第9章思考题
9-1 理想气体物态方程是根据哪些实验定律导出的，其适用条件是什么？
9-2内能和热量的概念有何不同？下面两种说法是否正确？(1) 物体的温度愈高，则热量愈多；(2) 物体的温度愈高，则内能愈大？
9-3 在p-V图上用一条曲线表示的过程是否一定是准静态过程？理想气体经过自由膨胀由状态(p1,V1,T1)改变到状态(p2,V2,T1)，这一过程能否用一条等温线表示。
9-4有可能对物体传热而不使物体的温度升高吗？有可能不作任何热交换，而系统的温度发生变化吗？
9-5在一个房间里，有一台电冰箱在运转着，如果打开冰箱的门，它能不能冷却这个房间？空调为什么会使房间变凉？
9-6根据热力学第二定律判别下列两种说法是否正确？
(1) 功可以全部转化为热，但热不能全部转化为功；
(2) 热量能够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。
9-7 一条等温线和一条绝热线是否能有两个交点？为什么？
9-8 为什么热力学第二定律可以有许多不同的表述？
9-9 瓶子里装一些水，然后密闭起来。忽然表面的一些水温度升高而蒸发成汽，余下的水温变低，这件事可能吗？它违反热力学第一定律吗？它违反热力学第二定律吗？
9-10有一个可逆的卡诺机，以它做热机使用时，若工作的两热源温差愈大，则对做功越有利；当作制冷机使用时，如果工作的两热源温差愈大时，对于制冷机是否也愈有利？（从效率上谈谈）
9-11可逆过程是否一定是准静态过程？准静态过程是否一定是可逆过程？有人
说―凡是有热接触的物体，它们之间进行热交换的过程都是不可逆过程。‖这种说法对吗？
9-12如果功变热的不可逆性消失了，则理想气体自由膨胀的不可逆性也随之消失，是这样吗？
9-13热力学第二定律的统计意义是什么？如何从微观角度理解自然界自发过程的单方向性？
9-14西风吹过南北纵贯的山脉：空气由山脉西边的谷底越过，流动到山顶到达东边，在向下流动。空气在上升时膨胀，下降时压缩。若认为这样的上升、下降过程是准静态的，试问这样的过程是可逆的吗？
9-15 一杯热水置于空气中，他总要冷却到与周围环境相同的温度。这一过程中，水的熵减少了，这与熵增加原理矛盾吗？
9-16一定量气体经历绝热自由膨胀。既然是绝热的，即0d =Q ,那么熵变也应该为零。对吗？为什么？
习 题
9-1 一定量的某种理想气体按C pV =2（C 为恒量）的规律膨胀，分析膨胀后气体的温度的变化情况。
解：已知(1) 2
C pV =理想气体状态方程(2) RT M
pV μ
=
，
将(2)式代如(1)式，得
C V RT M
=⋅μ,整理，
R M
C
T V μ
=⋅
对于一定质量的理想气体，M
为定值，令
'R
M
C
C
μ
=
,则
'
C
T
V=
⋅
，
所以膨胀后气体温度成比例降低。
9-2 0.020kg的氦气温度由17℃升到27℃，若在升温的过程中：（1）体积保持不变；（2）压强保持不变；（3）不与外界交换热量，试分别求出气体内能的改变，吸收的热量，外界对气体所作的功。(设氦气可看作理想气体)
解：理想气体内能是温度的单值函数，一过程中气体温度的改变相同，所以内能的改变也相同，为：
热量和功因过程而异，分别求之如下：
（1）等容过程：V=常量A＝0 由热力学第一定律，
（2）等压过程：
由热力学第一定律，负号表示气体对外作功，
（3）绝热过程Q＝0 由热力学第一定律
9-3分别通过下列过程把标准状态下的0.014kg 氮气压缩为原体积的一半：（1）等温过程；（2）绝热过程；（3）等压过程。试分别求出在这些过程中内能的改变，传递的热量和外界对气体所作的功。设氮气可看作理想气体，且R C V 2
5
m ,
。 解（1）等温过程：理想气体内能是温度的单值函数，过程中温度不变，故
由热力学第一定律 负号表示系统向外界放热
（2）绝热过程
由 或 得
由热力学第一定律 另外，也可以由
及
先求得A
（3）等压过程，有
或 而
所以 ＝ ＝
＝
由热力学第一定律，
也可以由
求之
另外，由计算结果可见，等压压缩过程，外界作功，系统放热，内能减少，数量关系为，系统放的热等于其内能的减少和外界作的功。
9-4在标准状态下0.016kg 的氧气，分别经过下列过程从外界吸收了80cal 的热量。（1）若为等温过程，求终态体积。（2）若为等体过程，求终态压强。（3）若为等压过程，求气体内能的变化。设氧气可看作理想气体，且R C V 2
5
m , 。
解：（1）等温过程 则
故
（2）等体过程
（3）等压过程
9-5 1mol单原子理想气体的温度从300K增加到350K，（1）容积保持不变；（2）压强保持不变。问在这两个过程中各吸收了多少热量？增加了多少内能？对外做了多少功？
解：(1)等体过程
由热力学第一定律得E Q ∆= 吸热
J T R M T C M
E Q V 25.623)300350(31.82
3
23=-⨯⨯=∆=
∆=
∆=μμ
对外作功 0=W (2)等压过程
J T R i M T C M
Q p 75.1038)300350(31.82
5
22=-⨯⨯=∆+=
∆==
μμ
吸热 T R i
M T C M
E V ∆=
∆=∆2
μμ
内能增加
J T R M T C M
E V 25.623)300350(31.82
3
23=-⨯⨯=∆=
∆=
∆μμ
对外作功 J E Q W 41525.62375.1038
=-=∆-=
9-6 1mol 的氢气，在压强为51.010Pa ⨯，温度为20℃时，其体积为0V 。如先保持体积不变，加热使其温度升高到80℃，然后使其作等温膨胀，体积变为原体积的2倍。试计算该过程中吸收的热量，气体对外做的功和气体内能的增量。 解： 55
8.31601246.522
V E C T R T J ∆=∆==
∆=⨯⨯= 2
1
ln
8.31(27380)ln 22033.3==⨯+=V A RT J V 3279.8Q A E J =+∆=
9-7标准状态下21.610kg -⨯的氧气，分别经过下列过程并从外界吸收334.4J 的热，
