热力学系统的平衡态及状态方程习题
热力学 动力学 化学平衡练习
热力学、动力学、化学平衡练习题一.选择题：1．下列参数中，哪个不属于状态函数?(A)温度T (B)压强P (C)热Q (D)焓H2．已知反应)(21)()(2222g O l O H l O H +=的198-O⋅-=∆mol kJ H mr 反应)()(22g O H l O H =的10.44-O⋅=∆mol kJ H mr 则反应)()(2)(22222g O g O H l O H +=的为O∆mr H (A) -54 1-⋅mol kJ (B) -1081-⋅mol kJ (C) -1421-⋅mol kJ (D)1421-⋅mol kJ3．在恒温条件下，若化学平衡发生移动，则其平衡常数(A)不变 (B)减小 (C)增大 (D)难以判断4．反应)()(21)()(22g CO g N g CO g NO +=+的10.373-O⋅-=∆mol kJ H mr ，若要提高 )(g NO 和)(g CO 的转化率，可采取的方法是(A)高温低压 (B)高温高压 (C)低温高压 (D)低温低压5．已知某反应的速率常数为1min 35.0-=k ，则此反应是(A)零级反应 (B)一级反应 (C)二级反应 (D)三级反应6．一个复杂反应的速度是(A)由最慢的一步基元反应决定 (B)由最快的一步基元反应决定(C)各步基元反应速度之和 (D)无法确定的7．相同温度下，下列哪个反应的熵增量最大？(A))()(2)(2223g O g SO g SO += (B))(),()(22g O s C g CO +=石墨(C))()(3)(2223g N g H g NH += (D))(2)()(22424l O H s CaSO s O H CaSO +=⋅8．某反应在298K 及1.01×105Pa 时正反应能自发进行，高温时，逆反应能自发进行，说明该反应正向属于下列哪种类型?(A)0,0>∆<∆S H (B)0,0<∆>∆S H (C)0,0<∆<∆S H (D)0,0>∆>∆S H9．反应A （g ）+B （g ）=C （g ）为简单反应。
物理化学-第一章-热力学第一定律-习题 (1)精选全文
3（1）1g水在100℃，101.325kPa下蒸发为蒸 汽（理气），吸收热量为2259J·g-1，问此过 程的Q、W、△U、△H值为多少？
（2）始态同上，外界压强恒为50.66kPa下， 将水等温蒸发后，再将50.66kPa下的气慢慢 加压为终态100℃，101.325kPa的水气，求Q、 W、△U、△H值为多少？
(3)
（3）T’2＞T 2, V2’＞V2
（4）T2’＜T2 ， V2’＞V2
∵W(可逆) ＞W(不可逆) p2=p2’
∴T’2＞T2 根据pV=nRT V与T成正比 ∴V’2＞V2
4.某体系经历一个不可逆循环后，下列关系 式中不能成立的是 （1）△U=0 （2）Q=0
（3）△T=0 （4）△H=0
2．1mol理想气体从始态p1V1T1分别经过 (1)绝热可逆膨胀到p2， (2)经过反抗恒外压 （p环=p2）绝热膨胀至平衡，则两个过程间
有 WⅠ（ < ）WⅡ，△UⅠ（＜ ） △UⅡ， △HⅠ（ ＜ ）△HⅡ。
∵△U=nCvm(T2-T1), ∵△H=nCpm(T2-T1), 绝热可逆过程温度降的更低
(
g
)
6CO2
(
g
)
3H
2O(l
)
∵ △rHmθ= △rUmθ+△nRT , △n=-3/2
8．已知H2O（l）的 △fHmθ（298K）=-285.84kJ·mol-1， 则H2（g）的△cHmθ（298K） =（ -285.84 ）kJ·mol-1。 9．已知反应C（s）+O2（g）=CO2（g）的 △rHmθ（298K）=-393.51 kJ·mol-1，若此反应 在一绝热钢瓶中进行，则此过程的 △T（ > ）0；△U（ = ）0；△H（ > ）
物理化学第一章习题及答案
物理化学第⼀章习题及答案第⼀章热⼒学第⼀定律⼀、填空题1、⼀定温度、压⼒下，在容器中进⾏如下反应：Zn(s)+2HCl(aq)= ZnCl 2(aq)+H 2(g)若按质量守恒定律，则反应系统为系统；若将系统与环境的分界⾯设在容器中液体的表⾯上，则反应系统为系统。
2、所谓状态是指系统所有性质的。
⽽平衡态则是指系统的状态的情况。
系统处于平衡态的四个条件分别是系统内必须达到平衡、平衡、平衡和平衡。
3、下列各公式的适⽤条件分别为：U=f(T)和H=f(T)适⽤于；Q v =△U 适⽤于；Q p =△H 适⽤于；△U=dT nC 12T T m ,v ?适⽤于；△H=dT nC 21T T m ,P ?适⽤于；Q p =Q V +△n g RT 适⽤于；PV r=常数适⽤于。
4、按标准摩尔⽣成焓与标准摩尔燃烧焓的定义，在C （⽯墨）、CO （g ）和CO 2(g)之间，的标准摩尔⽣成焓正好等于的标准摩尔燃烧焓。
标准摩尔⽣成焓为零的是，因为它是。
标准摩尔燃烧焓为零的是，因为它是。
5、在节流膨胀过程中，系统的各状态函数中，只有的值不改变。
理想⽓体经节流膨胀后，它的不改变，即它的节流膨胀系数µ= 。
这是因为它的焓。
6、化学反应热会随反应温度改变⽽改变的原因是；基尔霍夫公式可直接使⽤的条件是。
7、在、不做⾮体积功的条件下，系统焓的增加值系统吸收的热量。
8、由标准状态下元素的完全反应⽣成1mol 纯物质的焓变叫做物质的。
9、某化学反应在恒压、绝热和只做膨胀功的条件下进⾏, 系统温度由T 1升⾼到T 2，则此过程的焓变零；若此反应在恒温（T 1）、恒压和只做膨胀功的条件下进⾏，则其焓变零。
10、实际⽓体的µ=0P T H,经节流膨胀后该⽓体的温度将。
11、公式Q P =ΔH 的适⽤条件是。
