大学物理热力学基础习题与解答(课堂PPT)
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大学物理热力学PPT课件
02
对应态原理
不同物质在相同的对应状态下具有相同 的热力学性质。对应态参数包括对比压 强、对比体积和对比温度。
03
范德华方程与对应态 原理的应用
预测真实气体的性质，如液化温度、临 界参数等。
真实气体行为描述
压缩因子
描述真实气体与理想气体偏差程度的物理量，定义为Z = pV/nRT。对于理想气体，Z = 1；对于真实气体，Z ≠ 1。
细管电泳等。
固体熔化与升华过程分析
固体熔化
升华过程
熔化与升华的应用
固体在加热过程中，当温度达到 熔点时开始熔化，由固态转变为 液态。熔化过程中吸收热量，温 度保持不变。
某些物质在固态时可以直接升华 为气态，而无需经过液态阶段。 升华过程中也吸收热量，但温度 同样保持不变。
熔化与升华是物质相变的重要过 程，对于理解物质的热力学性质 和相变规律具有重要意义。同时， 在实际应用中也具有广泛用途， 如金属冶炼、材料制备等领域。
阿马伽分体积定律
混合气体的总体积等于各组分气体分体积之和，即V_total = V_1 + V_2 + ... + V_n。
理想气体混合物的性质
各组分气体遵守理想气体状态方程，且相互之间无化学反应。
范德华方程与对应态原理
01
范德华方程
对真实气体行为的描述，考虑了分子体 积和分子间相互作用力，形式为(p + a/V^2)(V - b) = RT，其中a、b为与物 质特性相关的常数。
维里方程
描述真实气体行为的另一种方程形式，考虑了高阶分子间 相互作用项，形式为pV = nRT(1 + B/V + C/V^2 + ...)， 其中B、C等为维里系数。
大学物理第十三章(热力学基础)部分习题及答案
第十三章热力学基础一、简答题：1、什么是准静态过程?答案：一热力学系统开始时处于某一平衡态，经过一系列状态变化后到达另一平衡态，若中间过程进行是无限缓慢的，每一个中间态都可近似看作是平衡态，那么系统的这个状态变化的过程称为准静态过程。
2、什么是可逆过程与不可逆过程答案：可逆过程：在系统状态变化过程中，如果逆过程能重复正过程的每一状态，而且不引起其它变化；不可逆过程：在系统状态变化过程中，如果逆过程能不重复正过程的每一状态，或者重复正过程时必然引起其它变化。
3、一系统能否吸收热量，仅使其内能变化? 一系统能否吸收热量，而不使其内能变化?答：可以吸热仅使其内能变化，只要不对外做功。
比如加热固体，吸收的热量全部转换为内能升高温度；4、简述热力学第二定律的两种表述。
答案：开尔文表述：不可能制成一种循环工作的热机，它只从单一热源吸收热量，并使其全部变为有用功而不引起其他变化。
克劳修斯表述：热量不可能自动地由低温物体传向高温物体而不引起其他变化。
5、什么是熵增加原理?答：一切不可逆绝热过程中的熵总是增加的，可逆绝热过程中的熵是不变的。
把这两种情况合并在一起就得到一个利用熵来判别过程是可逆还是不可逆的判据——熵增加原理。
6、什么是卡诺循环? 简述卡诺定理?答案：卡诺循环有4个准静态过程组成，其中两个是等温线，两个是绝热线。
卡诺提出在稳度为T1的热源和稳度为T2的热源之间工作的机器，遵守两条一下结论：（1）在相同的高温热源和低温热源之间工作的任意工作物质的可逆机，都具有相同的效率。
（2）工作在相同的高温热源和低温热源之间的一切不可逆机的效率都不可能大于可逆机的效率。
7、可逆过程必须同时满足哪些条件?答：系统的状态变化是无限缓慢进行的准静态过程，而且在过程进行中没有能量耗散效应。
二、选择题1、对于理想气体的内能，下列说法中正确的是( B ):( A ) 理想气体的内能可以直接测量的。
(B) 理想气体处于一定的状态，就有一定的内能。
大学物理_热力学基础PPT课件
C Mc
摩尔热容量：1mol物质的热容量（Cm） J K 1 mol 1
C
M
Cm
第11页/共60页
热容量CY与过程有关:
CY
(
dQ dT
)Y
热容量C的可能值:
C 0 吸热且升温 T 0
C 0 放热且升温 T 0 C 0 Q 0 绝热过程
C 等温过程 T 0
稳定性要求 C 0
第1页/共60页
§7-1 热力学第一定律
一 功 宏观运动能量
热运动能量 （过程量）
功是能量传递和转换的量度，它引起系统热运动
状态的变化 .
准静态过程功的计算
dW Fdl pSdl
dW pdV
W V2 pdV V1
注意：作功与过程有关 .
第2页/共60页
二 热 量（过程量）
通过传热方式传递能量的量度，系统和外界之间
第5页/共60页
理想气体内能 : 表征系统状态的单值函数 , 理想气体的内能仅是温度的函数 .
