热力学答案

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热力学答案

一、名词解释1过程：热力系从一个状态变化到另一个状态时所经历的全部状态的集合。

2循环：热力系统(工质)经过一系列变化回到初态，这一系列变化过程称为热力循环，简称循环。

3稳定状态：状态参数不随时间变化的状态称为稳定状态。

4热力学第零定律：如果两个系统分别与第三个系统处于热平衡，则这两个系统彼此必然处于热平衡。

5内能：指组成热力系的大量微观粒子本身所具有的能量，用u表示。

6开口系统：与外界有物质交换的系统称为开口系。

7平衡状态：在不受外界影响(重力场除外)的条件下，如果系统的状态参数不随时间变化，则该系统所处的状态称为平衡状态。

8可逆过程：系统经历某一过程后，如令过程逆行而能使系统与外界同时恢复到初始状态，而不留下任何痕迹，则此过程为可逆过程。

9卡诺定律：在两个不同温度的恒温热源之间工作的所有热机中，以可逆热机的效率为最高。

(1)在相同的高温热源和低温热源之间工作的一切可逆机，热效率相等，与其工质无关。

(2)在相同的高温热源和低温热源之间工作的一切不可逆机，其热效率低于可逆机的热效率。

10基本状态参数：描述系统所处状态的一些宏观物理量称为状态参数；热工学中状态参数有六种，即压力、比容、温度、内能、熵、焓，其中压力、比容、和温度是三个可以直接测量而且又常用的状态参数，称为基本状态参数。

11理想气体：凡遵循克拉贝隆状态方程的气体(分子之间无作用力，分子本身不占容积)称为理想气体。

12稳定温度场：换热系统中空间各点温度场分布不随时间变化的场。

*13制冷：用人为的方法将物体或空间冷却，并使之低于环境温度，并维持这个低温的过程。

*14传热过程：热量从间壁一侧的热流体通过间壁传给另一侧的冷流体，这种热量传递的过程称为传热过程。

二、判断判断命题是否正确并简要说明理由1.稳定流动热力系必为平衡热力系(×) 平衡热力系各状态参数值是确定的，且不随时间变化。

稳定不一定平衡，系统可能有内外势差存在。

2.两种相对湿度相同的湿空气，温度高者其吸收水分能力强。

热力学习题与答案(原件)

材料热力学习题1、阐述焓H 、内能U 、自由能F 以及吉布斯自由能G 之间的关系，并推导麦克斯韦方程之一：T P PST V )()(∂∂-=∂∂。

答： H=U+PV F=U-TS G=H-TS U=Q+W dU=δQ+δWdS=δQ/T, δW=-PdV dU=TdS-PdVdH=dU+PdV+VdP=TdS+VdP dG=VdP-SdTdG 是全微分，因此有：TP P TP ST V ，PT G T P G ，T V P G T P T G P ST G P T P G )()()()()()(2222∂∂-=∂∂∂∂∂=∂∂∂∂∂=∂∂∂∂=∂∂∂∂∂-=∂∂∂∂=∂∂∂因此有又而2、论述：试绘出由吉布斯自由能—成分曲线建立匀晶相图的过程示意图，并加以说明。

（假设两固相具有相同的晶体结构）。

由吉布斯自由能曲线建立匀晶相图如上所示，在高温T 1时，对于所有成分，液相的自由能都是最低；在温度T 2时，α和L 两相的自由能曲线有公切线，切点成分为x1和x2，由温度T 2线和两个切点成分在相图上可以确定一个液相线点和一个固相线点。

根据不同温度下自由能成分曲线，可以确定多个液相线点和固相线点，这些点连接起来就成为了液相线和固相线。

在低温T 3，固相α的自由能总是比液相L 的低，因此意味着此时相图上进入了固相区间。

HPV UGTSTS FPV3、论述：通过吉布斯自由能成分曲线阐述脱溶分解中由母相析出第二相的过程。

第二相析出：从过饱和固溶体α中(x0)析出另一种结构的β相(xβ)，母相的浓度变为xα. 即：α→β+ α1α→β+ α1 的相变驱动力ΔGm的计算为ΔGm=Gm(D)-Gm(C)，即图b中的CD段。

图b中EF是指在母相中出现较大为xβ的成分起伏时，由母相α析出第二相的驱动力。

4、根据Boltzman方程S=kLnW，计算高熵合金FeCoNiCuCrAl和FeCoNiCuCrAlTi0.1（即FeCoNiCuCrAl各为1mol，Ti为0.1mol）的摩尔组态熵。

热力学习题及答案

＜ GA ，则由 A 至 B 的等温等压过程是自发的 , 但不
论在实际过程中体系是否对外作非体积功 ,体系自由能都是降低的。
2. 263K 的过冷水结成 263K 的冰，ΔS＜0，与熵
增加原理相矛盾吗？为什么？
答：并不矛盾，熵增加原理适用条件是孤立体系或绝热体系，而上述过程并不具备这个特定条件，体系与环境间有热交换，不是孤立体系
（ D）
(A)水在25℃、可逆蒸发为水蒸气：△ S = △ H/T ；
(D)在等温等压下，可逆电池反应： △ S = △ H/T 12 ．在 -10 ℃、 101.325kPa 下， 1mol 水凝结成冰的过程中，下列哪个公式可以适用： (A) ∆U = T∆S；（B） ∆S =(∆H - ∆G)/T (C) ； ∆H = T∆S + V∆p； (D) ∆GT,p = 0。（B）
6. 工作在100℃和25 ℃两个热源之间的卡诺热机的热机效 T1 T2 75 率是 a 20% 373 a. 20% ; b. 25%; T1 c. 75%; d.100% 7. 在-20 ℃和下101kPa下，过冷水结成冰，则系统、环境及总熵变为 d 过冷水结冰是自发 a. ΔS(系统)<0, ΔS(环境)<0, ΔS(总)<0；过程则:ΔS(总)>0; b. ΔS(系统)>0, ΔS(环境)>0, ΔS(总)>0；有序性增加则: c. ΔS(系统)<0, ΔS(环境)>0, ΔS(总)<0； ΔS(系统)<0; 则:ΔS(环境)>0; d. ΔS(系统)<0, ΔS(环境)>0, ΔS(总)>0； 8.在等温等压下发生不可逆电池反应，其计算公式为：（G H） / T; S H / T ; 1） 2） S S Q实 / T 4）以上三种都不是 3）（ 2）