12、若某化学反应，只做体积功且满⾜等容或等压条件，则反应的热效应只由决定，⽽与⽆关。
13、常温下，氢⽓经节流膨胀ΔT 0；W 0；Q 0；ΔU 0；ΔH 0。
热力学练习题理解热平衡和热力学第一定律
热力学练习题理解热平衡和热力学第一定律热力学练习题：理解热平衡和热力学第一定律热力学是研究能量转化和能量守恒的科学，对于理解能量转移、热平衡和热力学第一定律至关重要。
在本练习题中，我们将探索和理解热平衡和热力学第一定律的概念，以加深对热力学的理解。
1. 热平衡的定义热平衡是指两个物体或系统之间没有任何温度差异或温度梯度的状态。
在热平衡状态下，热量不再从一个物体传递到另一个物体，两者之间的能量转移达到平衡。
这是一个重要的概念，因为热平衡是热力学研究的基石。
2. 热平衡的示例假设我们有一个绝热容器，内部分为两个部分：A和B。
初始时，A部分的温度为100摄氏度，而B部分的温度为50摄氏度。
我们将容器隔离并观察一段时间后。
在达到热平衡状态时，A和B两部分之间的温度将趋于相等，最终稳定在75摄氏度。
这种情况下，热平衡的达成意味着没有热量再从高温区域传递到低温区域。
3. 热力学第一定律的定义热力学第一定律，也被称为能量守恒定律，是指能量在系统中的转移和转化是由于热和功的相互作用。
简而言之，能量既不能被创造也不能被消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。
4. 热力学第一定律的表达式热力学第一定律可以用以下表达式表示：ΔU = Q - W其中，ΔU表示系统内能的改变，Q表示系统吸收的热量，W表示系统对外做的功。
5. 热力学第一定律的应用热力学第一定律在能量转移和转化的过程中起着重要的作用。
我们可以通过热力学第一定律来计算系统的内能变化，以及热量和功之间的相互转化。
这使得我们能够更好地理解和分析各种物理和化学过程中的能量变化。
6. 热力学练习题现在让我们来尝试解答一些关于热力学的练习题，以加深对热平衡和热力学第一定律的理解。
(1) 一个物体吸收了100J的热量，同时对外做了50J的功，那么它的内能变化是多少？(2) 一个物体从A状态经过一系列过程，最终回到了A状态。
这些过程中，物体的内能变化是多少？(3) 一个汽车发动机从燃料中释放了2000J的能量，其中有1000J被用于对外做功。
气体热力学动力学化学平衡练习及答案
气体热力学动力学化学平衡练习及答案气体热力学动力学化学平衡练习及答案第一章2008-1-4气体热力学动力学化学平衡练习一、选择题1. H2(g) + O2(g) H2O(l) 的Q p与Q V之差(kJ·mol-1)是………………………（）(A) (B) (C) (D)2. 某基元反应2A + B = C + D，若其反应速率表示式可以是：(1) d(C) / d t = k1(A)2(B)或(2) -d(A) / d t = k2(A)2(B)或(3) 加催化剂后d(C) / d t = k3(A)2(B)则这些速率常数k之间的关系是………………………………………………………… （）(A) k1 = k2 = k3(B) k1 1 k2 1 k3(C) k1 = k21 k3(D) k1 = k3 1 k23. 反应H2(g) + Br2(g) 2HBr(g) 的K c= 。
若将3 mol H2，4 mol Br2和 5 mol HBr 放在10 dm3烧瓶中，则…………………………………………………………………… （）(A) 反应将向生成更多的HBr方向进行(B) 反应向消耗H2的方向进行(C) 反应已经达到平衡(D) 反应向生成更多Br2的方向进行4. 如果体系经过一系列变化，最后又变到初始状态，则体系的………………………（）(A) Q= 0 W= 0 ΔU= 0 ΔH= 0(B) Q1 0 W1 0 ΔU= 0 ΔH= Q(C) Q= WΔU= Q- WΔH= 0(D) Q1 WΔU= Q- WΔH= 05. 某化学反应的速率常数的单位是(时间)-1，则反应是……………………………… （）(A) 零级反应(B) 三级反应(C) 二级反应(D) 一级反应6. 已知N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)；N2(g) + H2(g) NH3(g) 和N2(g) + H2(g) 2/3NH3(g) 的平衡常数分别为K1、K2和K3，则它们的关系是…（）(A) K1= K2= K3(B) K1= (K2)2= (K3)3(C) K1= K2= K3(D) K1= (K2)1/2= (K3)1/37. 对于一个确定的化学反应来说，下列说法中正确的是………………………………（）(A) 越负，反应速率越快(B) 越负，反应速率越快(C) 活化能越大，反应速率越快(D) 活化能越小，反应速率越快8. 下列说法不正确的是………………………………………………………………… （）(A) 基元反应的反应级数等于反应分子数(B) 反应级数为分数的反应一定是非基元反应(C) 吸热反应一定是活化能较高的反应，放热反应一定是活化能较低的反应(D) 温度升高，有效碰撞的概率增大，反应速率增大9. 化合物A有三种不同的水合物，它们的脱水反应的K p分别为：A·3H2O(s) = A·2H2O(s) + H2O(g) K p1A·2H2O(s) = A·H2O(s) + H2O(g) K p2A·H2O(s) = A(s) + H2O(g) K p3为了使A·2H2O晶体保持稳定(不发生风化与潮解) ，容器中水蒸气压力应为…（）(A) > K p(B) 必须恰好等于K p1(C) 必须恰好等于K p2(D) K p1> >K p210.