11《学习指南 试题精解》 第十一章 热力学基础

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1、144第11章热力学基础11.1要求1了解：可逆过程和不可逆过程；热力学第二定律及其统计意义；2理解：功和热量的概念和热力学第一定律;3掌握：定压热容、定体热容和内能的计算；4熟练应用热力学第一定律求解等体、等压、等温和绝热过程中的功、热量和内能；卡诺循环及简单循环的效率。11.2热力学基础摘要1功的微观本质做功是系统内分子的无规则运动能量和外界分子的有规则运动能量通过宏观功相互转化与传递的.体积功总是和系统的边界的宏观位移相联系。功是过程量热传递是系统和外界（或两个物体）的分子的无规则运动能量(内能)通过分子碰撞时的微观功相互传递的过程。热传递只

2、有在系统和外界的温度不同时才能发生，所传递的内能叫热量。2热力学第一定律，其中Q为系统吸收的热量，A为系统对外界做的功。3准静态过程过程进行中的每一时刻，系统的状态都无限接近于平衡态，准静态过程可以用状态图上的曲线表示。4准静态过程（无磨擦）中系统对外做的体积功为。5热容定义式理想气体的定（体）容摩尔热容理想气体的定压摩尔热容理想气体的比热比：γ=CP/CV=迈耶公式1446热力学温标利用卡诺循环的热交换定义的温标，定点为水的三相点，T3=273.16K，即T3=0ºC。7理想气体准静态过程重要公式表过程特征过程方程吸收热量Q对外做功A内能增量ΔE

3、等体V=C=C0等压P=C=CPΔV或等温T=CPV=CA=Q0绝热Q=00-或多方Q=ΔE+A7循环过程(1)热循环系统从高温热源吸热，对外做功，向低温热源放热；再循环到高温热源，称为热循环。其效率为；(2)冷循环：系统从低温热源吸热，接受对外做功，向高温热源放热致冷系数8卡诺循环：系统只和两个恒温热源进行热交换的准静态循环过程。(1)正循环效率，2、逆循环致冷系数9热力学第二定律克劳修斯表述热量不能自动地从低温物体传向高温物体。开尔文表述不可能从单一热源吸收热量,使之完全变为有用功.10增加原理当一个孤立系统从一个平衡态，经绝热过程到另一个平衡

4、态时，它的熵永不减少；如果过程是可逆的，熵值不变。或：对孤立系统的各种自然过程，总有>0，这是一条统计规律。14411.3解题思路1有关热力学第一定律的习题，解题的一般思路为“热学四字经”：（1）认系统确定题目中作为分析对象的系统，这同时也确定了外界；（2）辨状态辨别清楚系统的初始状态和末状态，以及相应的状态参数。对同一状态参量P、V、T等加注同一数字下标，如P1、V1、T1等。对所关注的状态要弄清楚是否是平衡态，只有系统处于平衡态，理想气体的状态方程和内能公式才成立；（3）明过程明确系统经历的是什么样的过程。首先要分清是否是准静态过程有很多公式，

5、如求体积的功的积分公式和绝热过程的过程方程，都只是准静态过程才适用的方程。其次要明确是怎样的具体过程，如等压、等温绝热等；（4）列方程根据以上分析，列出相应的方程求解。功和热量都是过程量，可以直接理用求体积功的公式积分求功，可以直接理用定压或定体热容的公式求热量；也可以利用热力学第一定律由已知热量求功或由已知功求热量。在解题过程中，最好是画出过程图线，一是增强形象思维；二是这样做，对理解题目和分析求解都有帮助。2关于循环过程首先要理解效率和致冷系数的意义，它们是如何用功和热量定义的；其次要明确卡诺循环的效率和致冷系数与热力学温度之关系。这样就可以利

6、用给出的温度求出相应的功或热量；反之，利用给出的功或热量求出相应的温度。11.4思考题选答1有可能对系统加热而不改变系统的温度吗？有可能不作任何热交换而是系统的温度发生变化吗？答：加热而系统的温度不升高是可能的。如果对一定量的理想气体，在加热的同时是它推动活塞对外做功，而且所做的功正好等于所加的热量，其温度就可以保持稳定不变。对于一定量的液体，在沸点加热使之汽化，则液体和蒸汽都可以保持温度不变。这时所加的热量正好等于蒸汽对外所做的功和液体变为蒸汽时内能的增加。外界和系统不作任何热交换也可以使系统的温度发生变化，绝热压缩气体时温度升高，气体绝热膨胀时

7、温度降低，就是例证。2如何理解内能是系统状态的单值函数，而功和热量则与系统状态变化的过程有关？答：因为理想气体的内能，功144由此可见E是温度的单值函数，反应了系统的状态，而功和热量的改变不仅决定系统的始末状态，而是与系统状态变化的过程有关，不同的过程，S不同，功就不同；而热量也都不相同，显然QV≠QP，所以功和热量都不是系统的状态函数。3、一卡诺机在两个温度一定的热库间工作时，如果工质体积膨胀的多些，它做的净功是否就多些？它的效率是否就高些？答：工质体积膨胀的多些，卡诺机做的功就会多些。但是，这时必须从高温热库吸取更多的热量，所以它的效率不会提高

8、。这也可以用卡诺机的效率只由两个热库的温度决定来说明。11.5习题精解11.1一定量的理想气体经历acb过程4ad吸热20