热力学答案

1、彼此处于热平衡的两个物体必存在一个共同的物理量，这个物理量就是（ 3 ）①态函数 ②内能 ③温度 ④熵2、热力学第一定律的数学表达式可写为（ 4 ） ①W Q U U A B +=- ②W Q U U B A +=- ③W Q U U A B -=- ④W Q U U B A -=-3、在气体的节流过程中，焦汤系数μ=）（1-αT C V P ，若体账系数T 1>α，则气体经节流过程后将（ 2 ）①温度升高 ②温度下降 ③温度不变 ④压强降低4、空窖辐射的能量密度u 与温度T 的关系是（ 4 ）①3aT u = ②T aV u 3= ③4aVT u = ④4aT u =5、熵增加原理只适用于（2 ）①闭合系统 ②孤立系统 ③均匀系统 ④开放系统6、在等温等容的条件下，系统中发生的不可逆过程，包括趋向平衡的过程，总是朝着（ 2 ）①G 减少的方向进行 ②F 减少的方向进行③G 增加的方向进行 ④F 增加的方向进行7、从微观的角度看，气体的内能是（ 4 ）①气体中分子无规运动能量的总和②气体中分子动能和分子间相互作用势能的总和③气体中分子内部运动的能量总和④气体中分子无规运动能量总和的统计平均值9、根据热力学第二定律可以证明，对任意循环过程L ，均有1①⎰≥L T 0ζθ ②⎰≤L T 0ζθ ③⎰L T 0＝ζθ ④⎰∆L S T ＝ζθ10、理想气体的某过程服从PV r ＝常数，此过程必定是（4 ）①等温过程 ②等压过程 ③绝热过程 ④多方过程11、卡诺循环过程是由（ 1 ）①两个等温过程和两个绝热过程组成②两个等压过程和两个绝热过程组成③两个等容过程和两个绝热过程组成④两个等温过程和两个绝热过程组成12、下列过程中为可逆过程的是（ 3 ）①准静态过程 ②气体绝热自由膨胀过程 ③无摩擦的准静态过程 ④热传导过程13、理想气体在节流过程前后将（4 ）①压强不变 ②压强降低 ③温度不变 ④温度降低14、气体在经准静态绝热过程后将（3 ）①保持温度不变 ②保持压强不变 ③保持焓不变 ④保持熵不变15、熵判据是基本的平衡判据，它只适用于（ 1 ）①孤立系统 ②闭合系统 ③绝热系统 ④均匀系统16、描述N 个三维自由粒子的力学运动状态的μ空间是(3 )①6维空间 ②3维空间 ③6N 维空间 ④3N 维空间17、服从玻尔兹曼分布的系统的一个粒子处于能量为εl 的概率是（ 4 ）①l e Z P l βε-11＝ ②l e Z P l l βεω-1＝ ③l e N P l βε-1＝ ④l e Z P l βεα--11＝24、描述N 个自由度为1的一维线性谐振子运动状态的μ空间是（ 4 ）①1维空间 ②2维空间 ③N 维空间 ④2N 维空间28、由两个粒子构成的费米系统，单粒子状态数为3个，则系统的微观状态数为（ 2 ）①3个 ②6个 ③9个 ④12个29、由两个玻色子构成的系统，粒子的个体量子态有3个，则玻色系统的微观状态数为（ 1 ）①3个 ②6个 ③9个 ④12个30、微正则分布的量子表达式可写为（）①Ω=e s ρ ②Ω-=e s ρ ③Ω=s ρ ④Ω=1s ρ 二、判断题1、无摩擦的准静态过程有一个重要的性质，即外界在准静态过程中对系统的作用力，可以用描写系统平衡状态的参量表达出来。

热力学课后习题04答案

大气压重物
空气
10cm
热量
图 4-19 习题 4-12
解：（1） Q = ∆U +W = mcV ∆T + p∆V
Q
=
∆U
+W
=
mcV ∆T
+
p∆V
=
pV RgT
Rg ∆T κ −1
+
p∆V
Q
=
⎛⎝⎜101325
+
20× 9.80665 40 ×10−4
⎞ ⎟⎠
×
⎛ ⎜⎜⎝
40 ×10−4 ×10 ×10−2
0.4MPa，然后又可逆绝热地膨胀至初始体积。已知该气体的 cp=0.93kJ/(kg•K)，k=1.4。求：
（1）该气体的气体常数和质量；
（2）压缩过程中气体与外界交换的热量；
（3）膨胀过程中气体热力学能的变化。
解：（1）由 cp
=
κ κ −1 Rg
，得 Rg
=
265.7J/ (kg ⋅ K)
根据
= 87572.9J
4-9 2kg 某理想气体按可逆多变过程膨胀到原有容积的 3 倍，温度从 300℃下降至 60℃，膨胀过程中的膨胀功为 100kJ，自外界吸热 20kJ。求该气体的 cp 和 cv。
解： Q = ∆U +W ， ∆U = 20 −100 = −80kJ
∆U = mcV (T2 − T1 ) ， −80 = 2× cV × (60 − 300) ，得 cV = 0.1667kJ/ (kg ⋅ K)
∆S A
=
⎛ m⎜cp
⎝
ln TA2 TA1
− Rg
ln
pB 2 pB1

热力学课后习题02答案

第2章热力学第一定律2-1 定量工质，经历了下表所列的4个过程组成的循环，根据热力学第一定律和状态参数的特性填充表中空缺的数据。

过程 Q/ kJ W/ kJ△U/ kJ1-2 0 100 -1002-3-11080 -1903-4 300 90 210 4-1 20 -60802-2 一闭口系统从状态1沿过程123到状态3，对外放出47.5 kJ 的热量，对外作功为30 kJ ，如图2-11所示。