均相催化剂加速化学反应的原因是………………………………………………… （）(A) 降低了正反应的活化能，升高了逆反应的活化能，使化学平衡向正反应方向移动，因而加速了化学反应(B) 催化剂参加了化学反应，改变了反应历程，降低了反应活化能，因而加速了化学反应(C) 改变了反应的自由焓变，即使ΔG变为负值，ΔG越负，正反应越易进行，因而加速了化学反应(D) 使反应物分子之间的碰撞次数增加，从而提高了反应速率11. 某放射性元素净重8 g，它的半衰期为10天，则40天后其净重为………………（）(A) 4 g (B) 2 g (C) 1 g (D) g12.某温度时，化学反应A + B A2B的平衡常数K= 1 ′ 104，那么在相同温度下，反应A2B 2A +B 的平衡常数为………………………………………………… （）(A) 1 ′ 104(B) 1 ′ 100(C) 1 ′ 10-4(D) 1 ′ 10-813. 已知Zn(s) + O2(g) = ZnO(s) 1= kJ·mol-1Hg(l) + O2(g) = HgO(s，红) 2= kJ·mol-1则Zn(s) + HgO(s，红) = ZnO(s) + Hg(l) 的为(kJ·mol-1)…………………（）(A) (B) (C) (D)14. 某反应的速率常数k= ′ 10-2min-1，又初始浓度为mol·dm-3，则该反应的半衰期为………………………………………………………………………………………… （）(A) min (B) 15 min(C) 30 min (D) 条件不够无法计算15. 在合成氨反应达到平衡时，有a mol N2(g)，b mol H2(g)，c mol NH3(g)。
热平衡方程题
热平衡方程题摘要：1.热平衡方程题的概述2.热平衡方程题的解题思路3.热平衡方程题的实例解析正文：一、热平衡方程题的概述热平衡方程题是物理学中关于热力学平衡的一个基本问题，主要涉及到热力学第一定律和热力学第二定律的应用。
在热平衡方程题中，通常会给定一个或多个物体，以及它们之间的热交换过程，要求求解物体间的热力学状态参量，如温度、内能等。
二、热平衡方程题的解题思路解决热平衡方程题，通常需要以下几个步骤：1.确定研究对象：根据题目描述，确定涉及到的物体，并明确它们之间的热交换关系。
2.建立热平衡方程：根据热力学第一定律，物体的内能变化等于物体所吸收的热量和对外做的功的和，即ΔU = Q - W。
在热平衡状态下，物体的内能变化为零，因此有ΔU = 0。
同时，根据热力学第二定律，热量不可能自发地从低温物体传递到高温物体，即Q = W。
3.解方程求解：将已知条件代入热平衡方程，解出物体间的热力学状态参量。
三、热平衡方程题的实例解析假设有两个物体A 和B，A 的温度为TA，B 的温度为TB，A 和B 之间存在热交换。
已知TA > TB，求交换后的温度。
根据热平衡方程，有：ΔUA = QA - WA = 0ΔUB = QB - WB = 0由于QA = QB，且WA = WB（在热平衡状态下，物体对外做的功为零），因此：QA = QBTA * cA * mA = TB * cB * mB其中，c 为比热容，m 为质量。
解上式，可得：TA / TB = cB / cA * mB / mA由此可见，在热平衡状态下，物体A 和B 的温度与它们的比热容和质量成正比。
总结：热平衡方程题是热力学中的一个基本问题，解决此类问题需要掌握热力学基本定律和解题方法。
热力学系统的平衡态及状态方程习题
理想气体压强公式 P=nkT 由上式可知
1 3 2 m kT 2 2
kT 1 m 2 3
代入理想气体压强公式：
p nkT
1 nm 2 3
n为分子数密度，即单位体积内分子个数。m为一个分子 质量。nm即为单位体积内气体分子的质量，也就是密度r。
1 p r 2 3
因此，方均根速率为
ppttvvtvv?????????????????????????????????11lim0????????tt0ppvv1pvv1???????????????????????????????lim??vvttpptpp?????????????????????????????????11lim0????????2等温压缩系数
[ C ]
（C）温度相同，但氦气的压强大于氮气的压强。
（D）温度相同，但氮气的压强大于氦气的压强。
21
9．质量相等的理想气体氧和氦,分别装在两个容积相 等的容器内,在温度相同的情况下,氧和氦的压强之比 为 ;氧分子和氦分子的平均平动动能之比 为 。
PO2 M mol He 4 M PV RT 1: 8 M mol PHe M mol O2 32
5
§1-4.温度与温标
温度： 与分子热运动的剧烈程度有关的物理量。 宏观上：物体的冷热程度； 微观上力学第零定律(温度相同的判定原则)
设 A系统和 B系统、 B系统和 C系统分别热平衡， 则A系统和C系统一定热平衡。
二. 温标
温标：温度(高低的数值标定)的数值表示方法。 温标的三要素： 测温物质、测温属性、固定标准点
可以证明： p 即 , , 中只有两个可以独立变化。
8
§1-6. 气体的状态方程 一.理想气体
第1章 热力学系统的平衡态及状态方程
对于 mol理想气体
pV RT
V Vmol
理想气体的状态方程
M
：摩尔质量，分子量
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37
p
V
RT
R N Ak B
p n
N A
V
k BT nk BT
气体的分子数密度
N A
V
p nk BT
理想气体的状态方程