E E(T )
系统内能的增量只与系统起始和终了状态有
关，与系统所经历的过程无关 .
p
p
A*
1
A*
1
2 *B
o
V
2 *B
o
V
EAB C
EA1B2 A 0
改变系统内能的两种等效方式: 作功, 传递热量
第6页/共60页
双原子理想气体
7 Cp 2 R
多原子理想气体 Cp 4R
第14页/共60页
3、比热容比 理想气体
Cp
CV C p CV R
i CV 2 R
i2
i 例7-1 教材 P230
第15页/共60页
大学物理习题课答案课件
E
M M mol
CJ
根 据 根 据 热 力 学 定 律 Q =E+A 可 知 A=-E 623J
(负 号 表 示 外 界 做 功 ）
练习十八 热力学基础（二）
1. 用公式 ECVT
(式中CV为定体摩尔热容量，视为常量，v为气体摩尔数)计算理想气体内能增量
时，此式
[(A) ]
所以Q2
1 n
Q1
4．已知1 mol的某种理想气体(其分子可视为刚性分子)，在等压过程中温度上升1 K，内
能增加了20.78 J，则气体对外作功为_____8_._3__1_J_____， 气体吸收热量为_____2_9__.0__9_J_____．
等压过程：E=n i RT i R 20.78J ,
2
2
Cp
Cv
R
i 2
R
R
20.78
8.31
29.09
Qp nC pT 29.09J
Qp E A p
A p 8.31J
6．一定量的某种理想气体进行如图所示的循环过程．已知气体在状态A的温度为TA＝ 300 K，求
(1) 气体在状态B、C的温度； (2) 各过程中气体对外所作的功； (3) 经过整个循环过程，气体从外界吸收的总热量(各过程吸热的代数和)．
Q =A+ΔE =200 J．
1
2
B
V (m 3) 3
2. 热力学第二定律表明：
(A) 不可能从单一热源吸收热量使之全部变为有用的功．
(B) 在一个可逆过程中，工作物质净吸热等于对外作的功．
(C) 摩擦生热的过程是不可逆的．
(D) 热量不可能从温度低的物体传到温度高的物体．
［C ］
大学物理热力学基础课件PPT资料59页
等温过程中的功
元功：
dA PdVM mRTdVV
总功：A V2 mRTdV
M V1 V
mRlTn V2mRlTnP1 M V1 M P2
12.05.2020
大学物理 I 曹颖
14
内能 dE M mCVd T0(d T0)
Δ E E 2 E 1 0(T 2 T 1 )
热量 dT Q dAPdM V mRd T VV
6
15.2 热力学第一定律
Q
E1
E2
QEA
A
说明 1) 适用范围
热力学系统。 初、末态为平衡态的
过程。
2) 对微小过程：
dQdEdA
3) 热功的转换是靠系统实现的。
12.05.2020
大学物理 I 曹颖
7
4）应用：单位均用焦耳（J ）表示。
符号 Q
A
E
＋ 系统吸热 系统做正功 增加 － 系统放热 系统做负功 减少
用CV 除上式得：
PV 衡量
dP dV 0
PV
V1T 衡量
P 1T 衡 量
12.05.2020
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18
三、绝热线 P与V的关系曲线 在A点斜率
(
dP dV
)T
PA VA
(ddVP)S
PA VA
dP (dV)S
dP (dV)T
说明自A 膨胀相同体 积dV 时，dPSdPT
P
dPS
5）热力学一定律的又一种表述： 第一类永动机不可能制造成功。
12.05.2020
大学物理 I 曹颖
8
15. 3 热力学第一定律、等值过程的应用
一、等容过程 气体容积保持不变
元功：
dA PdVM mRTdVV
总功：A V2 mRTdV
M V1 V
mRlTn V2mRlTnP1 M V1 M P2
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14
内能 dE M mCVd T0(d T0)
Δ E E 2 E 1 0(T 2 T 1 )
热量 dT Q dAPdM V mRd T VV
6
15.2 热力学第一定律
Q
E1
E2
QEA
A
说明 1) 适用范围
热力学系统。 初、末态为平衡态的
过程。
2) 对微小过程：
dQdEdA
3) 热功的转换是靠系统实现的。
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7
4）应用：单位均用焦耳（J ）表示。
符号 Q
A
E
＋ 系统吸热 系统做正功 增加 － 系统放热 系统做负功 减少
用CV 除上式得：
PV 衡量
dP dV 0
PV
V1T 衡量
P 1T 衡 量
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18
三、绝热线 P与V的关系曲线 在A点斜率
(
dP dV
)T
PA VA
(ddVP)S
PA VA
dP (dV)S
dP (dV)T
说明自A 膨胀相同体 积dV 时，dPSdPT
P
dPS
5）热力学一定律的又一种表述： 第一类永动机不可能制造成功。
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8
15. 3 热力学第一定律、等值过程的应用
一、等容过程 气体容积保持不变
大学物理-热力学基础-课件
Wa
CV m (T2
T1)
p1V1 p2V2
1
本题用 Wa E 计算较方便
关键用绝热方程
T2
T1
( V1 V2
)
1
先求出 T2
p
p2
2 T2
T2' T1
Q0
p2'
2'
p1
TC
T1
1
o V2 V2' V1 10 V1 V
18.
*四. 多方过程 — 实际过程( 满足 PV n C)
绝热 n = ( CPm / CVm )
等温 n = 1 等压 n = 0
W p1V1 p2V2 n 1
满足 E CV (T2 T1)
Q Cn (T2 T1)
等体 n = ∞
p
可以证明
n= n=∞
n=1
Cn
(
n
n 1
)CV
n=0
o
V
19.
13 – 5 循环过程 卡诺循环
一. 循环过程
1. 特点 E 0 W = Q ( 热功转换 )
1
2
W
(2)热一定律 dQP dE PdV
o V1
V2 V
QP
E
V2 PdV
V1
v
i 2
R(T2
T1 )
P(V2
V1 )
7.
