热力学习题课

1、热力学习题课热力学习题课一、系统：任意物质一、系统：任意物质 气体气体 理想气体理想气体 二、状态：一般状态二、状态：一般状态 平衡态平衡态1、气体平衡态最基本的状态量：气体平衡态最基本的状态量：P、V、T2、状态方程：、状态方程：RTMMPVmol (理想气体理想气体)三、理想气体的内能三、理想气体的内能：RT2iMMEmol TR2iMMEmol 3、过程：、过程： 一般过程一般过程 准静态过程准静态过程 可逆过程可逆过程四、准静态过程，系统对外做的功：四、准静态过程，系统对外做的功：21PdVA VVPdVdAPV00AV1V2V00APV2V10绝热绝热0等温等温等压等压0等容等容备注

2、QAE过程TcMMvmolTcMMvmolTcMMvmol)(12VVp12lnVVRTMMmolTcMMvmolTcMMvmolTcMMpmol12lnVVRTMMmolRicV2RRicp2Vpcc热力学第一定律对理想气体四个过程的应用热力学第一定律对理想气体四个过程的应用五、热力学第一定律：五、热力学第一定律：AEQ dAdEdQ 1、准静态过程的循环可在、准静态过程的循环可在PV图上表示：图上表示： 系统对外作正功，是热机系统对外作正功，是热机。0VP正循环正循环 系统对外作负功，制冷机。系统对外作负功，制冷机。0VP逆循环逆循环2、循环：、循环：0E PdVAQ等于所围的面积等于所围

3、的面积。六、循环：六、循环：七、热机与致冷机：七、热机与致冷机：Q2Q1Q2Q1A这里：这里：Q1=Q2+A, Q1、Q2 、A都取正值都取正值。A热机效率：热机效率：1211QQQA致冷系数：致冷系数：1QQ1QQQAQe212122 八、卡诺循环：八、卡诺循环：PT1T2VPT1T2V12TT1 1TT1e21 九、热力学第二定律：九、热力学第二定律：文字表述：文字表述：克氏表述：克氏表述：开氏表述：开氏表述：等价。等价。练习题：练习题：1、热量不能从低温物体传到高温物体，、热量不能从低温物体传到高温物体，对不对？为什么？对不对？为什么？2、系统吸收的热量不可能全部用来作功，、系统吸收的热

4、量不可能全部用来作功，对不对？为什么？对不对？为什么？3、系统只要经过一个卡诺循环，则系统本、系统只要经过一个卡诺循环，则系统本身没有任何变化？对不对？为什么？身没有任何变化？对不对？为什么？4、下列各式有什么不同？、下列各式有什么不同？PdVdTCMMdQ)3(PdVdEdQ)2(dAdEdQ)1(vmol 问：问：一条等温线与一条绝热线能否有两个交点？一条等温线与一条绝热线能否有两个交点？答：答：不可能不可能. . 因为因为, , 若一条等温线若一条等温线与一条绝热线有两个交点，与一条绝热线有两个交点，则两条曲线构成了一个循则两条曲线构成了一个循环过程，它仅从单一的热环过程，它仅从单一的热

5、源吸热，且全部转换为功，源吸热，且全部转换为功，热机效率达热机效率达100%，违背了，违背了热力学第二定律的开尔文热力学第二定律的开尔文表述，所以不成立表述，所以不成立. .1. 自由度为自由度为i的理想气体，在等压过程中吸热的理想气体，在等压过程中吸热Q，对外作功，对外作功A，内能增加，内能增加 E，则，则A/Q=_ E/Q=_解解:TRVPATR2iTRCETR22iTCQVP 练练 习习222iiQEiQA2.一定量的理想气体，由平衡状态一定量的理想气体，由平衡状态A变到平变到平衡状态衡状态B（PA=PB），则无论经历的是什么），则无论经历的是什么过程，系统必然过程，系统必然A）对外作功