（1）若沿途径143变化时，系统对外作功为6 kJ ，求过程中系统与外界交换的热量；（2）若系统由状态3沿351途径到达状态1，外界对系统作功为15 kJ ，求该过程与外界交换的热量；（3）若U 2=175 kJ ，U 3=87.5 kJ ，求过程2-3传递的热量，及状态1的热力学能U 1。

图2-11 习题2-2解：（1）根据闭口系能量方程，从状态1沿途径123变化到状态3时，12313123Q U W −=∆+，得1347.5kJ 30kJ 77.5kJ U −∆=−−=−从状态1沿途径143变化到状态3时，热力学能变化量13U −∆保持不变，由闭口系能量方程14313143Q U W −=∆+，得14377.5kJ 6kJ 71.5kJ Q =−+=−，即过程中系统向外界放热71.5kJ（2）从状态3变化到状态1时，()31133113U U U U U U −−∆=−=−−=−∆，由闭口系能量方程35131351Q U W −=∆+，得35177.5kJ 15kJ 62.5kJ Q =−=，即过程中系统从外界吸热92.5kJ（3）从状态2变化到状态3体积不变，323232323232Q U W U pdV U −−−=∆+=∆+=∆∫，因此23233287.5kJ 175kJ 87.5kJ Q U U U −=∆=−=−=−由1331187.577.5kJ U U U U −∆=−=−=−，得1165kJ U =2-3 某电站锅炉省煤器每小时把670t 水从230℃加热到330℃，每小时流过省煤器的烟气的量为710t ，烟气流经省煤器后的温度为310℃，已知水的质量定压热容为 4.1868 kJ/(kg ·K)，烟气的质量定压热容为1.034 kJ/(kg ·K)，求烟气流经省煤器前的温度。

材料热力学习题答案

材料热力学习题答案
材料热力学学习题答案
热力学是物理学的一个重要分支，研究物质的热量和能量转化规律。

在学习热
力学的过程中，我们常常会遇到各种各样的学习题，通过解答这些学习题，我
们可以更好地理解热力学的知识，提高自己的学习能力。

1. 热力学第一定律是什么？请用数学公式表示。

答案：热力学第一定律是能量守恒定律，即能量不会自发地产生或消失，只能
从一种形式转化为另一种形式。

数学公式表示为ΔU = Q - W，其中ΔU表示系
统内能的变化，Q表示系统吸收的热量，W表示系统对外做功。

2. 什么是热容？如何计算物质的热容？
答案：热容是物质单位质量在单位温度变化下吸收或释放的热量。

物质的热容
可以通过公式C = Q/mΔT来计算，其中C表示热容，Q表示吸收或释放的热量，m表示物质的质量，ΔT表示温度变化。

3. 什么是热力学循环？请举例说明一个热力学循环的应用。

答案：热力学循环是指一定物质在一定压力下，经过一系列的热力学过程后，
最终回到初始状态的过程。

一个常见的热力学循环是卡诺循环，它被广泛应用
于蒸汽发电厂和制冷系统中。

通过解答这些学习题，我们可以更加深入地理解热力学的知识，掌握热力学的
基本原理和计算方法。

希望大家在学习热力学的过程中能够勤加练习，提高自
己的学习能力，为将来的科学研究和工程实践打下坚实的基础。

热力学测试题答案

大学物理（II ）第12、13章测验试题专业姓名学号（波尔兹曼参数：k=1.38×10-23J ·K -1; 摩尔气体常数：R=8.31J ·mol -1）一、单选题（共30分,每小题3分）1. 处于平衡状态的一瓶氦气和一瓶氮气的分子数密度相同，分子的平均平动动能也相同，则它们（ C ）(A)温度、压强均不相同. (B)温度相同，但氦气压强大于氮气压强. (C)温度、压强都相同. (D)温度相同，但氦气压强小于氮气压强.分析过程：由于分子平均平动动能相同，则温度T 相同；又因分子数密度n 相同，由p=nkT ，所以p 相同2．三个容器A 、B 、C 中装有同种理想气体，其分子数密度n 相同，而方均根速率之比为()()()1/21/21/2222::1:2:4ABCv v v =，则其压强之比::A B C p p p 为（ C ）.(A)1:2:4 (B)1:4:8 (C)1:4:16 (D) 4:2:1分析过程：已知同种气体分子质量m 相同；n 也相同；则由p=nkT 和方均根速率mkT v rms3=可求解；3.在一个体积不变的容器中，储有一定量的某种理想气体，温度为T 0时，气体分子的平均速率为0v ，分子平均碰撞次数为0Z ，平均自由程为0，当气体温度升高为4 T 0时，气体分子的平均速率v ，分子平均碰撞次数Z ，平均自由程λ分别为（ B ）(A) 0004,4,4v v Z Z λλ=== (B) 0002,2,v v Z Z λλ=== (C) 0002,2,4v v Z Z λλ=== (D) 0004,2,v v Z Z λλ===分析过程：由m kTv π8=知，02v v =；由n v d Z 22π=知，02Z Z =；由pd kT22πλ=和PV=nkT ，又因为体积V 不变，上式可变形为：n d V VnkT d kT2222ππλ==，则0λλ=4.已知n 为单位体积内的分子数，()f v 为麦克斯韦速率分布函数，则()nf v dv 表示（ B ）(A) 速率v 附近，dv 区间内的分子数(B) 单位体积内速率在v ～v+dv 区间内的分子数 (C) 速率v 附近dv 区间内分子数占总分子数比率(D) 单位时间内碰到单位器壁上速率在v ～v+dv 区间内的分子数5．如图所示，bca 为理想气体绝热过程，b1a 和b2a 是任意过程，则上述两过程中气体做功与吸收热量的情况是（ B ）(A) b1a 过程放热，作负功；b2a 过程放热，做负功； (B) b1a 过程吸热，作负功；b2a 过程放热，做负功； (C) b1a 过程吸热，作正功；b2a 过程吸热，做负功； (D) b1a 过程放热，作正功；b2a 过程吸热，做正功；分析过程：由⎰=pdv W 知，系统是做负功。

