1 图1 06章
一、填空题
1、热力学第二定律的微观实质可以理解为：在孤立系统内部所发生的不可逆过程，总是沿着熵 增加 的方向进行。
2、热力学第二定律的开尔文表述和克劳修斯表述是等价的，表明在自然界中与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的，开尔文表述指出了____功能转换_________的过程是不可逆的，而克劳修斯表述指出了____热传导______的过程是不可逆的。
3．一定量的某种理想气体在某个热力学过程中，外界对系统做功240J，气体向外界放热620J，则气体的内能 减少 (填增加或减少)，E2—E1= -380 J。
4．一定量的理想气体在等温膨胀过程中，内能 不变 ，吸收的热量全部用于
对外界做功 。
5．一定量的某种理想气体在某个热力学过程中，对外做功120J，气体的内能增量为280J，则气体从外界吸收热量为 400 J。
6、在孤立系统内部所发生的过程，总是由热力学概率 较小 的宏观状态向热力学概率 较大 的宏观状态进行。
7、一定量的单原子分子理想气体在等温过程中,外界对它作功为200J.则该过程中需吸热_____-200__J。
8、一定量的气体由热源吸收热量526610J,内能增加541810J,则气体对外作
功____51084.6__J。
9、工作在7℃和27℃之间的卡诺致冷机的致冷系数为 ，工作 在7℃和27℃之间的卡诺热机的循环效率为 。
10、2mol单原子分子理想气体,经一等容过程后,温度从200K上升到500K,则气体吸收的热量为___7479__J。
11、气体经历如图1所示的一个循环过程，在这个循环中，外界传给气体的净热量是 90 J。
12、一热机由温度为727℃的高温热源吸热，向温度为527℃的低温热源放热。若热机可看作卡诺热机，且每一 2 循环吸热2000J,则此热机每一循环作功 400 J。
70 第6、7章 热力学第I、第II定律原理及应用
热力学第I定律就是能量守恒定律：各种形式能量间相互转化或传递，在转化或传递的过程中，总的能量数量是守恒的。能量的表现方式一是物质自身的蓄能，如内能、动能、位能和焓、自由能等各种热力学能等，它们都是状态函数；二是以系统和环境间传递的方式表现出来，如热和功，它们均与变化所经历的过程有关，是过程函数。
热力学第II定律揭示了热和功之间的转化规律。能量不仅有数量多寡，而且有质量(品位)的高低之分。从做功能力上看，功可以全部转化为热，而热只能部分变为功，热和功是两种不同品位的能量。
运用热力学第I定律和第II定律，研究化工过程中的能量变化，对化工过程的能量转化、传递、使用和损失情况进行分析，揭示能量消耗的大小、原因和部位，为改进工艺过程，提高能量的利用率指出方向和方法，这是过程热力学分析的核心内容。
本章学习要求
本章要求学生掌握敞开系统的热力学第I定律(即能量衡算方程)及其工程应用；热力学第II定律三种定性表述方式和熵衡算方程，弄清一些基本概念，如系统与环境、环境状态、可逆的热功转换装置(即Carnot循环)、理想功与损失功、有效能与无效能等，学会应用熵衡算方程、理想功与损失功的计算及有效能衡算方法对化工单元过程进行热力学分析，对能量的使用和消耗进行评价。
重点与难点
6 热力学第I定律及其工程应用
6.1 封闭系统能量衡算方程
系统在过程前后的能量变化E应与系统在该过程中传递的热量Q与功W的代数和：
21EEEQW (5-1)
通常规定：系统吸热为正，放热为负；系统对环境作功，得功为负，式(5-1)即是热力学第I定律的数学表达式。
6.2 敞开系统的热力学第I定律
22SiiiijjjjijW11QdEm(hgzu)m(hgzu)22dtdtdt (5-5)
式(5-5)即为敞开系统的热力学第I定律表达式，其中：iiihUPV。
1 第六章 思考题
