第5章热力学基础剖析
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第五章化学热力学基础
状态 （II）
U1
U2
U2 = U1 + Q + W
热力学第一定律数学表达式：
ΔU = U2 – U1 = Q + W （封闭体系） ●热力学第一定律： 能量具有不同的形式， 它们之间可以相互转化和传递，而且在转化 和传递过程中，能量的总值不变。
8
● Q与W的正负号：
体系从环境吸热，Q取＋；体系向环境放热，Q取－ 环境对体系做功，W取＋；体系对环境做功，W取－
第五章 化学热力学基础
•热力学：研究体系状态变化时能量相互转换规律的科 学。 其基础是 热力学第一定律 （主要基础）
热力学第二定律 热力学第三定律 •化学热力学：将热力学原理和方法用于研究化学现象 以及与化学有关的物理现象。 •主要研究内容 化学反应进行的方向 化学反应进行的限度 化学反应的热效应
1
MnO(s) + CO(g) = Mn(s) + CO2(g)的反应热rHm。
解：
(1) Mn(s) + 1/2 O2(g) = MnO(s) rH1 = fHm(MnO)
(2) C(s) + 1/2 O2(g) = CO(g) rH2 = fHm(CO)
(3) C(s) + O2(g) = CO2(g)
§5.1 热力学第一定律
一、基本概念与术语
1、体系与环境
• 体系（系统）：被划分出来作为研究对象的那 部分物质或空间。
• 环境：体系之外并与体系密切相关的其余部分。 体系可分为：• 敞开体系——体系与源自境之间既有物质交换又 有能量交换；
• 封闭体系——体系与环境之间没有物质交换只 有能量交换；
• 孤立体系——体系与环境之间既没有物质交换 也没有能量交换。
第5章 化学热力学基础
△fGm /kJ· mol-1
CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g) -1128.8 -604.0 -394.36
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
△rGm（298K）=[-604.0+（-394.36）]-（-1128.8）
=130.44 kJ· mol-1 > 0 此条件下反应不能自发进行。
求温度 T 时的△rGm
通常的化学反应都是在封闭系统中发生的。
二、物质的量——基本物理量
• 物质的量：符号n，单位：摩尔（mol）
• 摩尔体积：Vm，单位：m3· mol-1或L· mol-1 适用于气体、固体和液体
• 物质的量分数 ：符号xi
ni xi n总
xj 1
三、浓度
1. 物质的量浓度：每升溶液中溶质B的物 质的量。符号：c，单位：mol· L-1或 mol· dm-3
1. 标准熵
• 在0K时任何完整晶体中的原子或分子只有一中排列形式，其 熵值为零。 • 各种物质在标准状态下的摩尔熵值，简称标准熵。用 Sm表 示，单位： J· mol-1· K-1
2. 估算熵值大小：
•同一物质Sm（g）> Sm（l）> Sm（s） •混合物或溶液的熵值一般大于纯物质的熵值。
现在的写法
注意： • 反应物、产物要配平 • 标明物质的状态 • 反应的焓变（热变化），是指“1 mol 反应”， 与反 应式的写法有关。 2C(石墨) + 2O2(g) = 2CO2(g) = - 787 kJ/mol
三、熵（S）
• 描述系统混乱程度的状态函数叫熵。 符号：S 单位：J· mol-1· K-1 • 熵具有加和性，系统的熵值越大，系统 的混乱度越大； • 可以认为化学反应自发方向趋向于熵值 的增加。（孤立系统，如理想气体向真 空膨胀。）
CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g) -1128.8 -604.0 -394.36
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
△rGm（298K）=[-604.0+（-394.36）]-（-1128.8）
=130.44 kJ· mol-1 > 0 此条件下反应不能自发进行。
求温度 T 时的△rGm
通常的化学反应都是在封闭系统中发生的。
二、物质的量——基本物理量
• 物质的量：符号n，单位：摩尔（mol）