2.摩尔定压热容 CPm
1mol
:
CPm
dQp dT
理论值：
CPm
dE pdV dT
CVm
R
i2R 2
(近似)
实验值：查表 (精确)
QP
dQP
《物理_热力学基础》PPT课件
理想气体卡诺循环热机效率的计算
卡诺循环
p p1
p2 p4
A
T1 T2
Qab T1
D
A — B 等温膨胀
B — C 绝热膨胀
B
W
Qcd
C — D 等温压缩
C V
p3
o V1 V4
T2
V2
D — A 绝热压缩
V3
14
物理学
第五版
10-3 循环过程 卡诺循环
p p1
p2 p4
A
T1 T2
Qab T1
3
物理学
第五版
10-3 循环过程 卡诺循环
1.特征E 0 2.准静态的循环过程为闭合曲线 3.净功和净热量： Q A 封闭曲线包围的面积 正循环
A0 A0
4
逆循环
物理学
第五版
10-3 循环过程 卡诺循环
二 热机和致冷机
循环用到工程技术中去，制成热机、致冷机。 热机：持续不断把热能转变成机械能的装置。 什么过程能将热能变成功？
d
高温热源 Q1
B
VB V
致冷机
A
o
VA
Q2
低温热源
Q2—追求的效果
A—付出的“成本” Q2 Q2 致冷机致冷系数 w A Q1 Q2
8
物理学
第五版
10-3 循环过程 卡诺循环
例 1 1mol单原子气体氖经历图示循环，求 此循环效率. P105 Pa 解 TA 273K , TB 546K
10-3 循环过程 卡诺循环
B C
QBC C p ,m TC TB
吸热
5 1 8.31 (819 546) 5.67 10 3 J 2
大学物理热学第十三章 热力学基础 PPT
Mayer公式
•摩尔热容比
CP,m i 2
CV ,m i
泊松比
CV ,m
i 2
R
Cp,m
CV ,m
R
i
2 2
R
单原子分子理想气体 i 3 1.67
双原子分子理想气体 i 5 1.40
多原子分子理想气体 i 6 1.33
pV m RT RT
M
Q CV ,m (T2 T1)
•过程曲线: p b T2
0
a T1 V
吸收得热量全部用来内能增加;或向外界放热以内能减小为代 价;系统对外不作功。
3、理想气体定体摩尔热容 CV ,m
•定义:1mol、等体过程升高1度所需得热量
•等体过程吸热 QV CV ,m (T2 T1)
•等体过程内能得增量
E
QV
i 2
R
T2
T1 CV ,m T2
13-1 准静态过程 功 热量
一、准静态过程
可用Ｐ－V 图上得一条有
方向得曲线表示。
二、功
准静态过程系统对外界做功:
元功: dW Fdl pSdl pdV
dl
系统体积由V1变 为V2,系统对外 界作总功为:
V2
W＝ pdV
V1
p F S pe
光滑
注意:
V2
W＝ pdV
V1
1、V ，W>0 ；V ，W<0或外界对系统作功 ，V不变时W=0
V2 PdV
V1
i CV ,m 2 R
CP,m
CV ,m
CP,m CV ,m R
等容 等压
WV 0
QV CV ,m (T2 T1) E
QP Cp,m (T2 T1) CV ,m (T2 T1) P(V2 V1) WP P(V2 V1) R(T2 T1)
大学物理热力学基础习题与解答 PPT
QAB
m M
CP (TB
TA )
8 V/m3
5 2
( pBVB
p AVA )
14.9 105 J
全过程：Q QBC QAB 14.9 10 5 J 由图得， TA TC
E 0
W Q E 14.9105 J
3. 图所示，有一定量的理想气体，从初状态 a
3 4
ln
4
p1V1
净热量为
Q
W
3 4
ln
4
p1V1
4. 设燃气涡轮机内的理想气体作如图所示的循环过程， 其中 1 2 ，3 4 为绝热过程；2 3 ，4 1 为 等压过程，证明此循环的效率为
1
1 p1 p2
解：在等压过程中吸热为
T3
p2
由上述二式得： T1 T4 T4 T1 T2 T3 T3 T2
从而证得循环的效率为
1
1 T1
T2
1
p1 p2
[B ]
8. 如图，一卡诺机由原来采用循环过程 a b c d a
改为采用循环过程 ab' c' da ，则循环过程 的
（A）净功增大，效率提高； （B）净功增大，效率降低； （C）净功和效率都不变； （D）净功增大，效率不变
Wabcd Wab'c' d
1 T2
T1
[D]
p a
b b
E E3 E4 1246 .5 J
2. 一定量的单原子分子理想气体，从A态出发经过等压过 程膨胀到B态，又经过绝热过程膨胀到C态，如图所示。 试求这全过程中，该气体对外所做的功、内能的增量以及 吸收的热量。
热力学基础习题课PPT学习教案
热量Q= 280 J 。
解：Q E W E 350130 220J Q 40 220 260J Q 60 220 280J
第11页/共20页
5.设在某一过程P中，系统由状态A变为状态B，如果 沿相反方 向进行，可以经过与原来一样的那些中间过程，而重新回到初 态，外界未发生任何变化，则过程P称为可逆过程；如果沿相 反方向进行，不能重复与原来一样的那些中间过程回到初态， 或回到初态而外界不能完全恢复，则过程P称为不可逆过程。 6. 一卡诺制冷机，低温热源的温度为300K，高温热源的温度 为450K，每一循环过程从低温热源吸热400J，则每一循环过
Wab
P(Vb
Va )
1.25105 5
(20) 103
2.5103
J
Qab CP (Tb Ta ) 2 8.31 (300) 6232.5 J
b c 等体过程
3 Wbc 0 Qbc CV (Tc Tb ) 2 8.31 300 3739.5 J
c a 等温过程
Wca
WQcWa aRbTlWnbVVacc
程外界必须做功为200 J 。
解： Q2 T2 W T1 T2
第12页/共20页
三、计算题
1. 一定质量的单原子分子理想气体，开始时处于状态a，体积 为1升，压强为3atm，先作等压膨胀至b态，体积为2升，再作 等温膨胀至c态，体积为3升，最后等体降压到1atm的压强， 求：（1）气体在全过程中内能的改变；（2）气体在全过程 中所作的功和吸收的热量。