热力学基础练习题答案版

热⼒学基础练习题答案版热⼒学基础练习题1、热⼒学第⼀定律ΔU=Q+W 只适⽤于（ D ）(A) 单纯状态变化 (B) 相变化(C) 化学变化 (D) 封闭物系的任何变化2、关于焓的性质, 下列说法中正确的是（ D ）(A) 焓是系统内含的热能, 所以常称它为热焓(B) 焓是能量, 它遵守热⼒学第⼀定律(C) 系统的焓值等于内能加体积功(D) 焓的增量只与系统的始末态有关3、第⼀类永动机不能制造成功的原因是（ A ）(A) 能量不能创造也不能消灭(B) 实际过程中功的损失⽆法避免(C) 能量传递的形式只有热和功(D) 热不能全部转换成功4、下列叙述中不具状态函数特征的是（ D ）A.系统状态确定后，状态函数的值也确定B.系统变化时，状态函数的改变值只由系统的初终态决定C.经循环过程，状态函数的值不变D.状态函数均有加和性5、下列叙述中，不具可逆过程特征的是（ C ）A.过程的每⼀步都接近平衡态，故进⾏得⽆限缓慢B.沿原途径反向进⾏时，每⼀⼩步系统与环境均能复原C.过程的初态与终态必定相同D.过程中，若做功则做最⼤功，若耗功则耗最⼩功6、在下列关于焓的描述中，正确的是（ C ）A.因为ΔＨ＝Ｑ，所以焓是恒压热ＰB.⽓体的焓只是温度的函数C.⽓体在节流膨胀中，它的焓不改变D.因为ΔＨ＝ΔＵ＋Δ（ＰＶ），所以任何过程都有ΔＨ>０的结论7、下⾯关于标准摩尔⽣成焓的描述中，不正确的是（ C ）C.⽣成反应的温度必须是298.15KD.⽣成反应中各物质所达到的压⼒必须是100KPa8、选出下列性质参数中属于容量性质的量 ( C )A.温度TB.浓度cC.体积VD.压⼒p9、关于节流膨胀, 下列说法正确的是( B )(A) 节流膨胀是绝热可逆过程 (B) 节流膨胀中系统的内能变化(C) 节流膨胀中系统的焓值改变(D) 节流过程中多孔塞两边的压⼒不断变化10、如图，在绝热盛⽔容器中，浸⼊电阻丝，通电⼀段时间，通电后⽔及电阻丝的温度均略有升⾼，今以电阻丝为体系有：( B )(A) W =0，Q <0，U <0 (B). W＞0，Q <0，U >0(C) W <0，Q <0，U >0 (D). W <0，Q =0，U >011、若将⼈作为⼀个体系，则该体系为 ( C )A.孤⽴体系B.封闭体系C.敞开体系D.⽆法确定12、刚性绝热箱内发⽣⼀化学反应，则反应体系为 ( A )A.孤⽴体系B.敞开体系C.封闭体系D.绝热体系13、下列性质属于强度性质的是 ( D )A.内能和焓B.压⼒与恒压热容C.温度与体积差A.状态⼀定，值⼀定B.在数学上有全微分性质C.其循环积分等于零D.所有状态函数的绝对值都⽆法确定15、关于等压摩尔热容和等容摩尔热容，下⾯的说法中不正确的是 ( B )A.Cp,m 与Cv,m不相等，因等压过程⽐等容过程系统多作体积功B.Cp,m –Cv,m=R既适⽤于理想⽓体体系，也适⽤于实际⽓体体系C.Cv,m=3/2R适⽤于单原⼦理想⽓体混合物D.在可逆相变中Cp,m 和Cv,m都为⽆限⼤16、对于理想⽓体，⽤等压热容Cp计算ΔH的适⽤范围为 ( C )A.只适⽤于⽆相变，⽆化学变化的等压变温过程B.只适⽤于⽆相变，⽆化学变化的等容变温过程C.适⽤于⽆相变，⽆化学变化的任意过程D.以上答案均不正确17、H＝Q p此式适⽤于哪⼀个过程:( B )（A）理想⽓体从101325Pa反抗恒定的10132.5Pa膨胀到10132.5Pa （B）在0℃、101325Pa下，冰融化成⽔（C）电解CuSO4的⽔溶液（D）⽓体从(298K，101325Pa)可逆变化到(373K，10132.5Pa )2=2NH3的反应进度ξ=1mol时，它表⽰系统中 ( A )A.有1molN2和3molH2变成了2molNH3B.反应已进⾏完全，系统中只有⽣成物存在C.有1molN2和3molH2参加了反应D.有2molNH3参加了反应19、对于化学反应进度，下⾯表述中正确的是 ( B )A.化学反应进度之值，与反应完成的程度⽆关B.化学反应进度之值，与反应式写法有关C.对于指定反应，化学反应进度之值与物质的选择有关D.反应进度之值与平衡转化率有关20、对于化学反应进度，下⾯表述中不正确的是 ( B )A.化学反应进度随着反应进⾏⽽变化，其值越⼤，反应完成的程度越⼤B.化学反应进度之值与反应式写法⽆关C.对于指定的反应，反应进度之值与物质的选择⽆关D.化学反应进度与物质的量具有相同的量纲21、欲测定有机物的燃烧热Q p ,⼀般使反应在氧弹中进⾏，实测得热效为Q V。

热力学作业答案

循环过程系统的熵变是多少？
又因为
解:(1)对于可逆绝热过程，有 S1 0
等容过程，有
T1V1 1 T2V2 1
S2

dQ dE TT

1
CV
ln

V2 V1

CV

CP CV
T1 T2
dT T
CV
1 CV ln 2
3 (1) RT :
1mol 理想气体的内能；
2
(2) 3 R :
定容摩尔热容量
；
2
(3) 5 R : 定压摩尔热容量
；
2
10．绝热的容器被一隔板分为两半。设两边温度
相同。左边充满理想气体，其压强为P0，右边是真空。当把隔板抽出时，左边的气体对真空作自
由膨胀，达到平衡后，气体的温度变化T_＝__0
A
Q3’
Q2 地下水T2
Q