6-3 (1)是错误的。温度是状态量，是分子平均动能大小的标志。“温度高”表示物体处在一个分子热运动的平均效果比较剧烈的宏观状态，无热量可言。热量一定与过程相联系．
(2)对理想气体是正确的。对一般热力学系统，内能是分子热运动的动能与势能之和，即内能并非只是温度的单值函数。
6-7 如本题图所示，一定量的理想气体从状态“1”变化到状态“2”，一次经由过程A，另一次经由过程B。试问在过程A和过程B中吸收的热量QA与QB何者较大？
答： 因为1→A→2的内能改变等于1→B→2的内能改变，设它等于ΔE12，另外1→A→2做的功W大于1→B→2做的功W，而ΔE12＝QA－W=QB－W，所以QA＞QB。
6-8 如本题图所示，一定量的气体，体积从V1膨涨到V2，经历等压过程a→b、等温过程a→c、绝热过程a→d，问：
(1) 从p－V图上看，哪个过程做功最多？哪个过程做功最少？
(2) 哪个过程内能增加？哪个过程内能减少？
(3) 哪个过程从外界吸热最多？哪个过程从外界吸热最少？
答：(1) 做功最多的是a→b等压过程，最少的是绝热过程a→d。
(2) a→b过程内能增加，a→d过程内能减少； 思考题6-8用图 思考题6-7用图
2 (3) 吸热最多的是a→b过程，吸热最少的a→d过程。
6-9 对于一定量的理想气体，下列过程是否可能？
（1）恒温下绝热膨胀；
（2）恒压下绝热膨胀；
（3）绝热过程中体积不变温度上升；
（4）吸热而温度不变；
（5）对外做功同时放热；
（6）吸热同时体积缩小i
答：（1）不能；（2）不能；（3）不能；（4）能；（5）能；（6）能。
6-11 两条绝热线和一条等温线是否可以构成一个循环？为什么？
答：不能。如本题图所示，若等温线Ⅲ与Ⅰ和Ⅱ两个绝热线相交，就构成了一个循环。这个循环只有一个单一热源，它把吸收的热量全部转变为功，即%100＝，并使周围环境没有变化，这是违背热力学第二定律的。所以，这样的循环是不可能构成的。
100 第六章 统计热力学初步
教学目的及要求
掌握玻兹曼统计的基本原理，能从微观角度解释体系的一些热力学性质，一般掌握从分子配分函数和自由能函数表计算简单气相反应的平衡常数、理想气体及晶体热力学函数的方法。
6-1 引 言
经典热力学（宏观热力学）
热力学以三个定律为基础，利用热力学数据，研究平衡系统各宏观性质之间的相互关系，揭示变化过程的方向和限度。它不涉及粒子的微观性质。
研究对象：大量粒子构成的集合体。
研究方法：热力学方法。
优点：结论具有普遍性，不受对物质微观结构认识的影响。
缺点：不能阐明体系性质的内在原因，不能给出微观性 质与宏观性质之间的联系，不能对热力学性质进行直接的计算。 要克服这些缺点必须从分子的微观结构和内部运动去认识体系及其变化。
统计热力学
统计热力学从粒子的微观性质及结构数据出发，以粒子遵循的力学定律为理论基础；用统计的方法推求大量粒运动的统计平均结果，以得出平衡系统各种宏观性质的值。
•研究对象：大量粒子构成的集合体。
•研究方法：统计力学的方法，应用几率规律和力学定律求出大量粒子运动的统计规律。
•优点：揭示了体系宏观现象的微观本质，可以从分子或原子的光谱数据直接计算体系平衡态的热力学性质。 101 •缺点：受对物质微观结构和运动规律认识程度的限制。
•统计热力学是统计物理学的一个分支，也是化学热力学的补充和提高。
经典统计力学
以经典力学为基础处理粒子运动，建立了经典统计力学，即Maxwell-Boltzmann统计。
•量子统计力学
以量子力学为基础处理粒子运动，建立了两种量子统计力学，分别适用于不同的量子体系，即Bose-Einstein统计和Fermi-Dirac统计。
本章主要介绍Maxwell-Boltzmann统计，简称麦-玻统计
1. 麦-玻统计比较简单。
2. 现在的麦-玻统计已渗入不少量子力学的成果。