R kB 1.380658 1023 J K NA
2015/3/4
稳定平衡
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理解：
分子被假设为半径为r0的刚性小球 分子的大小：0.1 nm = 10-10 m = 105 fm 分子不接触时，r>>r0，其间无相互作用； 分子接触时，rr0，分子间碰撞为弹性碰撞。 (r ) 12 6 r r
Lennard-Jones Potential Model
p p0 (1 a pT )
(4) 阿伏伽德罗定律 在相同的温度和压强下，摩尔数相同的 各种气体所占的体积相同。
T0 273.16 K, p0 1 atm V0 22.4144 L/mol
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标准状况下
3．理想气体的状态方程
由玻意耳定律
pV C(T )
由温度决定的常数
热 学
第1章 热力学系统的平衡态及状态方程 第2章 热平衡态的统计分布律 第3章 近平衡态中的输运过程
2015/3/4
1
绪言
热学：研究物质的热运动、热运动对物质 宏观性质的影响及其与物质的其他运动形 式之间转换规律的物理学分支。
▲ 研究对象: 宏观物体（大量分子原子系统） 或物体系 — 热力学系统 。 ▲ 研究内容:与热现象有关的性质和规律。
化学反应热力学与热平衡练习题
化学反应热力学与热平衡练习题1. 简答题化学反应热力学是研究化学反应中的能量变化和反应速率的学科。
热平衡是指化学反应达到一定条件下能量和物质的转化达到平衡状态。
下面是一些与化学反应热力学和热平衡相关的练习题。
1.1 请解释以下术语：1) 热力学第一定律2) 热容3) 焓变4) 自由能5) 熵1.2 请解释以下概念：1) 焓变ΔH是否正值与反应释放热量还是吸收热量有关？2) 标准生成焓变ΔH°f是什么意思？3) 反应的标准生成自由能变化ΔG°是什么意思？1.3 请计算下列化学方程式的焓变ΔH：1) 2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l)2) C(graphite) + O2(g) → CO2(g)3) 2CO(g) + O2(g) → 2CO2(g)1.4 请计算下列化学方程式的自由能变化ΔG：1) 2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l)2) C(graphite) + O2(g) → CO2(g)3) 2CO(g) + O2(g) → 2CO2(g)2. 计算题2.1 对于以下反应，根据给出的热力学数据，计算焓变ΔH和自由能变化ΔG：2Na(s) + Cl2(g) → 2NaCl(s)已知的热力学数据表如下：ΔHf°(NaCl) = -411 kJ/molΔHf°(Na) = 108 kJ/molΔHf°(Cl2) = 0 kJ/mol2.2 对于以下反应，根据给出的热力学数据，计算焓变ΔH和自由能变化ΔG：N2O4(g) → 2NO2(g)已知的热力学数据表如下：ΔG°(N2O4) = -4.89 kJ/molΔG°(NO2) = -2.77 kJ/mol2.3 对于以下反应，根据给出的热力学数据，计算焓变ΔH和自由能变化ΔG：C2H4(g) + H2(g) → C2H6(g)已知的热力学数据表如下：ΔH°(C2H4) = 52.3 kJ/molΔH°(H2) = 0 kJ/molΔH°(C2H6) = -84.7 kJ/mol3. 综合题如下图所示，考虑一个化学反应A + B → C，已知该反应的热力学数据如下：ΔHf°(A) = -100 kJ/molΔHf°(B) = -50 kJ/molΔHf°(C) = -200 kJ/mol3.1 根据上述数据，计算该反应的焓变ΔH和自由能变化ΔG。
热力学练习题理想气体状态方程和热力学循环的计算
热力学练习题理想气体状态方程和热力学循环的计算热力学练习题：理想气体状态方程和热力学循环的计算热力学是研究能量转化和传递以及物质在能量转化过程中所遵循的规律的学科。
其中，理想气体状态方程和热力学循环是热力学中重要的概念和计算工具。
本文将通过练习题的方式介绍理想气体状态方程及其计算方法，以及常见的热力学循环的计算方法。
一、理想气体状态方程的计算理想气体状态方程描述了理想气体在不同温度、压力和体积条件下的状态。
理想气体状态方程的数学表达式为：PV = nRT其中，P是气体的压力，V是气体的体积，n是气体的物质量，R是气体常数，T是气体的温度。
1. 练习题一：一个气缸内充满了质量为2kg的理想气体，温度为300K，体积为0.1m³。
求气体的压力。
解答：根据理想气体状态方程可得：P × 0.1 = 2 × 8.31 × 300P ≈ 4986 Pa因此，气体的压力约为4986帕斯卡（Pa）。
2. 练习题二：在一次实验中，一个气缸内的理想气体体积为0.1m³，压力为5000Pa。
若气体的温度为300K，求气体的物质量。
解答：应用理想气体状态方程可得：5000 × 0.1 = n × 8.31 × 300n ≈ 2.47 kg因此，气体的物质量约为2.47千克（kg）。
二、热力学循环的计算热力学循环是指在一定压力下，通过气体的膨胀和压缩完成的一系列能量转换过程。
常见的热力学循环有卡诺循环、斯特林循环等。
下面我们将以卡诺循环为例介绍热力学循环的计算方法。
卡诺循环由两个等温过程和两个绝热过程组成，其效率可以用以下公式计算：η = 1 - Tc/Th其中，η表示卡诺循环的效率，Tc表示低温热源的温度，Th表示高温热源的温度。