J
Wadb Qadb 4.54103 J E 0
第16页/共20页
4.如图示，为1摩尔理想气体（其 ）。ln 2 0.69
C p 5 ）的循环过程（
解：Q E W E 350130 220J Q 40 220 260J Q 60 220 280J
第11页/共20页
5.设在某一过程P中，系统由状态A变为状态B，如果 沿相反方 向进行，可以经过与原来一样的那些中间过程，而重新回到初 态，外界未发生任何变化，则过程P称为可逆过程；如果沿相 反方向进行，不能重复与原来一样的那些中间过程回到初态， 或回到初态而外界不能完全恢复，则过程P称为不可逆过程。 6. 一卡诺制冷机，低温热源的温度为300K，高温热源的温度 为450K，每一循环过程从低温热源吸热400J，则每一循环过
Wab
P(Vb
Va )
1.25105 5
(20) 103
2.5103
J
Qab CP (Tb Ta ) 2 8.31 (300) 6232.5 J
b c 等体过程
3 Wbc 0 Qbc CV (Tc Tb ) 2 8.31 300 3739.5 J
c a 等温过程
Wca
WQcWa aRbTlWnbVVacc
程外界必须做功为200 J 。
解： Q2 T2 W T1 T2
第12页/共20页
三、计算题
1. 一定质量的单原子分子理想气体，开始时处于状态a，体积 为1升，压强为3atm，先作等压膨胀至b态，体积为2升，再作 等温膨胀至c态，体积为3升，最后等体降压到1atm的压强， 求：（1）气体在全过程中内能的改变；（2）气体在全过程 中所作的功和吸收的热量。
J
Wadb Qadb 4.54103 J E 0
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4.如图示，为1摩尔理想气体（其 ）。ln 2 0.69
C p 5 ）的循环过程（
大学物理热学PPT课件
02 热学基础概念
温度与热量
温度
描述物体冷热程度的物理量，是 分子热运动剧烈程度的反映。常 用的温度单位有摄氏度、华氏度 和开尔文。
热量
在热传递过程中，传递内能的量 ，单位是焦耳。热量总是从高温 物体传递到低温物体，或者从物 体的高温部分传递到低温部分。
内能与熵
内能
物体内部所有分子热运动的动能和 分子势能的总和，单位是焦耳。内能 是状态函数，只与温度和体积有关。
详细描述
在等压过程中，系统对外界做功的同时，会从外界吸收热量。由于系统压力恒定，可以通过物质的进 出和外界对系统做功来改变系统体积和内能。等压过程在工业上应用广泛，如蒸汽机、汽轮机等。
等容过程
总结词
等容过程是系统体积保持恒定的过程。
VS
详细描述
在等容过程中，系统只发生物质的进出， 不发生对外界做功或外界对系统做功的情 况。由于系统体积恒定，内能变化等于系 统吸收或放出的热量。等容过程在化学反 应中常见，如燃烧、爆炸等反应过程中物 质体积基本保持不变。
05 热学实验
温度测量实验
总结词
掌握温度的测量方法
详细描述
通过实验了解温度的概念，掌握温度计的使用方法，了解各种温度计的工作原 理，如水银温度计、热电偶温度计等。
热力学第二定律的验证实验
总结词
理解热力学第二定律的实质
详细描述
通过实验观察热量自发传递的方向，理解热量不可逆传递的实质，掌握热力学第二定律 的基本概念。
03
制冷方式
根据实现制冷的方法不同，可以分为压缩式制冷、吸收式制冷和吸附式
制冷等。
热电效应
热电效应概述
热电效应是指由于温度差异引起的电势差现象， 主要有塞贝克效应、皮尔兹效应和汤姆逊效应三 种。热电效应在能源转换、测温等领域有重要应 用。
05133_大学物理《热力学基础》课件
大学物理《热力学基 础》课件
2024/1/26
1
目 录
2024/1/26
• 热力学基本概念与定律 • 热量传递与热机效率 • 熵增原理与热力学第二定律 • 理想气体状态方程及应用 • 相变与临界点现象 • 实际气体性质及近似方法
2
01
热力学基本概念与定律
2024/1/26
3
热力学系统及其分类
与外界既有能量交换又有 物质交换的系统。
范德华方程是描述实际气体状态的一个方程，它考虑了分子间的相互作用力和分子本身
的体积，能够更准确地描述实际气体的性质。
范德华方程的应用范围
范德华方程适用于中低压、中低温的实际气体，对于高压、高温或极低温的情况，需要 使用更精确的方程来描述。
2024/1/26
范德华方程的局限性
范德华方程虽然比理想气体方程更精确，但仍然是一种近似方法，对于某些特殊情况可 能不够准确。
2024/1/26
热力学第零定律
如果两个系统分别与第三个系统达到 热平衡，那么这两个系统之间也将达 到热平衡。
温度概念
表征物体冷热程度的物理量，是物体 分子热运动的平均动能的标志。
6
热力学第一定律与能量守恒
热力学第一定律
热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其他能量互相转换，但是在转换过程中，能量的总值 保持不变。
2 3
沸腾
物质在液体内部和表面同时发生的剧烈的汽化现 象，需要吸收大量热量，使液体内部形成气泡并 上升至液面破裂。
凝结
物质从气态转变为液态的过程，需要释放热量， 气相中的分子聚集成团，最终形成液滴。
2024/1/26
27
06
实际气体性质及近似方法
2024/1/26
1
目 录
2024/1/26
• 热力学基本概念与定律 • 热量传递与热机效率 • 熵增原理与热力学第二定律 • 理想气体状态方程及应用 • 相变与临界点现象 • 实际气体性质及近似方法
2
01
热力学基本概念与定律
2024/1/26
3
热力学系统及其分类
与外界既有能量交换又有 物质交换的系统。
范德华方程是描述实际气体状态的一个方程，它考虑了分子间的相互作用力和分子本身
的体积，能够更准确地描述实际气体的性质。
范德华方程的应用范围
范德华方程适用于中低压、中低温的实际气体，对于高压、高温或极低温的情况，需要 使用更精确的方程来描述。