Q3

Q3'
T3 T1
Q1
T3 T2

T2 T3 T2

T1 T3 T1
Q1
(1

T1 T3

T3 T2
)
T3 T2
Q1

3H
5. 如图示，为1摩尔单原子分子理想气体的循环过程( ln2 = 0.69 )。求:(1)状态的状态参量；(2)求循环效率。
解:(1) PaVa RTa
7. 第二定律开尔文表述说明热功转化过程不可逆，克劳修斯表述说明热传递过程不可逆。
8. 卡诺机从373K高温热源吸热，向273K低温热源放热。若从高温热源吸收1000J热量，则该机

工程热力学课后作业答案

p734-1 1kg 空气在可逆多变过程中吸热40kJ ，其容积增大为1102v v =，压力减少为8/12p p =，设比热为定值，求过程中内能旳变化、膨胀功、轴功以及焓和熵旳变化。

解：热力系是1kg 空气过程特性：多变过程)10/1ln()8/1ln()2/1ln()1/2ln(==v v p p n ＝0.9由于T c q n ∆=内能变化为R c v 25=＝717.5)/(K kg J •v p c R c 5727==＝1004.5)/(K kg J •=n c ==--v v c n kn c 51＝3587.5)/(K kg J •n v v c qc T c u /=∆=∆＝8×103J膨胀功：u q w ∆-=＝32 ×103J轴功：==nw w s 28.8 ×103J焓变：u k T c h p ∆=∆=∆＝1.4×8＝11.2 ×103J熵变：12ln 12lnp p c v v c s v p +=∆＝0.82×103)/(K kg J •4－2 有1kg 空气、初始状态为MPa p 5.01=，1501=t ℃，进行下列过程：（1）可逆绝热膨胀到MPa p 1.02=；（2）不可逆绝热膨胀到MPa p 1.02=，K T 3002=；（3）可逆等温膨胀到MPa p 1.02=；（4）可逆多变膨胀到MPa p 1.02=，多变指数2=n ；试求上述各过程中旳膨胀功及熵旳变化，并将各过程旳相对位置画在同一张v p -图和s T -图上解：热力系1kg 空气（1）膨胀功：])12(1[111k k p p k RT w ---=＝111.9×103J熵变为0（2）)21(T T c u w v -=∆-=＝88.3×103J12ln 12ln p p R T T c s p -=∆＝116.8)/(K kg J •（3）21ln1p p RT w =＝195.4×103)/(K kg J • 21ln p p R s =∆＝0.462×103)/(K kg J • （4）])12(1[111n n p p n RT w ---=＝67.1×103J n n p p T T 1)12(12-=＝189.2K 12ln 12ln p p R T T c s p -=∆＝－346.4)/(K kg J •4-3 具有1kmol 空气旳闭口系统，其初始容积为1m 3，终态容积为10 m 3，当时态和终态温度均100℃时，试计算该闭口系统对外所作旳功及熵旳变化。

热力学第二版习题答案(全)

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F-
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h a n g e Vi e
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c u -tr a c k
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习题： 2－1．为什么要研究流体的 pVT 关系？答：在化工过程的分析、研究与设计中，流体的压力 p、体积 V 和温度 T 是流体最基本的性质之一，并且是可以通过实验直接测量的。而许多其它的热力学性质如内能 U、熵 S、Gibbs 自由能 G 等都不方便直接测量，它们需要利用流体的 p –V –T 数据和热力学基本关系式进行推算；此外，还有一些概念如逸度等也通过 p –V –T 数据和热力学基本关系式进行计算。因此，流体的 p –V –T 关系的研究是一项重要的基础工作。 2－2．理想气体的特征是什么？答：假定分子的大小如同几何点一样，分子间不存在相互作用力，由这样的分子组成的气体叫做理想气体。严格地说，理想气体是不存在的，在极低的压力下，真实气体是非常接近理想气体的，可以当作理想气体处理，以便简化问题。理想气体状态方程是最简单的状态方程：
pV RT
2－3．偏心因子的概念是什么？为什么要提出这个概念？它可以直接测量吗？答：纯物质的偏心因子是根据物质的蒸气压来定义的。实验发现，纯态流体对比饱和蒸气压的对数与对比温度的倒数呈近似直线关系，即符合：
1 log p 1 T r
s r