3. 练习题三：卡诺循环的高温热源温度为500K，低温热源温度为300K。
求卡诺循环的效率。
解答：应用卡诺循环的效率计算公式可得：η = 1 - 300/500η ≈ 0.4因此，卡诺循环的效率约为40%。
热力学练习题理想气体的状态方程
热力学练习题理想气体的状态方程热力学是研究能量转化和传递的学科，而理想气体的状态方程是热力学中一个重要的概念和计算工具。
理想气体是指在一定条件下呈现符合一定物理规律的气体，其中气体分子之间无相互作用力且体积可以忽略不计。
本文将通过几道练习题来解析理想气体的状态方程。
1. 练习题一一个摩尔的理想气体在体积为V、温度为T的条件下，其压强为P。
根据理想气体状态方程，求出该气体摩尔数n。
解答：根据理想气体状态方程 PV = nRT，其中R为气体常数。
将已知条件代入方程中，得到 P*V = n*R*T。
因此，该气体的摩尔数 n = (P*V) / (R*T)。
2. 练习题二一个体积为V的容器中有n1摩尔的理想气体，温度为T1。
若现在将该容器的体积变为原来的2倍，温度变为原来的1/2，求理想气体的摩尔数变化量Δn。
解答：根据理想气体状态方程的推导式 PV = nRT，可得 P*V = n*R*T。
将已知条件代入方程中，可以得到 P1*V1 = n1*R*T1。
又由于温度变为原来的1/2，即T2 = T1/2，而体积变为原来的2倍，即V2 = 2 * V1。
将新的温度和体积代入方程中，得到 P2*V2 = n2*R*T2。
将已知条件代入方程中，可以得到 P2*(2 * V1) = n2*R*(T1/2)。
将两个方程进行整合，并进行化简运算，可以得到Δn = n2 - n1 = -2 * n1。
因此，理想气体的摩尔数变化量Δn = -2 * n1。
3. 练习题三一个摩尔的理想气体在体积为V1、温度为T1的条件下，其压强为P1。
若将该气体的体积扩大一倍，温度升高50%，求新的压强P2。
解答：根据理想气体状态方程 PV = nRT，可以得到 P*V = n*R*T。
将已知条件代入方程中，可以得到 P1*V1 = n*R*T1。
若将该气体的体积扩大一倍，即V2 = 2*V1，温度升高50%，即T2 = 1.5*T1。
热力学中的热平衡与热力学函数练习题及
热力学中的热平衡与热力学函数练习题及解答热力学中的热平衡与热力学函数练习题及解答1. 简答题(1) 什么是热平衡？热平衡是指在一个封闭系统中，不同部分之间没有温度差异或温度差异可以被忽略的状态。
在热平衡状态下，系统内部没有净热流动，也就是热量的输入和输出是平衡的。
(2) 什么是热力学函数？热力学函数是用来描述热力学系统特性的函数。
热力学函数包括内能、焓、自由能和吉布斯自由能等。
(3) 内能与焓有何区别？内能是指系统中所有微观粒子的总能量，包括其动能和势能。
焓是内能和系统对外做功之和，因此焓是表示系统实际能量的一个重要指标。
2. 计算题(1) 一定质量的水在常压下被加热，当水的温度升高到100℃时，是否出现相变？为什么？在常压下，当水的温度升高到100℃时，会发生相变，从液态变为气态。
这是因为在常压下，水达到100℃时饱和蒸气压与大气压相等，此时水开始沸腾，液态水分子脱离液面转变为水蒸气。
(2) 一个理想气体的体积与温度之间的关系可以用理想气体状态方程 PV=nRT 表示，在等体积条件下温度变化为ΔT，计算气体内能的变化ΔU。
在等体积条件下，内能的变化等于系统吸收的热量，即ΔU = Q。
根据理想气体状态方程 PV=nRT，可以得到 PV/T = nR，其中 n、R为常数。
将初始状态和最终状态的方程代入，并化简，得到 (P1V1/T1) -(P2V2/T2) = 0。
由于等体积条件下体积不变，因此 V1=V2，代入上式得到 (P1/T1) - (P2/T2) = 0。
可以进一步化简为 (P1/T1) = (P2/T2) ，即 P1/T1 = P2/T2。
因此，对于等体积条件下，气体内能的变化ΔU = 0。
3. 论述题热力学函数在热平衡条件下的应用热力学函数在热平衡条件下起到了重要的作用。
在热平衡状态下，系统的温度不变，因此可以使用温度表示热力学函数的变化。
以下以内能和焓为例进行论述。
热平衡条件下，内能的变化仅与系统吸收或放出的热量有关。
热平衡和热力学第五定律的应用练习题
热平衡和热力学第五定律的应用练习题热平衡和热力学第五定律是热力学领域中重要的概念和定律。
在日常生活中，我们可以通过一些应用练习题来加深对这些概念和定律的理解。
下面，我们将介绍几道与热平衡和热力学第五定律相关的应用练习题。
练习题1：热平衡假设有一个绝热容器，内部分为两个相等的部分，分别是A和B。
A部分的初始温度为100°C，B部分的初始温度为0°C。
现将两个部分连接起来，使得热量可以通过导热进行传递。
根据热平衡定律，当两部分达到热平衡时，它们的最终温度应该是多少？解析：根据热平衡定律，当两个物体达到热平衡时，它们之间的温度差为0。
因此，A和B部分最终的温度应该是相等的。
假设最终温度为T，根据导热传递的原理，热量会从高温区流向低温区，直到两部分的温度相等。
根据热平衡定律，A部分和B部分的热量交换相等。
假设容器的导热系数为k，A部分的热容为C_A，B部分的热容为C_B。
根据热力学定律，热量的传递过程中，A部分的温度变化为：ΔQ_A = k * A * (T - 100)其中ΔQ_A表示A部分传递的热量，A表示A部分的表面积。
同样地，B部分的温度变化为：ΔQ_B = k * A * (T - 0)因为A和B部分的热量交换相等，所以有：ΔQ_A = ΔQ_Bk * A * (T - 100) = k * A * (T - 0)化简后可得：T = (C_A * 100 + C_B * 0) / (C_A + C_B)因为A部分和B部分是相等的，所以C_A = C_B。