• 摩尔体积：Vm，单位：m3· mol-1或L· mol-1 适用于气体、固体和液体
• 物质的量分数 ：符号xi
ni xi n总
xj 1
三、浓度
1. 物质的量浓度：每升溶液中溶质B的物 质的量。符号：c，单位：mol· L-1或 mol· dm-3
1. 标准熵
• 在0K时任何完整晶体中的原子或分子只有一中排列形式，其 熵值为零。 • 各种物质在标准状态下的摩尔熵值，简称标准熵。用 Sm表 示，单位： J· mol-1· K-1
2. 估算熵值大小：
•同一物质Sm（g）> Sm（l）> Sm（s） •混合物或溶液的熵值一般大于纯物质的熵值。
现在的写法
注意： • 反应物、产物要配平 • 标明物质的状态 • 反应的焓变（热变化），是指“1 mol 反应”， 与反 应式的写法有关。 2C(石墨) + 2O2(g) = 2CO2(g) = - 787 kJ/mol
三、熵（S）
• 描述系统混乱程度的状态函数叫熵。 符号：S 单位：J· mol-1· K-1 • 熵具有加和性，系统的熵值越大，系统 的混乱度越大； • 可以认为化学反应自发方向趋向于熵值 的增加。（孤立系统，如理想气体向真 空膨胀。）
第五章.化学热力学基础
5-2 基本概念
5-2-1、 体系和环境 、
体系 我们研究的对象，称为体系。 环境 体系以外的其它部分，称为环境。 例如，我们研究杯子中的水，则水是体系。 水 面上的空气，杯子皆为环境。当然，桌子，房 屋，地球，太阳等也都是环境。但我们着眼于和体 系密切相关的环境，即水面上பைடு நூலகம்空气和杯子等。
又如，若以 N2 和 O2 混合气体中的 O2 作为体系，则 N2 是环境，容器也是环境。 界面 体系和环境之间有时有明确的界面，如水 体系和环境之间有时有明确的界面， 和杯子；有时又无明确的界面，如 N2 和 O2 之 和杯子；有时又无明确的界面， 间。此时，可以设计一个假想的界面，从分体积 此时，可以设计一个假想的界面， 的概念出发， 以内是体系，以外是环境。 的概念出发，认为 VO 以内是体系，以外是环境。 体系和环境放在一起，在热力学上称为宇宙。 宇宙 体系和环境放在一起，在热力学上称为宇宙。
生成热 （1）生成热的定义：某温度下, 由处于标准态的各种 元素的指定单质, 生成标准态的 1 mol 某物质时的热效 应, 叫做该物质的标准摩尔生成热。 简称标准生成热 (或生成热)， 用符号∆fHmθ表示。处于标准状态下的各 元素的最稳定单质的∆fHmθ=0。 （2）标准状态：固体或液体纯相，其标准状态是Xi=1 （摩尔分数）；溶液中的物质A，其标准状态是 mA=1mol·kg-1；气相物质，其标准状态是 pi=1.013×105Pa。 （3）标准生成热的应用 ∆rHmθ=Σνi∆fHmθ（生成物） -Σνi∆fHmθ（反应物）
第5章 章 化学热力学基础
主要内容
1 热力学术语和基本概念 2 热化学 3 焓和焓变 4 熵和熵变 5 自由能——反应自发性的判据
重难点: 重难点 熵变、焓变、自由能、反应自发性判据
第五章 热力学第一定律、第二定律
Q=A
V2 p1 = p1V1 ln = p 2V 2 ln V1 p2
吸热全部用于对外做功
3） 摩尔热容 ）
由
Q = A:
M
V2 CT ∆T = RT ln µ µ V1
M
∆T = 0
4. 绝热过程
CT = ∞
绝热材料 如气体自由膨胀） 快速进行 （如气体自由膨胀）
特点： dQ=0 特点：
1） 过程方程 ） 热力学第一定律 条件
驰豫时间 < 10 −4 s
3. 相平面
相图 相空间
相平面、 以状态参量为坐标变量 —— 相平面、 平衡态——对应相图中的点 对应相图中的点 平衡态 平衡过程——对应相图中的线 对应相图中的线 平衡过程 例： 等温、等压、 等温、等压、等体过程的相图
三、系统内能 热力学主要研究系统能量转换规律 1.系统内能 E 系统内能 广义： 广义： 系统内所有粒子各种能量总和 平动、转动、振动能量、化学能、原子能、核能... 平动、转动、振动能量、化学能、原子能、核能 不包括系统整体机械能 狭义： 狭义：所有分子热运动能量和分子间相互作用势能 例：实际气体 理想气体
dQ=dE+pdV
M i dQ = RdT + pdV µ 2
