平均每天用去氧气的摩尔数RTV P n 333,=故一瓶氧气能用的天数为()()5.91001.140.010113102.3,562332103=⨯⨯⨯-⨯=-=∆=-P V P P V n n N 1-3在湖面下50.0m 深处（温度为4.0C ），有一个体积为531.010m -⨯的空气泡升到湖面上来. 若湖面的温度为17.0C ，求气泡到达湖面的体积.（取大气压为50 1.01310Pa p =⨯）[解]：空气泡在湖面下50.0m 深处时，3511100.1,277m V K T -⨯==Pa P gh P 5530110013.610013.15010100.1⨯=⨯+⨯⨯⨯=+=ρ气泡到达湖面时，Pa P K T 522100.1,290⨯==由理想气体状态方程222111T V P T V P =得： 35351122121029.6100.12772900.1013.6m m V T T P P V --⨯=⨯⨯⨯=⋅=1-4如图所示，一定量的空气开始时在状态为A ，压力为2atm ，体积为l 2, 沿直线AB 变化到状态B 后，压力变为1 atm ，体积变为l 3. 求在此过程中气体所作的功。

习题提示与答案第一章基本概念及定义1-1试确定表压力为0.1 kPa 时U 形管压力计中的液柱高度差。

(1)液体为水，其密度为1 000 kg/m 3；(2)液体为酒精，其密度为789 kg/m 3。

提示：表压力数值等于U 形管压力计显示的液柱高度的底截面处液体单位面积上的力，g h p ρ∆=e 。

答案：(1)mm 10.19=∆水h (2)mm 12.92=∆酒精h 。

1-2测量锅炉烟道中真空度时常用斜管压力计。

如图1-17所示，若α=30°，液柱长度l ＝200 mm ，且压力计中所用液体为煤油，其密度为800 kg/m 3，试求烟道中烟气的真空度为多少mmH 2O(4 ℃)。

提示：参照习题1-1的提示。

真空度正比于液柱的“高度”。

答案：()C 4O mmH 802v =p 。

1-3在某高山实验室中，温度为20 ℃，重力加速度为976 cm/s 2，设某U 形管压力计中汞柱高度差为30 cm ，试求实际压差为多少mmHg(0 ℃)。

提示：描述压差的“汞柱高度”是规定状态温度t =0℃及重力加速度g =980.665cm/s 2下的汞柱高度。

答案：Δp =297.5mmHg(0℃)。

1-4某水塔高30 m ，该高度处大气压力为0.098 6 MPa ，若水的密度为1 000 kg/m 3，求地面上水管中水的压力为多少MPa 。

提示：地面处水管中水的压力为水塔上部大气压力和水塔中水的压力之和。

答案：Mpa 8 0.392=p 。

1-5设地面附近空气的温度均相同，且空气为理想气体，试求空气压力随离地高度变化的关系。

又若地面大气压力为0.1 MPa ，温度为20 ℃，求30 m 高处大气压力为多少MPa 。

提示：h g p p ρ-=0→T R h g p p g d d -=，0p 为地面压力。

答案：MPa 65099.0=p 。

1-6某烟囱高30 m ，其中烟气的平均密度为0.735 kg/m 3。

大学热学试题及答案解析一、选择题1. 热力学第一定律表明，能量守恒定律在热现象中同样适用，其数学表达式为：A. △U = Q + WB. △U = Q - WC. △U = Q + PD. △U = Q - P答案：B解析：热力学第一定律，也称为能量守恒定律，表示系统内能的变化等于系统吸收的热量减去系统对外做的功。

因此，正确的表达式是△U = Q - W。

2. 理想气体状态方程为：A. PV = nRTB. PV = mRTC. PV = nMRTD. PV = mMRT答案：A解析：理想气体状态方程描述了理想气体在一定温度和压力下体积和物质的量之间的关系。

其中，P表示压力，V表示体积，n表示物质的摩尔数，R表示理想气体常数，T表示温度。

二、填空题1. 热传导的三种基本方式是：______、______和______。

答案：导热、对流、辐射解析：热传导的三种基本方式分别是导热、对流和辐射。

导热是指热量通过物质内部分子振动传递；对流是指热量通过流体的宏观运动传递；辐射是指热量通过电磁波传递。

2. 根据热力学第二定律，不可能从单一热源取热使之完全变为有用功而不产生其他影响，这被称为______。

答案：开尔文-普朗克表述解析：热力学第二定律有多种表述方式，其中开尔文-普朗克表述指出，不可能从单一热源取热使之完全变为有用功而不产生其他影响。

三、简答题1. 简述热力学第三定律。

答案：热力学第三定律指出，当系统的温度趋近于绝对零度时，系统的熵趋近于一个常数。

解析：热力学第三定律是关于低温物理和熵的一个定律。

它表明，绝对零度是无法达到的，因为当系统温度趋近于绝对零度时，系统的熵趋近于一个常数，而不是零。

2. 解释为什么说热机的效率不可能达到100%。

答案：热机的效率不可能达到100%，因为根据热力学第二定律，不可能从单一热源取热使之完全变为有用功而不产生其他影响。

解析：热机是将热能转化为机械能的设备。

由于热力学第二定律的限制，热机在工作过程中不可避免地会有能量损失，如热量散失、摩擦等，因此其效率不可能达到100%。

高中热力学试题及答案一、选择题（每题3分，共30分）1. 热力学第一定律的数学表达式为（）A. △U = Q + WB. △U = Q - WC. △H = Q + WD. △H = Q - W答案：A2. 以下哪种过程是等温过程？（）A. 气体在恒定压力下膨胀B. 气体在恒定体积下压缩C. 气体在恒定温度下膨胀D. 气体在恒定温度下压缩答案：C3. 理想气体状态方程为（）A. PV = nRTB. PV = nTC. PV = nRD. PV = RT答案：A4. 以下哪种情况表示系统对外界做功？（）A. 气体膨胀，外界对气体做功B. 气体膨胀，气体对外界做功C. 气体压缩，外界对气体做功D. 气体压缩，气体对外界做功答案：B5. 热力学第二定律的开尔文表述是（）A. 不可能从单一热源吸热使之完全变为功而不产生其他效果B. 不可能使热量由低温物体传递到高温物体而不产生其他效果C. 不可能使热量由高温物体传递到低温物体而不产生其他效果D. 不可能从单一热源吸热使之完全变为功而不产生其他效果，同时不使热量由低温物体传递到高温物体答案：A6. 以下哪种情况表示系统吸收热量？（）A. Q > 0B. Q < 0C. Q = 0D. Q = -Q答案：A7. 熵变△S的单位是（）A. J/KB. J/mol·KC. mol·KD. K答案：B8. 以下哪种情况表示系统处于非平衡态？（）A. 系统各部分的温度相同B. 系统各部分的压强相同C. 系统各部分的熵值最大D. 系统各部分的熵值不断增加答案：D9. 以下哪种过程是绝热过程？（）A. 系统与外界无热量交换B. 系统与外界有热量交换C. 系统与外界无功交换D. 系统与外界有功交换答案：A10. 以下哪种情况表示系统处于可逆过程？（）A. 系统与外界的熵值不变B. 系统与外界的熵值增加C. 系统与外界的熵值减少D. 系统与外界的熵值增加，但增加量最小答案：D二、填空题（每题4分，共20分）11. 热力学第一定律表明，系统的内能变化等于系统吸收的热量与系统对外做的功之和，即△U = Q + W。