最终可得：T = (100 + 0) / 2 = 50°C因此，在达到热平衡时，A和B部分的最终温度都是50°C。
练习题2：热力学第五定律热力学第五定律表明，在绝对零度（-273.15°C）下，所有物质的熵都趋近于零。
根据这一定律，回答以下问题。
问题1：如果将一块金属材料从高温环境（500°C）放到低温环境（-100°C），金属材料的熵会如何变化？解析：根据热力学第五定律，在绝对零度下，物质的熵趋向于零。
热平衡方程题
热平衡方程题
（原创版）
目录
1.热平衡方程题的概念和背景
2.热平衡方程题的求解方法
3.热平衡方程题的应用实例
4.总结
正文
一、热平衡方程题的概念和背景
热平衡方程题是热力学中一个重要的问题，主要研究在热力学系统中，各个物体间热量传递的过程和规律。
热平衡方程题涉及的知识点主要包括热力学第一定律、热力学第二定律以及热力学平衡的概念等。
二、热平衡方程题的求解方法
在解决热平衡方程题时，一般采用以下步骤：
1.确定研究对象和系统，分析各个物体之间的热传递过程。
2.根据热力学第一定律，列出各个物体的热平衡方程。
3.根据热力学第二定律，分析各个物体间的热量传递方向和热量转换的效率。
4.结合已知条件，解出各个物体的温度、热量等物理量。
三、热平衡方程题的应用实例
热平衡方程题在实际工程和生活中有广泛的应用，例如：
1.空调系统的设计和优化，需要根据热平衡方程题来分析空调的制冷和制热效果。
2.热力发电厂的设计和运行，需要根据热平衡方程题来分析发电厂的热效率和能源利用率。
3.建筑物的保温设计，需要根据热平衡方程题来分析建筑物的热量损失和热量收益。
四、总结
热平衡方程题是热力学中一个重要的问题，涉及到物体间热量传递的规律和方法。
热平衡和热力学第七定律的应用练习题
热平衡和热力学第七定律的应用练习题热平衡和热力学第七定律是热力学领域中重要的概念和原理，它们在解决热力学问题和分析热平衡系统中起着关键的作用。
在本文中，我们将通过一系列应用练习题来巩固和加深对热平衡和热力学第七定律的理解。
练习题1：热平衡的定义与判断1. 已知一个封闭系统中有两个物体A和B，物体A的温度为100℃，物体B的温度为50℃，请判断该封闭系统是否达到了热平衡状态。
解答：根据热平衡的定义，当封闭系统中各部分之间没有净热传递时，系统处于热平衡状态。
在本题中，由于物体A的温度高于物体B，根据热传导的规律，热量会从物体A传递到物体B，直到两个物体的温度相等才会停止。
因此，在这种情况下，该封闭系统并未达到热平衡状态。
练习题2：热平衡的实际应用2. 设想一个具有两个相连的储罐，储罐A中装有1000g的水，其温度为80℃，储罐B中装有200g的水，其温度为30℃。
当两储罐之间的阀门打开时，水会自由流动。
请问当两储罐温度达到一致时，各储罐中水的最终温度是多少？解答：在本题中，当阀门打开后，储罐A中的热量将会向储罐B传递，直到两者温度达到一致。
根据热平衡的定律，热量的传递使得整个系统达到热平衡。
根据热力学中热量传递量的公式：m₁C₁ΔT₁ + m₂C₂ΔT₂ = 0其中m₁、m₂为两个储罐中水的质量，C₁、C₂为其比热容，ΔT₁、ΔT₂为水的温度变化。
代入已知数据，得到：1000g × C₁ × (T - 80℃) + 200g × C₂ × (T - 30℃) = 0解方程可得温度T为56.67℃。
因此，当两储罐温度达到一致时，各储罐中水的最终温度为56.67℃。
练习题3：热力学第七定律的应用3. 有一个由不同物质构成的混合体系，其中物质A的温度为40℃，物质B的温度为60℃。
根据热力学第七定律的应用，该混合体系能否达到热平衡状态？解答：根据热力学第七定律，当一个物质与一个热平衡系统接触时，它将与该系统达到热平衡。
26 状态方程_热力学第一定律_等值过程
习题 二十六 状态方程 热力学第一定律 等值过程一.选择题1. 如图1所示，一定量的理想气体，由平衡状态A 变到平衡状态B ( p A = p B ) ，则无论经过的是什么过程，系统经历的过程净量必 （ B ）(A) 对外作正功. (B) 内能增加. (C) 从外界吸热. (D) 向外界放热.提示：1）在 p-V 图中，越往右上方去的等温线对应的温度越高，故有T B > T A ，0V E C T ν∆=∆>，B 对；2）设想一过程，由状态A 先等压膨胀（过状态B ），再等体升温，再等压压缩至体积V B ，最后再等体降温至状态B ，则此过程中功可为正、负和零。
A 错；3）Q E W =∆+，0E ∆>，W 可能为正、负和绝对值超过E ∆的负数。
C 、D 错。
2. 1mol 理想气体从p －V 图上初态a 分别经历如图2所示的(1)或(2)过程到达末态b .已知T a <T b ,则这两过程中气体吸收的热量Q 1和Q 2的关系是 （ A ） (A) Q 1 > Q 2 > 0 .(B) Q 2> Q 1 > 0 .(C) Q 2 < Q 1 <0 .(D) Q 1 < Q 2 < 0 .(E) Q 1 = Q 2 > 0 .提示：1）0T ∆>，210V V W pdV =>⎰2）0V Q E W C T W ν=∆+=∆+> 3）22111122V V V V W p dV p dV W =>=⎰⎰3. 如图3所示的三个过程中，a →c 为等温过程，则有 （ B ）(A) a →b 过程 ∆E <0,a →d 过程 ∆E <0. (B) a →b 过程 ∆E >0,a →d 过程 ∆E <0. (C) a →b 过程 ∆E <0, a →d 过程 ∆E >0. (D) a →b 过程 ∆E >0, a →d 过程 ∆E >0.提示：T b > T c > T d ，V E C T ν∆=∆··OA B Vp图1V pO 图2ab (1) (2) ab cdVp O图34. 如图4所示,Oa ,Ob 为一定质量的理想气体的两条等容线,若气体由状态A 等压地变化到状态B ,则在此过程中有 （ C ）(A) W=0 ,Q >0,∆E >0. (B) W<0, Q >0 ,∆E <0. (C) W>0 ,Q >0 ,∆E >0. (D) W=0 ,Q <0 ,∆E <0.提示：1）pV RT ν=，p R T V ν=，p T为直线的斜率，且斜率越大，体积越小，V A < V B 。