2. 物理意义： 物理意义： 涉及热运动和机械运动的能量转换及守恒定律。 涉及热运动和机械运动的能量转换及守恒定律。 3.又一表述： 3.又一表述： 又一表述 第一类永动机是不可能制成的 第一类永动机：系统不断经历状态变化后回到初态， 第一类永动机：系统不断经历状态变化后回到初态， 不消耗内能，不从外界吸热， 不消耗内能，不从外界吸热，只对外做功 即：
v r dA = F ⋅ dl = psdl = pdV
大学物理上册（第五版）重点总结归纳及试题详解第五章热力学基础
⼤学物理上册（第五版）重点总结归纳及试题详解第五章热⼒学基础第五章热⼒学基础⼀、基本要求1．掌握功、热量、内能的概念，理解准静态过程。
2．掌握热⼒学第⼀定律，能分析、计算理想⽓体等值过程和绝热过程中功、热量、内能的改变量。
3．掌握循环过程和卡诺循环等简单循环效率的计算。
4．了解可逆过程和不可逆过程。
5．理解热⼒学第⼆定律及其统计意义，了解熵的玻⽿兹曼表达式及其微观意义。
⼆、基本内容1. 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。
2. 体积功pdV dA = ?=21V V pdV A功是过程量。
3. 热量系统和外界之间或两个物体之间由于温度不同⽽交换的热运动能量。
热量也是过程量。
4. 理想⽓体的内能2iE RT ν=式中ν为⽓体物质的量，R 为摩尔⽓体常量。
内能是状态量，与热⼒学过程⽆关。
5. 热容定体摩尔热容 R i dT dQ C V m V 2)(,== 定压摩尔热容 R i dT dQ C p mp 22)(,+== 迈耶公式 R C C m V m p +=,, ⽐热容⽐ ,,2p m V mC i C iγ+==6．热⼒学第⼀定律A E Q +?=dA dE dQ +=（微分形式）7．理想⽓体热⼒学过程主要公式（1）等体过程体积不变的过程，其特征是体积V =常量。
过程⽅程： =-1PT 常量系统对外做功： 0V A =系统吸收的热量：()(),21212V V m iQ vC T T v R T T =-=-系统内能的增量：()212V iE Q v R T T ?==-（2）等压过程压强不变的过程，其特征是压强P =常量。
过程⽅程： =-1VT 常量系统对外做功：()()212121V P V A PdV P V V vR T T ==-=-?系统吸收的热量： (),2112P P m i Q vC T v R T T ??=?=+-系统内能的增量： ()212iE v R T T ?=-（3）等温过程温度不变的过程，其特征是温度T =常量。
工程热力学第5章 火用分析基础
(4) 不同形态的能量或物质，处于不同状态时， An 和 Ex 比例不同
(5) 引入 火用 参数的意义：
☆ 为评价能量的 “量” 和 “质” 提供了一个统一尺度；
☆ 形成了热系统火用平衡分析法，比能量平衡法更科学、更合理
§5.2 火用 值的计算
§5.2.2 热量 火用 和冷量 火用 1、热量 火用
§5.3 火用效率
1、定义：
ex
实际利用火用 的值 所能提供火用 的值
2、与热效率的关系：
热力循环： exQ
W E xQ
Q Q
W Q
热效率：
T
W Q
热量火用： ExQ(1TT0)Q
1
E xQ
exQ
Q
ExQ Q
(1T0 T
)
c
t c
作业
P131：思考题 1~5 P131：习题：1、2
习题3： P39 第11题 求同时存在温差和摩擦情况下的： （1）各温度下热量的火用值； （2）各不可逆过程的熵产和火用损失； （3）总熵产和总火用损失。
S
பைடு நூலகம்
（1）热量 火用取决于： Q 、T、T0
S
（2）热量 火用 为过程量
（3）热量 火无 除与环境温度有关外，还与S有关。
（4）热量 火用的正、负号与Q相同：吸热，系统获得了火用
例1 热量火用 值计算
空气冷却器将200℃的空气定压冷却到40℃，问：每 kg空气放出的热量最多能做多少功？（环境温度为 25℃, 空气Cp=1.004kJ/kg K为定值，）
第五章 分析基础
§5.1
热一律：揭示能量转换中的数量守恒关系
热二律：各种能量不但有“量”的差别，还有“质”的差别.
热力学5章-能量分析
mA和mB分别为流体A和流体B 的质量流量
管路和流体输送
稳态流动模型通常 是一个不错的近似 通过泵得到轴功 位能变化
泵
水
管路和流体输送
u H gz Q W s 2
2
是否存在轴功?