2024/1/26
范德华方程的局限性
范德华方程虽然比理想气体方程更精确，但仍然是一种近似方法，对于某些特殊情况可 能不够准确。
2024/1/26
热力学第零定律
如果两个系统分别与第三个系统达到 热平衡，那么这两个系统之间也将达 到热平衡。
温度概念
表征物体冷热程度的物理量，是物体 分子热运动的平均动能的标志。
6
热力学第一定律与能量守恒
热力学第一定律
热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其他能量互相转换，但是在转换过程中，能量的总值 保持不变。
2 3
沸腾
物质在液体内部和表面同时发生的剧烈的汽化现 象，需要吸收大量热量，使液体内部形成气泡并 上升至液面破裂。
凝结
物质从气态转变为液态的过程，需要释放热量， 气相中的分子聚集成团，最终形成液滴。
2024/1/26
27
06
实际气体性质及近似方法
《大学物理》课件—07热力学基础
第七章 热力学基础
教学基本要求
一．理解气体的三个状态参量和平衡态的概 念；掌握理想气体状态方程及其应用。
二 ．理解准静态过程。掌握内能、功和热量 的概念。掌握热力学第一定律。能计算理想气体等 体、等压、等温和绝热过程中功、热量、内能的改 变量。
三 . 理解热机循环的效率。能计算卡诺循环的 效率。了解致冷机的一般原理。
p p1
1 ( p1,V1,T )
p2
( p2 ,V2 ,T )
A2
o V1
V2 V
A0
QT E
A
外界对系统做功 系统对外界放热
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第七章 教学基本要求
单位： J mol1 K1
1mol理想气体： dQV dE CV dT
质量为m的理想气体： dQV
dE
m M
CV dT
QV
E2
E1
m M
CV (T2
T1)
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第七章 教学基本要求
第七章 热力学基础
讨论
1.任何过程中
E2
E1
m M
CV
(T2
T1)
2 .等体升压：
p p2
第七章 教学基本要求
第七章 热力学基础
二、功 热量 内能
1．功 热量
外界对系统做功或传递热量，都可以使系统的 热运动状态发生变化。
做功是系统与外界相互作用的一种方式，这种能 量交换的方式是通过宏观的有规则运动（如机械运动、 电流等）来完成 的。
热传递，这种能量交换方式是通过分子的无规 则运动来完成的。
dQV dE
QV E2 E1
在等体过程中，系统从外界吸收的热量全部用 来增加系统的内能。
大学物理答案第七章热力学基础-习题解答
展望
学习方法建议
多做习题，提高解题能力 和综合分析能力。
加强理论学习，深入理解 热力学的物理意义和数学 表达。
关注学科前沿，了解热力 学在最新科研和技术中的 应用。
THANK YOU
感谢聆听
•·
热力学第一定律是能量守恒定律 在热学中的具体表现，它指出系 统能量的增加等于传入系统的热 量与外界对系统所做的功的和。
功的计算：在封闭系统中，外界 对系统所做的功可以通过热力学 第一定律进行计算，这有助于理 解系统能量的转化和利用。
能量平衡：利用热力学第一定律 ，可以分析系统的能量平衡，判 断系统是否处于热平衡状态。
热力学第二定律
热力学第二定律
描述了热力过程中宏观性质的自然方向性，即不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其它变 化。
表达式
不可能通过有限个步骤将热量从低温物体传到高温物体而不引起其它变化。
03
热力学基础习题解答
热力学第一定律的应用
热量计算：通过热力学第一定律 ，可以计算系统吸收或放出的热 量，进而分析系统的能量变化。
热力学第二定律的应用
01
02
热力学第二定律指出，自
•·
发过程总是向着熵增加的
方向进行，即不可逆过程
总是向着宏观状态更混乱
、更无序的方向发展。
03
04
05
熵增加原理：根据热力学 第二定律，孤立系统的熵 永不减少，即自发过程总 是向着熵增加的方向进行 。
热机效率：利用热力学第 二定律，可以分析热机的 效率，探讨如何提高热机 的效率。
100%
制冷机效率的影响因素
制冷机效率受到多种因素的影响 ，如制冷剂的性质、蒸发温度和 冷凝温度、压缩机和冷却剂的流 量等。
大学物理热力学(课件)
大学物理热力学(课件)大学物理热力学课件一、引言热力学是研究物质系统在温度、压力、体积等热力学参数变化时的宏观性质和行为的科学。
大学物理热力学课程旨在帮助学生理解热力学的基本概念、基本定律和基本方法，培养学生运用热力学知识解决实际问题的能力。
本课件将围绕热力学的基本原理、热力学第一定律、热力学第二定律、热力学第三定律和热力学状态方程等内容进行讲解。
二、热力学基本原理1.系综理论：热力学研究的是大量粒子的统计行为，系综理论是描述这些粒子行为的数学工具。
系综理论将系统划分为三个系综：微观系综、宏观系综和热力学系综。
2.状态量与过程量：热力学中，状态量是描述系统宏观状态的物理量，如温度、压力、体积等；过程量是描述系统在过程中变化的物理量，如热量、功等。
3.状态方程：状态方程是描述系统状态量之间关系的方程，常见的状态方程有理想气体状态方程、范德瓦尔斯方程等。
三、热力学第一定律1.定义：热力学第一定律是能量守恒定律在热力学领域的具体表现，表述为系统内能的增量等于热量与功的代数和。
2.表达式：ΔU=QW，其中ΔU表示系统内能的增量，Q表示系统吸收的热量，W表示系统对外做的功。
3.应用：热力学第一定律可以用于分析热力学过程中的能量转换和传递，如热机、制冷机等。
四、热力学第二定律1.定义：热力学第二定律是描述自然过程方向性的定律，表述为热量不能自发地从低温物体传递到高温物体。
2.表达式：ΔS≥0，其中ΔS表示系统熵的增量，熵是衡量系统无序程度的物理量。
3.应用：热力学第二定律可以用于分析热力学过程的可行性，如热机效率、制冷循环等。