ps 其中， p pc
迭代结果为： V 3.39m 3 kmol 1 （2）压缩功 W pdV

热力学习题答案

第1章《热力学》习题解答1-1若一打足气的自行车内胎在7.0C 时轮胎中空气压强为54.010Pa ⨯，则在温度变为37.0C 时，轮胎内空气压强为多少？（设内胎容积不变）[解]：轮胎内的定质量空气做等容变化状态1 Pa P K T 511100.4,280⨯== 状态2：?,28022==P K T 由查理定律得Pa Pa P T T P T T P P 55112212121043.4100.4280310⨯=⨯⨯==⇒= 1-2 氧气瓶的容积为233.210m -⨯，其中氧气的压强为71.310Pa ⨯，氧气厂规定压强降到61.010Pa ⨯时，就应重新充气，以免经常洗瓶. 某小型吹玻璃车间平均每天用去30.40m 在51.0110Pa ⨯压强下的氧气，问一瓶氧气能用多少天？（设使用过程中温度不变）[解]：设氧气瓶的容积为320102.3m V -⨯=，使用过程的温度T 保持不变使用前氧气瓶中，氧气的压强为Pa P 71103.1,⨯= 根据克拉帕龙方程nRT PV =得：使用前氧气瓶中，氧气的摩尔数为RTV P n 011,=氧气压强降到Pa P 62100.1,⨯=时，氧气瓶中，氧气的摩尔数为RTV P n 022,=所以能用的氧气摩尔数为()21021,P P RTV n n n -=-=∆ 平均每天用去氧气的摩尔数RTV P n 333,=故一瓶氧气能用的天数为()()5.91001.140.010113102.3,562332103=⨯⨯⨯-⨯=-=∆=-P V P P V n n N 1-3在湖面下50.0m 深处（温度为4.0C ），有一个体积为531.010m -⨯的空气泡升到湖面上来. 若湖面的温度为17.0C ，求气泡到达湖面的体积.（取大气压为50 1.01310Pa p =⨯）[解]：空气泡在湖面下50.0m 深处时，3511100.1,277m V K T -⨯==Pa P gh P 5530110013.610013.15010100.1⨯=⨯+⨯⨯⨯=+=ρ气泡到达湖面时，Pa P K T 522100.1,290⨯==由理想气体状态方程222111T V P T V P =得： 35351122121029.6100.12772900.1013.6m m V T T P P V --⨯=⨯⨯⨯=⋅=1-4如图所示，一定量的空气开始时在状态为A ，压力为2atm ，体积为l 2, 沿直线AB 变化到状态B 后，压力变为1 atm ，体积变为l 3. 求在此过程中气体所作的功。

热力学问答题

第二章习题解答一、问答题：2-1为什么要研究流体的pVT 关系？【参考答案】：流体p-V-T 关系是化工热力学的基石，是化工过程开发和设计、安全操作和科学研究必不可少的基础数据。

（1）流体的PVT 关系可以直接用于设计。

（2）利用可测的热力学性质（T ，P ，V 等）计算不可测的热力学性质（H ，S ，G ，等）。

只要有了p-V-T 关系加上理想气体的id p C ，可以解决化工热力学的大多数问题。

2-2在p -V 图上指出超临界萃取技术所处的区域，以及该区域的特征；同时指出其它重要的点、线、面以及它们的特征。

【参考答案】：1）超临界流体区的特征是：T >T c 、p >p c 。

2）临界点C 的数学特征：3）饱和液相线是不同压力下产生第一个气泡的那个点的连线；4）饱和汽相线是不同压力下产生第一个液滴点（或露点）那个点的连线。

5）过冷液体区的特征：给定压力下液体的温度低于该压力下的泡点温度。

6）过热蒸气区的特征：给定压力下蒸气的温度高于该压力下的露点温度。

7）汽液共存区：在此区域温度压力保持不变，只有体积在变化。

2-3 要满足什么条件，气体才能液化？【参考答案】：气体只有在低于T c 条件下才能被液化。

2-4 不同气体在相同温度压力下，偏离理想气体的程度是否相同？你认为哪些是决定偏离理想气体程度的最本质因素？【参考答案】：不同。

真实气体偏离理想气体程度不仅与T 、p 有关，而且与每个气体的临界特性有关，即最本质的因素是对比温度、对比压力以及偏心因子r T ，r P 和ω。

2-5 偏心因子的概念是什么？为什么要提出这个概念？它可以直接测量吗？【参考答案】：偏心因子ω为两个分子间的相互作用力偏离分子中心之间的作用力的程度。

其物理意义为：一般流体与球形非极性简单流体（氩，氪、氙）在形状和极性方面的偏心度。

为了提高计算复杂分子压缩因子的准确度。

偏心因子不可以直接测量。

偏心因子ω的定义为：000.1)p lg(7.0T s r r --==ω ， ω由测定的对比温度为0.7时的对比饱和压力的数据计算而得，并不能直接测量。

第01章--热力学基本定律--习题及答案

第一章热力学基本定律习题及答案§ 1. 1 （P10）1.“任何系统无体积变化的过程就一定不做功。

”这句话对吗？为什么？解：不对。

体系和环境之间以功的形式交换的能量有多种，除体积功之外还有非体积功，如电功、表面功等。

2. “凡是系统的温度下降就一定放热给环境，而温度不变时则系统既不吸热也不放热。

”这结论正确吗？举例说明。

答：“凡是系统的温度下降就一定放热给环境”不对：体系温度下降可使内能降低而不放热，但能量可以多种方式和环境交换，除传热以外，还可对外做功，例如，绝热容器中理想气体的膨胀过程，温度下降释放的能量，没有传给环境，而是转换为对外做的体积功。

“温度不变时则系统既不吸热也不放热”也不对：等温等压相变过程，温度不变，但需要吸热(或放热), 如P Ө、373.15K 下，水变成同温同压的水蒸气的汽化过程，温度不变，但需要吸热。

3. 在一绝热容器中，其中浸有电热丝，通电加热。

将不同对象看作系统，则上述加热过程的Q 或W 大于、小于还是等于零？（讲解时配以图示）解：（1）以电热丝为系统：Q<0，W>0（2）以水为系统：Q>0，W=0（忽略水的体积变化）（3）以容器内所有物质为系统：Q=0，W>0（4）以容器内物质及一切有影响部分为系统：Q=0，W=0（视为孤立系统）4. 在等压的条件下，将1mol 理想气体加热使其温度升高1K ，试证明所做功的数值为R 。

解：理想气体等压过程：W = p(V -V ) = pV -PV = RT -RT = R(T -T ) = R5. 1mol 理想气体，初态体积为25dm , 温度为373.2K ，试计算分别通过下列四个不同过程，等温膨胀到终态体积100dm 时，系统对环境作的体积功。