是否和环境交换热量? 位能是否变化? 动能是否变化?
有时存在
通常是 有时变化 通常不变化
Bernoulli 方程
• 第一定律没有说明过程发生的方向，它告诉我们 能量必须守衡。 • 第二定律告诉我们过程发生的方向。
热功之间的转换：功可以全部转变为热，而 热要全部转变为功必须消耗外部的能量。热 和功是不等价的。
热机的热效率
高温热源 TH
W Q1 Q2 Q1 Q1
火力发电厂的热效率大 约为40%
热机
低温热源 TL
卡诺循环
卡诺热机：整个循环为四个步骤：压缩、吸热、膨胀、放热。 整个卡诺循环由两个等温过程和两个等熵过程组成，而且每 一过程均为可逆。 2
T
QH
锅 炉
透 平 3
W S ,Tur
TH TL
1 4
2 3
W S , Pump
1 水泵
冷凝器 4
QL
S T—S图上的卡诺循环
卡诺循环装置图
Carnot定理：所有工作于等温热源和等温冷源之间的热机， 可逆机的效率最大；所有工作于等温热源和等温冷源之间的 可逆机其效率相等，与工作介质无关。卡诺热机的效率：
Wid U T0 S p0 V
可见，非流动过程的理想功仅与体系变化前后的状态及 环境温度T0和压力p0有关，而与具体的变化途径无关。 理想功和可逆功不同：理想功是可逆的有用功，但并 不等于可逆功的全部。
第5章 热力学基础
第五章 热力学基础问题5-1 从增加内能来说，作功和传递热量是等效的。
但又如何理解它们在本质上的差异呢？解 作功和传递热量都可以改变系统的内能，但是二者有本质的区别。
作功是使系统分子的有规则运动转化为另一系统的分子的无规则运动的过程，即机械能或其它能和内能之间的转化过程；传热只能发生在温度不同的两个系统间，或是一个系统中温度不同的两个部分间，它通过分子间的碰撞以及热辐射来完成的，它是将分子的无规则运动，从一个系统（部分）转移到另一个系统（部分），这种转移即系统（部分）间内能转换的过程。
5-2 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？解 能，例如理想气体在等体过程中，气体吸收的热量全部用来增加气体的内能；在等温膨胀过程中，气体吸收的热量全部用于对外作功。
5-3 在一巨大的容器内，储满温度与室温相同的水。
容器底部有一小气泡缓缓上升，逐渐变大，这是什么过程？在气泡上升过程中，气泡内气体是吸热还是放热？解 这是等温膨胀过程，装满水的巨大容器相当于一个恒温热源，气泡中的气体从中吸取热量对外作功。
5-4 有一块1kg 、0C的冰，从40m 的高空落到一个木制的盒中，如果所有的机械能都能转换为冰的内能，这块冰可否全部熔解？（已知1mol 的冰熔解时要吸收36.010J ⨯的热量。
）解 冰块落到盒中所获得的内能为392J E mgh ==，此冰块全部熔解所需要的热量为356.010J =3.310J mQ M=⋅⨯⨯，所以此冰块并不能全部熔解。
5-5 铀原子弹爆炸后约100ms 时，“火球”是半径约为15m 、温度约为5310K ⨯的气体，作为粗略估算，把“火球”的扩大过程，视为空气的绝热膨胀。
试问当“火球”的温度为310K 时，其半径有多大．解 在绝热膨胀过程满足 1VT γ-=常量，对于过程中的两个状态有()()11331122r T r T γγ--=，其中 1.40γ=为空气的摩尔热容比。
10第5章1 热力学基础解析
2020年3月8日
1
5.1 热力学第零定律 温度
5.1.1 热力学第零定律 5.1.2 温度和温标 5.1.3 热力学温标 5.1.4 摄氏温标和华氏温标
2020年3月8日
2
5.1.1 热力学第零定律
（日常生活中） 温度是物体冷热程度的量度。
微观上： 温度是处于热平衡态系统的微观粒子热运动强弱 程度的量度。
Q E E0 W ——热力学第一定律
准静态过程
Q E V2 pdV V1
微小过程 dQ dE dW dE pdV
2020年3月8日
12
Q E2 E1 W E W
第一定律的符号规定
Q
E E2 E1
W
+ 系统吸热 内能增加 系统对外界做功
2
o
1
*B
V
系统从 A 状态变化到 B 状态，可以 采用做功和传热的方法，不管经过 什么过程，只要始末状态确定，做 功和传热之和保持不变 .