五、热力学第三定律1.定义：热力学第三定律是描述绝对零度附近物质性质的特殊规律，表述为在绝对零度附近，完美晶体的熵趋于零。
2.表达式：S→0asT→0，其中S表示熵，T表示温度。
3.应用：热力学第三定律为低温物理学和制冷技术提供了理论依据。
六、热力学状态方程1.理想气体状态方程：pV=nRT，其中p表示压力，V表示体积，n表示物质的量，R表示理想气体常数，T表示温度。
最新大学物理热力学(课件)课件ppt
说明： (1) Q=cM（T2-T1）c—比热（J/kg·K）；
Q=cμ（T2-T1）=C（T2-T1） C—摩尔热容（J/mol ·K）
(2)做功、传热都是能量变化的量度，是过程量。
（3）做功与传热的区别： 做功：通过宏观的有规则运动（如机械运动、电流运动）与系 统内分子的无规则运动来完成的能量交换 ，亦称宏观功。
2 V
内能增加
B→2→A
Q = E + A = －300－300 =－600J
放出热量
§4-2 热力学第一定律对理想气体的应用
一、理论基础
（1）
pV M RT
（理想气体的共性）
dQdEpdV 解决过程中能
（2） QE V2 pdV 量转换的问题 V1
（3） EE(T) （理想气体的状态函数）
（4） 各等值过程的特性 .
大学物理热力学(课件)
Chapter 4 热力学
热力学和分子动理论（气体动理论是其中的一部分）
的研究对象都是宏观物体的热现象。
分子动理论
热力学
从物质的微观结构入手
以宏观系统为对象
运用统计的方法
能量守恒和转换定律等
研究气体分子微观量的统计 平均值与宏观量之间的关系
研究宏观物理量之间的关 系
更深刻地揭示了热现象的 规律及其微观本质。
传热：通过接触面上分子的相互碰撞来完成的能量交换，不涉及 是否发生宏观位移，亦称微观功。
3、内能 (internal energy) 热力学系统在一定的状态下，具有一定的能量，称为热力学系 统的内能。
说明： （1）系统的内能就是系统中所有分子的热运动能量和分子间相互 作用的势能的总和。 （2）内能的变化只决定于初末两个状态，与所经历的过程无关 ，即内能是系统状态的单值函数,E=f(T、V)，是状态量。
Q=cμ（T2-T1）=C（T2-T1） C—摩尔热容（J/mol ·K）
(2)做功、传热都是能量变化的量度，是过程量。
（3）做功与传热的区别： 做功：通过宏观的有规则运动（如机械运动、电流运动）与系 统内分子的无规则运动来完成的能量交换 ，亦称宏观功。
2 V
内能增加
B→2→A
Q = E + A = －300－300 =－600J
放出热量
§4-2 热力学第一定律对理想气体的应用
一、理论基础
（1）
pV M RT
（理想气体的共性）
dQdEpdV 解决过程中能
（2） QE V2 pdV 量转换的问题 V1
（3） EE(T) （理想气体的状态函数）
（4） 各等值过程的特性 .
大学物理热力学(课件)
Chapter 4 热力学
热力学和分子动理论（气体动理论是其中的一部分）
的研究对象都是宏观物体的热现象。
分子动理论
热力学
从物质的微观结构入手
以宏观系统为对象
运用统计的方法
能量守恒和转换定律等
研究气体分子微观量的统计 平均值与宏观量之间的关系
研究宏观物理量之间的关 系
更深刻地揭示了热现象的 规律及其微观本质。
传热：通过接触面上分子的相互碰撞来完成的能量交换，不涉及 是否发生宏观位移，亦称微观功。
3、内能 (internal energy) 热力学系统在一定的状态下，具有一定的能量，称为热力学系 统的内能。
说明： （1）系统的内能就是系统中所有分子的热运动能量和分子间相互 作用的势能的总和。 （2）内能的变化只决定于初末两个状态，与所经历的过程无关 ，即内能是系统状态的单值函数,E=f(T、V)，是状态量。
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压强的 2 倍。
Q 1152 16 8.31 400 ln V2
32
V1
V2 0.5V1 p2 2 p1
12
4．一定量的氧气，经绝热压缩过程，体积变为
原来的五分之一，若初始温度为 27C ，压强为
1 atm ，则压缩后的压强为 9.52 atm，温度
为 571 K。
pV C
1V 1.4 p V 1.4 5
（A） AB 过程 （B）AC 过程 （C） AD 过程 （D）不能确定
Q ΔE W QAD 0 EAC 0
[A ]
6
6. 根据热力学第二定律判断下列哪种说法是 正确的：
（A）热量能从高温物体传到低温物体，但不能 从低温物体传到高温物体；
（B）功可以全部变为热，但热不能全部变为功； （C）气体能够自由膨胀，但不能自由压缩； （D）有规则运动的能量能够变为无规则运动的能
V
9
填空题 1. 要使一热力学系统的内能增加，可以通过
做功 或 传热 两种方式，或者两种 方式兼用来完成。理想气体的状态发生变 化时，其内能的增量只决定于
温度的变化 ，而与 过程 无关。
10
2 ．一气缸内储有 10 mol 单原子分子理想气体，
在压缩过程中，外力做功 209 J，气体温度升高 1
c
T1
400
d
300
400
T（16K）
8. 一卡诺热机在每次循环中都要从温度为
400 K 的高温热源吸热 418 J ，向低温热源放
热 334.4 J ，低温热源的温度为 320 K 。如
果将上述卡诺热机的每次循环都逆向地进行，
从原则上说，它就成了一部致冷机，则该逆向
卡诺循环的致冷系数为 4
。
1 T2 1 334.4
400
418
T2 320K
e T2 320 4 T1 T2 400 320
17
计算题
1．1mol 氢气，在压强为 1 atm ，温度为 20 oC 时， 体积为V0 . 现使氢气分别经如下过程到达同一末态。 （1）先保持体积不变，加热使其温度升高到80 oC， 然后令其作等温膨胀，直至体积变为原体积的两倍； （2）先使其作等温膨胀至体积为原体积的两倍， 然后保持体积不变，加热到 80 oC .