（1）向真空膨胀。

（2）可逆膨胀。

（3）先在外压等于体积50 dm 时气体的平衡压力下，使气体膨胀到50 dm ，然后再在外压等于体积为100dm 时气体的平衡压力下，使气体膨胀到终态。

高等工程热力学答案

3.4 热力学第二定律作业一、单项选择题1．关于热力学定律和分子动理论，下列说法正确的是()A．一定量气体吸收热量，其内能一定增大B．不可能使热量由低温物体传递到高温物体C．若两分子间距离增大，分子势能一定增大D．若两分子间距离减小，分子间引力和斥力都增大解析：选D.根据热力学第一定律，A错；假如有外界的影响，可以使热量由低温物体传递给高温物体，比如空调工作时有电的参与，B错；当r<r0时，两分子间作用力表现为斥力，距离增大．分子力做正功，分子势能减小，C错；由分子力的特点知，D对．2．下列说法，正确的是()A．一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行B．一切自然过程总是沿着分子热运动的有序性增大的方向进行C．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵一定不会增大D．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵可能减小解析：选 A.根据熵增加原理，不可逆过程总是朝着熵增大的方向进行，故选A.3．我们绝不会看到：一个放在水平地面上的物体，靠降低温度，可以把内能自发地转化为动能，使这个物体运动起来，其原因是()A．违反了能量守恒定律B．在任何条件下内能不可能转化为机械能，只有机械能才能转化为内能C．机械能和内能的转化过程具有方向性，内能转化成机械能是有条件的D．以上说法均不正确解析：选 C.机械能和内能的相互转化，必须通过做功来实现．机械能可以自发地转化为内能，但内能不能自发地转化为机械能．4．下列过程中，可能发生的是()A．某工作物质从高温热源吸收20 kJ的热量，全部转化为机械能，而没有产生其他任何影响B．打开一高压密闭容器，其内气体自发溢出后又自发跑进去，恢复原状C．利用其他手段，使低温物体温度更低，高温物体的温度更高D．将两瓶不同液体混合，然后它们又自发地各自分开解析：选 C.根据热力学第二定律，热量不可能从低温物体自发地传递给高温物体，而不引起其他的变化，但通过一些物理手段是可以实现的，故C项正确；内能转化为机械能不可能自发地进行，要使内能全部转化为机械能必定要引起其他影响，故A项错；气体膨胀具有方向性，故B项错；扩散现象也有方向性，D项也错．5．下面关于熵的有关说法错误的是()A．熵是系统内分子运动无序性的量度B．在自然过程中熵总是增加的C．热力学第二定律也叫做熵减小原理D．熵值越大代表着越无序解析：选 C.如果过程是可逆的，则熵不变，如果不可逆，则熵是增加的，而且一切自然过程都是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行．6．下列说法中正确的是()A．一切形式的能量间的相互转化都具有方向性B．热量不可能由低温物体传给高温物体C．气体的扩散过程具有方向性D．一切形式的能量间的相互转化都不具有可逆性解析：选 C.热力学第二定律反映的是所有与热现象有关的宏观过程都具有方向性，A、D错；热量不是不能从低温物体传给高温物体，关键是看能否还产生其他影响，B错；气体的扩散过程具有方向性，C对．7．有经验的柴油机维修师傅，不用任何仪器，只要将手伸到柴油机排气管附近，去感知一下尾气的温度，就能够判断出这台柴油机是否节能，真是“行家伸伸手，就知有没有”．关于尾气的温度跟柴油机是否节能之间的关系，你认为正确的是()A．尾气的温度越高，柴油机越节能B．尾气的温度越低，柴油机越节能C．尾气的温度高低与柴油机是否节能无关D．以上说法均不正确解析：选 B.气体的内能不可能完全转化为柴油机的机械能，柴油机使柴油燃料在它的汽缸中燃烧，产生高温高压的气体，是一个高温热源；而柴油机排气管排出的尾气是一个低温热源．根据能量守恒，这两个热源之间的能量差就是转换的机械能，燃烧相同的燃料，要想输出的机械能越多，尾气的温度就越低．二、双项选择题8．根据热力学第二定律，下列说法中正确的是()A．不可能从单一热源吸热并把它全部用来做功，而不引起其他变化B．没有冷凝器，只有单一的热源，能将从单一热源吸收的热量全部用来做功，而不引起其他变化的热机是可以实现的C．制冷系统将冰箱里的热量传给外界较高温度的空气而不引起其他变化D．在火力发电中，燃气的内能不可能全部变为电能解析：选AD.热力学第二定律揭示了与热现象有关的物理过程的方向性，不可能从单一热源吸收能量，意味着不仅要从一个热源吸热，而且一定会向另一个热源放热，故A对；机械能和内能的转化过程具有方向性，机械能可以全部转化为内能，而内能要全部转化为机械能必须有外界的帮助，故B错；冰箱向外传递热量时消耗了电能，故C错；火力发电时，能量转化的过程为内能→机械能→电能，因为内能向机械能转化过程中会对外放出热量，故燃气的内能必然不会全部变为电能，故D对．9．对于孤立体系中发生的实际过程，下列说法中正确的是()A．系统的总熵只能增大，不可能减小B．系统的总熵可能增大，可能不变，还可能减小C．系统逐渐从比较有序的状态向更加无序的状态发展D．系统逐渐从比较无序的状态向更加有序的状态发展解析：选AC.在孤立体系中发生的实际过程，其系统的总熵是增加的，它不可能减小，故A正确，B错误．根据熵增加原理，该系统只能是从比较有序的状态向更加无序的状态发展，故C正确，D错误．故选AC.10．下列关于能量转化的说法中，正确的是()A．机械能可以转化为内能，但内能不能转化为机械能B．机械能可以转化为内能，内能也能转化为机械能C．机械能不可以转化为内能，但内能可以转化为机械能D．机械能可以转化为内能，但内能不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化解析：选BD.由能的转化和守恒定律及能量守恒定律知，各种形式的能量之间可以相互转化，但是内能在转化为机械能的过程中，由于内能的各种耗散，不会完全转化为机械能．故B、D正确．三、非选择题11．质量相同、温度相同的水，如图所示分别处于固态、液态和气态三种状态下，它们的熵的大小有什么关系？为什么？解析：分子的无规则运动就是一种无序运动，气体分子的无规则运动最剧烈，无序程度最大．所以质量相同、温度相同的水分别处于固、液、气三种状态时，固态的无序程度最小，气态的无序程度最大，而熵的大小表示无序程度大小，所以气态的熵最大，液态的熵较大，固态的熵最小．答案：见解析☆12.某热机使用热值q＝3.0×107 J/kg的燃料，燃烧效率为η1＝80%，汽缸中高温、高压的燃气将内能转化为机械能的效率为η2＝40%，热机传动部分的机械效率为η3＝90%，若热机每小时燃烧m＝40 kg的燃料，那么热机输出的有用功率为多少？解析：根据题意，热机每小时做的功为W＝qmη1η2η3＝3.0×107×40×80%×40%×90% J＝3.456×108 J由功率的定义式P ＝W t ＝3.456×10860×60W ＝96 000 W ＝96 kW. 答案：96 kW。