6、）对外作功B）内能增加）内能增加C）从外界吸热）从外界吸热D）向外界放热）向外界放热PVABT低低T高高PVAB作功正负的判断作功正负的判断:作功与过程有关作功与过程有关,看是否单方向膨胀看是否单方向膨胀3.一定量的理想气体内能一定量的理想气体内能E随体积随体积V的变化关系的变化关系如图如图,问该气体经历的是什么过程问该气体经历的是什么过程?EV0E= iRT/2 =KVPV= RT V= RT /PE= iRT/2 =K RT /PP=2K/i等压过程等压过程4.下列四个假想的循环过程，哪个可行？下列四个假想的循环过程，哪个可行？PV绝热绝热等温等温AP绝热绝热绝热绝热CPV等温等温绝热绝热

7、BPVV绝热绝热绝热绝热等温等温D答案：答案：B5.一定量的理想气体分别由初态一定量的理想气体分别由初态a经经1过程过程ab和由初态和由初态a经过程经过程acb到达相同的终态到达相同的终态b，如，如P-T图所示。则两个过程中气体分别图所示。则两个过程中气体分别从外界吸收的热量从外界吸收的热量Q1与与Q2的关系是：的关系是：（A）Q10，Q1Q2；（B）Q10，Q1Q2；（C）Q10，Q1Q2；（D）Q10，Q1Q2；PT12abca0 6.一定量的单原子分子理想气体，从初态一定量的单原子分子理想气体，从初态A出发，出发，经历如图循环过程，求经历如图循环过程，求1）各过程中系统对外作的功、内能的

8、变化和各过程中系统对外作的功、内能的变化和 吸收的热量吸收的热量2）整个循环过程系统对整个循环过程系统对外作的总功及净吸热外作的总功及净吸热3）该循环的效率该循环的效率OV(10-3m3)1312P(105Pa)ABCA-BJ200)VV)(PP(21AABBAAB 解解:J750)VPVP(23)TT(R23)TT(CEAABBABABVAB J950WEQABABAB OV(10-3m3)1312P(105Pa)ABCB-C等容等容0ABC J600)VPVP(23EBBCCBC J600AEQBCBCBC OV(10-3m3)1312P(105Pa)ABCJ100)VV(PACAACA

9、C-A等压等压OV(10-3m3)1312P(105Pa)ABCJ150)VPVP(23ECCAACA J250AEQCACACA A-B 200 750 950B-C 0 -600 -600C-A -100 -150 -250A EQ%5 .10950100QAQAAB 吸 OV(10-3m3)1312P(105Pa)ABCABCA 100 0 1007.“理想气体和单一热源接触作等温膨胀时理想气体和单一热源接触作等温膨胀时,吸吸收的热量全部用来对外作功收的热量全部用来对外作功”,该说法该说法: 1)不违反热力学第一定律不违反热力学第一定律,但违反热力学第二定律但违反热力学第二定律 2)不违

10、反热力学第二定律不违反热力学第二定律,但违反热力学第一定律但违反热力学第一定律 3)不违反热力学第一定律不违反热力学第一定律,也不违反热力学第二定律也不违反热力学第二定律 4)违反热力学第一定律违反热力学第一定律,也违反热力学第二定律也违反热力学第二定律 8.设高温热源的热力学温度是低温热源热力学设高温热源的热力学温度是低温热源热力学温度的温度的n倍，则理想气体在一次卡诺循环中，倍，则理想气体在一次卡诺循环中，传给低温热源的热量是从高温热源吸收的热量传给低温热源的热量是从高温热源吸收的热量的的1）n倍倍 2）n-1倍倍 3）1/n倍倍 4）(n+1)/n倍倍解解:n1TTQQ 高高低低吸吸放放 例：设有单原子理想气体的循环过程例：设有单原子理想气体的循环过程V-T图如图，已知图如图，已知Vc=2Va1、此逆时针循环是否代表制冷机？、此逆时针循环是否代表制冷机？2、绘出此循环的、绘出此循环的P-V图，判断各过程的图，判断各过程的吸放热。吸放热。3、求