K，则气体内能的增量 ΔE 为
124.7 J，
吸收的热量 Q 为 -84.35 J。
ΔE 10 3 8.311 124.7 J 2
Q ΔE W 124.7 J (-209 J ) -84.3 J
11
3. 16 g 氧气在 400 K 温度下等温压缩，气 体放出的热量为 1152 J ，则被压缩后的气体 的体积为原体积的 1/2 倍，而压强为原来
量，但无规则运动的能量不能够变为有规则 运动的能量。
[C]
7
7. 一定量理想气体，沿着图中直线状态从 a 变 到状态 b ，则在此过程中 （A） 气体对外作正功，向外界放出热量； （B） 气体对外作正功，从外界吸热； （C） 气体对外作负功，向外界放出热量； （D） 气体对外作正功，内能减少。
T1 T2 ΔE 0 Q W 0
为 7.58×104Pa 。
p
pV C
d p p
dV V
p1
A
pV C
dp pBiblioteka BdV1/ 0.714 1.4
V
p1 p2
V2 V1
1.4
O
V1 V2
V
14
6．一定量的理想气体从同一初态A出发，分别经 历 在等上压述、 三等 种温 过、 程绝中热，三种等过压程过由程体对积外V1作膨功胀最到多V2；。
绝热 过程对外作功最少， 等压 过程内能 增加； 绝热 过程内能减少。
Q ΔE W QAD 0 EAC 0
15
7. 以一定量的理想气体作为工作物质，在 P - T 图中经图示的循环过程。图中a → b及 c → d为 两个绝热过程，则循环过程为 卡诺 循环，
其效率为 25% 。 b
p
a
1 T2 1 300 25%
TV 1 C
300 V 1.41 T V 1.41 5
13
5．某理想气体在 p-V图上等温线与绝热线相交于
A点，如图。已知 A点的压强 p1 2 10 5 Pa ，体 积 V1 0.5 10 3 m3 ，而且 A点处等温线斜率与绝 热线斜率之比为0.714。现使气体从 A点绝热膨胀
至B点，其体积 V2 110 3 m3，B点处的压强
ΔQ
m M
CvΔT
5 m 5 ΔT M2
ΔQ m 3 ΔT M2
2
2. 对于理想气体系统来说，在下列过程中，哪 个过程系统所吸收的热量、内能的增量和对 外作的功三者均为负值：
（A）等容降压过程
（B）等温膨胀过程
（C）绝热膨胀过程
（D）等压压缩过程
（ D）
A :W 0 B : ΔE 0 W 0 C : ΔQ 0 0 ΔE W m
大学物理
热力学基础
1
选择题
1. 有两个相同的容器，容积不变，一个盛有氦气， 另一个盛有氢气（均可看成刚性分子）,它们的压 强和温度都相等。现将5J 的热量传给氢气，使氢
气温度升高，如果使氦气也升高同样的温度，则 应向氦气传递的热量是
（A） 6 J （C） 3 J
（B） 5 J （D） 2 J
[C]
[B ]
8
8. 如图，一卡诺机由原来采用循环过程 a b c d a
改为采用循环过程 ab' c' da ，则循环过程 的
（A）净功增大，效率提高； （B）净功增大，效率降低； （C）净功和效率都不变； （D）净功增大，效率不变
Wabcd Wab'c' d
1 T2
T1
[D]
p a
b b
T1
d c c T2
M2 M
2M
4
4．热力学第一定律表明： （A）系统对外所作的功小于吸收的热量； （B）系统内能的增量小于吸收的热量； （C）热机的效率小于1； （D）第一类永动机是不可能实现的。
（D ）
5
5. 如图所示，一定量理想气体从体积为V1 膨胀到V2 ， AB 为等压过程，AC 为等温过程， AD为绝热过程， 则吸热最多的是：
D :W M R(T2 T1) 0 ΔE 0 ΔQ ΔE W 0
3
3. 对于室温下的双原子分子理想气体，在等压
膨胀的情况下，系统对外所作的功与从外
界吸收的热量之比W / Q 等于：
（A）1 / 3
（B）1 / 4
（C）2 / 5
（D）2 / 7
（D ）
W pΔV m RΔT M
Q ΔE W m 5 ΔT m RΔT 7 m RΔT
Q 1152 16 8.31 400 ln V2
32
V1
V2 0.5V1 p2 2 p1
12
4．一定量的氧气，经绝热压缩过程，体积变为
原来的五分之一，若初始温度为 27C ，压强为
1 atm ，则压缩后的压强为 9.52 atm，温度
为 571 K。
pV C
1V 1.4 p V 1.4 5
（A） AB 过程 （B）AC 过程 （C） AD 过程 （D）不能确定
Q ΔE W QAD 0 EAC 0
[A ]
6
6. 根据热力学第二定律判断下列哪种说法是 正确的：
（A）热量能从高温物体传到低温物体，但不能 从低温物体传到高温物体；
（B）功可以全部变为热，但热不能全部变为功； （C）气体能够自由膨胀，但不能自由压缩； （D）有规则运动的能量能够变为无规则运动的能
V
9
填空题 1. 要使一热力学系统的内能增加，可以通过
做功 或 传热 两种方式，或者两种 方式兼用来完成。理想气体的状态发生变 化时，其内能的增量只决定于
温度的变化 ，而与 过程 无关。
10
2 ．一气缸内储有 10 mol 单原子分子理想气体，
在压缩过程中，外力做功 209 J，气体温度升高 1
c
T1
400
d
300
400
T（16K）
8. 一卡诺热机在每次循环中都要从温度为
400 K 的高温热源吸热 418 J ，向低温热源放
热 334.4 J ，低温热源的温度为 320 K 。如
果将上述卡诺热机的每次循环都逆向地进行，
从原则上说，它就成了一部致冷机，则该逆向
卡诺循环的致冷系数为 4
。
1 T2 1 334.4
400
418
T2 320K
e T2 320 4 T1 T2 400 320
17
计算题
1．1mol 氢气，在压强为 1 atm ，温度为 20 oC 时， 体积为V0 . 现使氢气分别经如下过程到达同一末态。 （1）先保持体积不变，加热使其温度升高到80 oC， 然后令其作等温膨胀，直至体积变为原体积的两倍； （2）先使其作等温膨胀至体积为原体积的两倍， 然后保持体积不变，加热到 80 oC .