热学-第一章 习题 热力学系统的平衡态及状态方程
热学：（10学时，29题）第一章热力学系统的平衡态及状态方程1.在标准状态下，容积为10m×10m×3m的房间内空气的质量为多少千克？（空气的平均摩尔质量是29×10−3kg/mol）2.截面积为S的粗细均匀的U形管，其中储有水银，高度如图所示。
今将U形管的右侧与大气相通，左侧上端封闭，其中空气柱的温度为300K。
若要使空气柱长度变为60cm，需加热到多少K？已知大气压强保持为75cmHg。
3.在矿井入风巷道的某一截面处空气的压强p=0.9×105Pa，温度t=17℃，流速v=5m/s，该处截面积S=8m2，问每秒钟流经该处的空气的质量为多少千克？（已知空气的平均摩尔质量是28.9×10−3kg/mol）4.一篮球在室温为0℃时打入空气，使其达到1.5atm，试计算：(1)赛球时，篮球温度升高到30℃，这时球内的压强有多大？(2) 在球赛过程中，球被扎破了一个小洞，开始漏气，问当球赛结束后，篮球恢复到室温时，球内剩下的空气是原有空气的百分之几？（篮球体积不变，室内外均为1atm）5.深海潜水员要在四周都是水的压力下呼吸空气，因为在0.2MPa的分压强下的氧气是有毒的所以在一定的水深以下必须使用特殊的气体混合物。
已知海水的密度为ρ=1.025×103kg/m3，试问：(1)按照含氧21%的体积百分比计算，在什么深度下空气中氧的分压强等于0.2MPa？(2)在深水作业中使用含3%的氧和97%的氮（体积百分比）的气体混合物，在水深200m时，这种气体混合物中氧的分压强是多少？6.近代物理学中常用电子伏（eV）作为能量单位，试问在多高温度下分子的平均平动动能为1eV？1K温度的热运动平均能量相当于多少电子伏？第2题7.质量为50.0g，温度为18.0℃的氮气装在容积为10.0L的封闭容器内，容器以v=200m/s的速度做匀速直线运动。
若容器突然停止，定向运动的动能全部转化为分子热运动的动能，则平衡后氦气的温度和压强将各增大多少？8.用范德瓦尔斯方程计算密闭于容器内质量M=0.8kg的O2的压强。
热平衡方程题
热平衡方程题引言热平衡方程是热力学中一个重要的概念，用于描述系统在热平衡状态下的能量交换。
它是基于能量守恒定律和熵增加原理推导出来的，并在工程学、物理学、化学等领域有广泛应用。
本文将介绍热平衡方程的基本概念、推导过程以及一些典型的应用实例。
1. 热平衡方程的基本概念热平衡方程描述了一个系统在热平衡状态下的能量交换情况。
在一个封闭系统中，如果系统与外界没有任何物质和能量交换，那么系统内部各个部分之间的温度将会趋于一致，达到热平衡状态。
根据能量守恒定律，系统内部各个部分之间的能量转移可以通过传导、对流和辐射三种方式进行。
传导是指由于温度差引起的分子或电子运动传递能量；对流是指由于流体或气体的运动带走或带来能量；辐射是指通过电磁波辐射来传递能量。
根据熵增加原理，系统内部的能量转移会使系统的熵增加。
熵是描述系统无序程度的物理量，它与能量转移过程中产生的不可逆性有关。
在热平衡状态下，系统内部各个部分之间的能量转移是无序的，因此系统的熵不会发生变化。
综上所述，可以得到热平衡方程的基本表达式：∑Q=0其中，∑Q表示系统内部各个部分之间的能量转移总和。
在热平衡状态下，这个总和必须等于零。
2. 热平衡方程的推导过程为了推导出热平衡方程，我们需要借助一些基本的热力学定律和关系。
首先，根据能量守恒定律，在一个封闭系统中，能量不能被创造或消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。
因此，在任意一个小区域内，能量转移可以通过传导、对流和辐射三种方式进行。
其次，在一个封闭系统中，在没有外界物体交换物质和能量的情况下，可以假设该封闭系统是一个孤立系统。
在孤立系统中，由于没有外界物体与之交换，系统内部的能量转移只能在系统内部进行。
最后，根据熵增加原理，在一个封闭系统中，系统的熵不会减少，只能增加或保持不变。
在热平衡状态下，系统内部各个部分之间的能量转移是无序的，因此系统的熵不会发生变化。
综合以上几点，可以得到热平衡方程的推导过程如下：1.假设封闭系统中有n个小区域，每个小区域之间存在能量转移。
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6
§1-5.状态方程的一般讨论
一般是不独立的
一.状态方程的基本概念
V,P,T是常见的描述系统宏观状态及性质的状态参量
平衡态热力学系统状态参量之间的函数关系：
f ( p,V ,T ) 0 —热力学系统状态方程,简称状态方程
态函数：可由独立变化的状态参量完全确定的状态 参量或其他物理量. 如
p p(V ,T ), V V (T , p), T T( p,V )
p-V-T三维曲面, 不便观察分析. 通常投影成p-V图, pT图，V-T图。
7
二.描述物质状态变化性质的物理量
根据测量的可行性，引入如下物理量描述热力学系 统状态变化的基本性质.
