《热力学》课程内容小结

1、则这两个系统必定热力学课程各章内容小结I温度、物态方程.热力学系统及其平衡态热力学系统分为孤立系统、封闭系统及开放系统；系统的平衡态是在没有外界影响的条件下，系统的宏观性质不随时间变化的状态；状态参量一一描述系统平衡状态的宏观物理量：几何参量（V ）、力学参量（p ）、化学参量（n1, n2 ）、电磁参量（E , H ）；对简单系统，独立变量只有两个（如p、V ）。二.温度与温标（一） 实验表明：如果两个热力学系统同时与第三个系统处于热平衡，彼此处于热平衡一一热平衡定律（热力学第零定律）。该定律为科学地建立温度概念提供了实验基础，可证明温度是状态函数。（二） 温标是温度的数值表示法规定水的三相

2、点温度为 273.16K，则定容气体温标为TV =273.15K 卫,皿为气体在三相点时的压强; Ptr理想气体温标为T =273.15K lim p，在理想气体温标确定的温度范围内，与热力学温标T完PtrPtr全一致。t （C） = T -273.15K三.物态方程均匀物质的物态方程是：f（p,V,T） =0或 T =T（p,V）与求物态方程有关的物理量有：1 fcV ）= -定压膨胀系数V丿p定容压强系数等温压缩系数因包）亘一1，所以spp逆循环（致冷机）工作系数2，对卡诺逆循环：“二2WT； -T2皿热力学第二定律一. 两种表述1.开尔文表述：不可能从单一热源吸热使之完全变成有用的机械功

3、而不因引起其它变化；2.克劳修斯表述：不可能把热量从低温物体传到高温物体而引起其它变化。开氏表述揭示了功热转换的不可逆性，克氏表述揭示了热传递的不可逆性。两种表述是等 效的。二. 卡诺定理1.表述：所有工作于两个一定温度间的热机，以可逆机效率最高，即2.推论：所有工作于两个一定温度间的可逆热机，其效率相等，即三. 克劳修斯等式与不等式. g乞0 , “ = ” _可逆循环，“ ” _不可逆循环；T只经历两个热源： Ql Q1 0，经历n个热源：A QL _0 oTi T2i Ti四. 状态函数一一熵、熵增加原理1.熵的定义式SB -SA =，积分路径可以是由初态 A到终态B的任意可逆过程，熵为

4、广B A AT延量；熵是状态函数，其全微分：dS = dQT2.熵增加原理系统从一平衡态经绝热过程到达另一平衡态，它的熵永不减少，如果过程可逆，则熵不1 .微分式:dU TdS dW麦氏关系:.丿 s0,（印0 ;丿T以T , p为变量时，Cp 0, 空 C, C A三个过程分别是吸热还是放热?（2）试求C点的状态参量（气体的压强 pC和体积VC） . P八（3） 试求气体在一个循环过程中气体对外做的净功W.（4） ArB过程中气体吸收的热量Q.（5）试求这个循环的热功效率2、（本题8分）一隔板将一个绝热容器分成体积相等的两部分，一边盛有质量为rC摩尔质量为M的理想气体，另一边为真空，当抽掉隔

5、板后，则气体自由膨胀而充满整个容器，试求系统的熵变3、（本题12分）特性函数在热力学实际应用中有着重要作用（1）当独立变量为T，V时，均匀系统的特性函数是什么?（2）由此特性函数通过求偏导的方式求出系统的热力学函数S、p、U、G、H .4、（本题10分）利用能态方程-P证明:的液滴，有-液滴将汽化而消失。附：2010 2011学年 第丄学期 热力学 课程期末试卷（_A卷）、简答题（共35分）1、在热力学中温度的严格概念的建立和测量原理是基于什么实验定律？ （3分）2、什么为可逆过程？ （4分）3、什么是熵增加原理？ （4分）4、 可逆热机的热功效率与高温热源、低温热源T2的关系如何？与工作物质

6、的属性是否有关？（ 6分）5、热力学第二定律的两种表述分别是什么？其数学表述是什么？ （6分）6、等温等压系统的平衡态应用什么热力学函数判据进行判定？相应的平衡条件和平衡的稳定性条件分别是什么？（6分）7、水和水蒸气组成的系统达到两相平衡所要满足的条件是什么？ （6分）、计算和证明题（共65分）1、（本题15分）如图所示为一 n mol理想气体的循环过程，其中 BC为等容过程，CA为等温过程已知A点的状态参量为（2p0、V0），B点的状态参量（2p0、2V0），气体的定压（1） 一定量理想气体的内能和焓都仅是温度T的函数，而与体积无关;a（2） 1 mol范氏气体的内能可表示为 Um = Cv

7、,mdT - U m0。Vm5、（本题12分）已知某物质的相变潜热L为常数.（1）写出克拉珀龙方程.（2）试证明在相变中物质摩尔内能的变化为3、（本题10分）利用麦氏关系证明:并由此证明理想气体的定容4、（本题10分）利用能态方程（2） 1mol范德瓦耳斯气体的内能可表示为uvmCv,mdT Um0。（3）试证明如果一相为气相（可视为理想气体），另一相是凝聚相（其摩尔体积远小于气相的摩尔体积），则（2）中公式可近似化简为6、（本题8分）绝热可逆过程和节流过程是工业和科学研究中获得低温的常用方法（1）试用偏导数分别表示绝热可逆过程和节流过程中温度随压强的变化率（2）证明在相同的压强降落下，气体在

8、静态绝热膨胀中的温度降落大于在节流过程中的温 度降落（已知焓态方程为2009 2010学年 第_2_学期 热力学 课程试卷（A_卷）、简述题（共32分）1、温度是表征系统的冷热程度的物理量。在热力学中温度的严格概念的建立和测量原理是基于什么实验定律？ （3分）2、什么叫准静态过程？ （5分）3、热力学第二定律的两种表述分别是什么？反映了热现象过程具有什么特点？ （6分）4、气体节流过程是怎样的过程？有什么特点？ （6分）5、熵判据、自由能判据和吉布斯函数判据判定系统平衡态的适用条件分别是什么？ （6分）6、 单元系复相平衡条件是什么？（6分）.、计算和证明题（共68分）1、（本题16分）1mo

9、l理想气体在T, = 400K的高温热源与T2 = 300K的低温热源间作可逆卡诺循环，开始时气体与高温热源 400K保持热接触，并从体积 V 0.001m3等温膨 胀到V2 = 0.005m3。试求气体在一次循环中，（1）从高温热源吸收的热量 Q ； （2）气体传给低温热源的热量 Q2 ； （3）气体对外所作的净功 W ； （4）热功效率。2、（本题12分）温度为0C的1kg水与温度为100 C的恒温热源接触后，水温达到100C。试分别求水和热源的熵变以及整个系统的总熵变，并说明整个过程是否可逆？已知水的比热容为 4.18J g K 4。热容量CV只是温度T的函数。（1） 一定量理想气体的内能和焓都仅是温度T的函数，而与体积无关;汎Tf ,2已P-p证明:5、（本题10分）吉布斯函数G作为特性函数是以T、p为独立变量的。已知某系统的吉布斯函数G二aT（1 -