K，则气体内能的增量 ΔE 为
124.7 J，
吸收的热量 Q 为 -84.35 J。
ΔE 10 3 8.311 124.7 J 2
Q ΔE W 124.7 J (-209 J ) -84.3 J
11
3. 16 g 氧气在 400 K 温度下等温压缩，气 体放出的热量为 1152 J ，则被压缩后的气体 的体积为原体积的 1/2 倍，而压强为原来
量，但无规则运动的能量不能够变为有规则 运动的能量。
[C]
7
7. 一定量理想气体，沿着图中直线状态从 a 变 到状态 b ，则在此过程中 （A） 气体对外作正功，向外界放出热量； （B） 气体对外作正功，从外界吸热； （C） 气体对外作负功，向外界放出热量； （D） 气体对外作正功，内能减少。
T1 T2 ΔE 0 Q W 0
为 7.58×104Pa 。
p
pV C
d p p
dV V
p1
A
pV C
dp pBiblioteka BdV1/ 0.714 1.4
V
p1 p2
V2 V1
1.4
O
V1 V2
V
14
6．一定量的理想气体从同一初态A出发，分别经 历 在等上压述、 三等 种温 过、 程绝中热，三种等过压程过由程体对积外V1作膨功胀最到多V2；。
绝热 过程对外作功最少， 等压 过程内能 增加； 绝热 过程内能减少。
Q ΔE W QAD 0 EAC 0
15
7. 以一定量的理想气体作为工作物质，在 P - T 图中经图示的循环过程。图中a → b及 c → d为 两个绝热过程，则循环过程为 卡诺 循环，
其效率为 25% 。 b
p
a
1 T2 1 300 25%
TV 1 C
300 V 1.41 T V 1.41 5
13
5．某理想气体在 p-V图上等温线与绝热线相交于
A点，如图。已知 A点的压强 p1 2 10 5 Pa ，体 积 V1 0.5 10 3 m3 ，而且 A点处等温线斜率与绝 热线斜率之比为0.714。现使气体从 A点绝热膨胀
至B点，其体积 V2 110 3 m3，B点处的压强
ΔQ
m M
CvΔT
5 m 5 ΔT M2
ΔQ m 3 ΔT M2
2
2. 对于理想气体系统来说，在下列过程中，哪 个过程系统所吸收的热量、内能的增量和对 外作的功三者均为负值：
（A）等容降压过程
（B）等温膨胀过程
（C）绝热膨胀过程
（D）等压压缩过程
（ D）
A :W 0 B : ΔE 0 W 0 C : ΔQ 0 0 ΔE W m
大学物理
热力学基础
1
选择题
1. 有两个相同的容器，容积不变，一个盛有氦气， 另一个盛有氢气（均可看成刚性分子）,它们的压 强和温度都相等。现将5J 的热量传给氢气，使氢
气温度升高，如果使氦气也升高同样的温度，则 应向氦气传递的热量是
（A） 6 J （C） 3 J
（B） 5 J （D） 2 J
[C]
[B ]
8
8. 如图，一卡诺机由原来采用循环过程 a b c d a
改为采用循环过程 ab' c' da ，则循环过程 的
（A）净功增大，效率提高； （B）净功增大，效率降低； （C）净功和效率都不变； （D）净功增大，效率不变
Wabcd Wab'c' d
1 T2
T1
[D]
p a
b b
T1
d c c T2
M2 M
2M
4
4．热力学第一定律表明： （A）系统对外所作的功小于吸收的热量； （B）系统内能的增量小于吸收的热量； （C）热机的效率小于1； （D）第一类永动机是不可能实现的。
（D ）
5
5. 如图所示，一定量理想气体从体积为V1 膨胀到V2 ， AB 为等压过程，AC 为等温过程， AD为绝热过程， 则吸热最多的是：
D :W M R(T2 T1) 0 ΔE 0 ΔQ ΔE W 0
3
3. 对于室温下的双原子分子理想气体，在等压
膨胀的情况下，系统对外所作的功与从外
界吸收的热量之比W / Q 等于：
（A）1 / 3
（B）1 / 4
（C）2 / 5
（D）2 / 7
（D ）
W pΔV m RΔT M
Q ΔE W m 5 ΔT m RΔT 7 m RΔT