(1)体膨胀系数:
lim 1 T 0V
V T
3. 根据系统组成的均匀性：单相系统；复相系统
二.状态量与过程量
• 用来确定系统状态的物理量,称为系统的状态(参)量。 系统的状态参量：体积(V);压强(p);温度(T) 电磁学基本物理量(如P、M)；
• 如果物理量受到系统达到某一状态前的过程影响， (随不同过程而异)，则是过程量。如A，Q等
4
§1-3.平衡态的概念
i i
i
i
10
混合气体的总压强等于各气体的分压强之和。
即 p pi ——Dalton分压定律 i
i
Mi
i
1
2
n
——混合气体总摩尔数
理想气体状态方程 pV RT M RT
另外，混合气体各组分具有相同的压强，
pV RT 依然成立。
V V1 V2 Vn
11
2.理想气体的压强公式
(A) 3 p1． (C) 5 p1．
(B) 4 p1． (D) 6 p1．
［ D］
15
2、 两瓶不同种类的理想气体，它们的温度 和压强都相同，但体积不同，则单位体积内 的气体分子数n，单位体积内的气体分子的总
一切宏观物体都是由大量分子组成的， 斥力
分子都在永不停息地作无序热运动，
分子之间有相互作用的分子力。
r0
r
三.分子之间存在相互作用
引力
(分子力与分子间距离的关系)
3
§1-2.热力学系统及其状态参量 一.热力学系统的分类
1. 根据系统与外界的关系：开放系统；封闭系统；孤 立系统；绝热系统
2. 根据系统的组成成分：单元系统；多元系统
9
二.理想气体状态方程
气体系统处于平衡态时，可用P、V、T之间的函数关 系表示，称为状态方程． T f ( p,V )
压强不太大，温度不太低时，气体遵从理想气体状 态方程(Clapeyron方程):
pV RT M RT
混合气体时：p pi , M Mi
i
i
表观摩尔质量: M Mi M
一.平衡态 在没有外界影响的情况下，系统各部分的
宏观性质在长时间内不发生变化的状态。
二.平衡态的性质
• 不受外界影响的系统必达到平衡(状)态； • 系统的宏观状态参量不随时间改变; • 系统内微观的热运动达到最无序的状态.
三.系统间的热平衡
若两系统发生热接触后能继续处于原来的平衡态而不 发生变化, 则称这两个系统处于热平衡.
5
§1-4.温度与温标
温度： 与分子热运动的剧烈程度有关的物理量。 宏观上：物体的冷热程度； 微观上：反映物质内部分子运动剧烈程度；
一.热力学第零定律(温度相同的判定原则)
设A系统和B系统、B系统和C系统分别热平衡， 则A系统和C系统一定热平衡。
二. 温标
• 温标：温度(高低的数值标定)的数值表示方法。
• 是统计规律, 只能用于大量分子构成的系统。
• 温度相同而种类不同(不同)的理想气体分子
都具有相同的平均平动动能.
14
1、在一密闭容器中，储有A、B、C三种理想 气体，处于平衡状态．A种气体的分子数密度 为n1，它产生的压强为p1，B种气体的分子数 密度为2n1，C种气体的分子数密度为3 n1，则 混合气体的压强p为
1
主要内容
§1-1. 物质结构的基本图像 §1-2.热力学系统及其状态参量 §1-3.平衡态的概念 §1-4.温度与温标 §1-5.状态方程的一般讨论 §1-6.气体的状态方程
2
§1-1. 物质结构的基本图像
一.物质由分子、原子等微观粒子组成，微 观粒子之间存在一定的空隙；
二.物质分子处于永不停顿的无规则状态运 动；分子运动论的基本概念:
p
1 V
V T
p
(2)等温压缩系数:
lim
p0
1 V
V p
T
1 V
V p
T
(3)等体压强系数:
lim
T 0
1 p
p T
V
1 p
p
T
V
可以证明： p
即 , , 中只有两个可以独立变化。
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§1-6. 气体的状态方程 一.理想气体
理想模型，宏观特征： 严格遵守Bolye定律、Charles定律、Gay-Lussac 定律，且其压强温度系数和体膨胀系数严格相等。 或：严格遵守Clapeyron方程的气体 实际气体多数情况下可近似为理想气体， 温度越高、压强越低，近似越好
气体的压强：是大量气体分子碰撞器壁的平均效果
=系如单统图位:,时(nvn一间111,,个v内n2n2,质大,2量量,,vnmi气,i),、体压速n分强度子公N为对式/vV于i推的导单分:位子面与积V器壁v的i 冲量x .
面元ds碰撞中给ds的冲量为 2mix(ix 0)
ds
d的t时速dt间度时内为间与内v i面的v i分元分子d子s相对数碰d：s的ni d冲s量ix d为t
x
vi
ds
2mix nidsixdt 2mnii2xdsdt
Fdt pdsdt
vixdt
12
p 2m ni i2x ix 0
mnii2x nm
niV
2 ix
nV
nm
2 x
p 1 2
3
令 m 2 2 表示分子平均平动动能
理想气体压强公式： p 2 n
3 检验:
• 压强公式+ 速率分布律 理想气体状态方程 • 道尔顿分压定律：p p1 p2
13
3. 温度的本质
由理想气体状态方程 pV RT ，其压强可表为
p
V
RT
N
V
A
k
BT
nkBT , 与
p
2 n
3
比较，得
（即气体分子平均动能与温度的关系）
3 2
k
BT
或T 2
3kB
其中R=NAkB, n=νNA/V
微观: 温度只与气体分子的平均平动动能有关.
或：温度表征物体内部分子无序运动的剧烈程度。