热力学计算题(50题)

热力学计算题(50题)本文包含了50个热力学计算题的答案，分别为：1. 在1 atm下，如果1 L液态H2O沸腾，则液态H2O的温度是多少？答案：100℃2. 在标准状况下，1摩尔理想气体的体积是多少?答案：22.4 L3. 1升液态水的密度是多少？答案：1千克/升4. 一摩尔甲烷气体在标准状况下的热力学能是多少?答案: -74.8 kJ / mol5. 1升的理想气体在标准大气压下的焓(molar enthalpy)是多少？答案: -295 kJ / mol6. 一升20℃的空气有多少质量？答案：1.2 g7. 一升空气，温度为25℃，压力为1 atm，含有多少氧气分子？答案：其中氧气分子数量为 1.2 × 10^228. 一升CO2气体的温度为298K时，压力是多少？答案: 37.96 atm9. 如果一个物体的热容为25 J/℃，它受热 80℃，所吸收的热量是多少？答案：2000 J10. 摩尔热容是15 J/mol·K的氧气气体在1 atm下被加热10 K 会发生多少变化?答案：1.5 J11. 一个物体被加热10 J，它受热前的温度是20℃，它后来的温度是多少℃？答案：受热后的温度为 73.53℃12. 对于固体氧气（O2），如果将它从25℃加热到50℃，需要消耗多少热量？答案：340 J/mol13. 一升液态水被加热 100℃，需要吸收多少热量？答案：4184 J14. 一克液态水被加热 1℃，需要吸收多少热量？答案：4.18 J15. 对于CO2气体（1 mol），在1 atm和273 K下，它的物态方程是什么？答案：pV = (1 mol)(8.21 J/mol·K)(273 K)16. 用50 J的热量加热1升冷却水可能使它的温度升高多少℃？答案：温度可能升高 10℃17. 如果把长度为10 cm、质量为20 g的铝棒从25℃加热到175℃，需要多少热量？答案：252 J18. 对于一个摩尔二氧化碳气体，如果把压力从1 atm减小到0.75 atm，需要释放多少热量？答案：-495 J19. 对于1摩尔理想气体，如果把温度从200 K增加到1000 K，并保持其体积不变，则需要吸收多少热量？答案：23.32 kJ20. 一个系统吸收 250 J 的热量，释放50 J的热量，系统的内能的变化是多少？答案：200 J21. 对于一个物体，如果它从25℃升高到50℃，则它的热动能将变为原来的几倍？答案：1.5倍22. 一瓶500 g的汽水在室温下是10℃，如果将汽水加热到37℃，需要吸收多少热量？答案：目标温度需要吸收 8725 J 的热量23. 在25℃下，一块金属的热容容值是25 J/K，其体积是1 cm^3，密度为6.5 g/cm^3，求其热导率。

热力学习题答案

热⼒学习题答案第9章热⼒学基础⼀. 基本要求1. 理解平衡态、准静态过程的概念。

2. 掌握内能、功和热量的概念。

3. 掌握热⼒学第⼀定律，能熟练地分析、计算理想⽓体在各等值过程中及绝热过程中的功、热量和内能的改变量。

4. 掌握循环及卡诺循环的概念，能熟练地计算循环及卡诺循环的效率。

5. 了解可逆过程与不可逆过程的概念。

6. 解热⼒学第⼆定律的两种表述，了解两种表述的等价性。

7. 理解熵的概念，了解热⼒学第⼆定律的统计意义及⽆序性。

⼆. 内容提要1. 内能功热量内能从热⼒学观点来看，内能是系统的态函数，它由系统的态参量单值决定。

对于理想⽓体，其内能E仅为温度T的函数，即当温度变化ΔT 时，内能的变化功热学中的功与⼒学中的功在概念上没有差别，但热学中的作功过程必有系统边界的移动。

在热学中，功是过程量，在过程初、末状态相同的情况下，过程不同，系统作的功A 也不相同。

系统膨胀作功的⼀般算式为在p —V 图上，系统对外作的功与过程曲线下⽅的⾯积等值。

热量热量是系统在热传递过程中传递能量的量度。

热量也是过程量，其⼤⼩不仅与过程、的初、末状态有关，⽽且也与系统所经历的过程有关。

2. 热⼒学第⼀定律系统从外界吸收的热量，⼀部分⽤于增加内能，⼀部分⽤于对外作功，即热⼒学第⼀定律的微分式为3. 热⼒学第⼀定律的应⽤——⼏种过程的A 、Q 、ΔE 的计算公式（1）等体过程体积不变的过程，其特征是体积V =常量；其过程⽅程为在等体过程中，系统不对外作功，即0 V A 。

等体过程中系统吸收的热量与系统内能的增量相等，即(2) 等压过程压强不变的过程，其特点是压强p =常量；过程⽅程为在等压过程中，系统对外做的功系统吸收的热量 )(12T T C M MQ P molP -=式中R C C V P +=为等压摩尔热容。

（3）等温过程温度不变的过程，其特点是温度T =常量；其过程⽅程为pV =常量在等温过程中，系统内能⽆变化，即（4）绝热过程不与外界交换热量的过程，其特点是dQ=0，其过程⽅程pV γ=常量在绝热过程中，系统对外做的功等于系统内能的减少，即7. 循环过程系统从某⼀状态出发，经过⼀系列状态变化后⼜回到了初始状态的整个变化过程。