QA1B WA1B QA2B WA2B =EB EA
系统从外界吸 系统对外
收的热量
界做功
系统所吸收的热量一部分使系统的热力学能增加，另一 部分用于对外做功．
单值函数。内能的改变只决定于初、末状态而与所经历的过
程无关。
p
A*
2
o
1 *B
V
系统从 A 状态变化到 B 状态，可
以采用做功和传热的方法，不管经 过什么过程，只要始末状态确定， 做功和传热之和保持不变 .
WA1B QA1B WA2B QA2B
2020年3月8日
9
热 量
系统与外界之间由于温度差异而传递的能量叫做热量．
1
5.1 热力学第零定律 温度
5.1.1 热力学第零定律 5.1.2 温度和温标 5.1.3 热力学温标 5.1.4 摄氏温标和华氏温标
2020年3月8日
2
5.1.1 热力学第零定律
（日常生活中） 温度是物体冷热程度的量度。
微观上： 温度是处于热平衡态系统的微观粒子热运动强弱 程度的量度。
Q E E0 W ——热力学第一定律
准静态过程
Q E V2 pdV V1
微小过程 dQ dE dW dE pdV
2020年3月8日
12
Q E2 E1 W E W
第一定律的符号规定
Q
E E2 E1
W
+ 系统吸热 内能增加 系统对外界做功
2
o
1
*B
V
系统从 A 状态变化到 B 状态，可以 采用做功和传热的方法，不管经过 什么过程，只要始末状态确定，做 功和传热之和保持不变 .
QA1B WA1B QA2B WA2B =EB EA
系统从外界吸 系统对外
收的热量
界做功
系统所吸收的热量一部分使系统的热力学能增加，另一 部分用于对外做功．
单值函数。内能的改变只决定于初、末状态而与所经历的过
程无关。
p
A*
2
o
1 *B
V
系统从 A 状态变化到 B 状态，可
以采用做功和传热的方法，不管经 过什么过程，只要始末状态确定， 做功和传热之和保持不变 .
WA1B QA1B WA2B QA2B
2020年3月8日
9
热 量
系统与外界之间由于温度差异而传递的能量叫做热量．
无机化学(人卫版)第五章化学热力学基础
CO 2 (g)
mol △ rHm (2) = -282.98kJ· -1 计算298.15K下，下列反应的反应热：
1 O2 (g) C(s) 2
CO(g) △ rHm (3)
解法一： （利用 △ rHm (1) 由始态 CO2 g 到终态 途径1 的不同 途径）
2
解：利用Hess定律 △ rHm (3) C(s) O (g )
B —物质B的化学计量数
B为物质B的化学计量数，其量纲为一，反应物的
化学计量数为负值，而生成物的化学计量数为正值。
νA=-a， νB=-b， νY=y， νZ=z 。
例： 反应 1/2N2 + 3/2H2 = NH3 化学计量数 B分别为：
(NH3) = 1 ，(N2)= 1/2， (H2) = -3/2
mol △ rHm (298.15K) = -571.66kJ· -1
△ • 化学计量数不同时， rHm 不同。 1 H2(g)+ O2(g) H2O(g) 2 mol △ rHm (298.15K) = -241.82kJ· -1
2.3.3 盖斯（Hess）定律 △ rHm 始态 终态
△ rHm,1 △ rHm,2
结论： aA + bB → yY + zZ
rHm(T)
=Σν B fHm(生成物) +Σ νBfHm(反应物)
= Σν B fHm(B)
§2.4 热力学第二定律
2.4.1 化学反应的自发性
•水从高处流向低处； •热从高温物体传向低温物体；
•铁在潮湿的空气中锈蚀；
•锌置换硫酸铜溶液反应： Zn(s)+Cu2+(aq)
解： 该反应在恒温恒压下进行，所以
热力学第五章6162474页PPT文档
四冲程高速柴油机的理想化
1. 工质
p3 4
定比热理想气体
工质数量不变
2
P-V图p-v图
2’
2. 0—1和1’ —0抵消 开口闭口循环
3. 燃烧外界加热
p0 0
5 1’
1
4. 排气向外界放热
V
5. 多变绝热
6. 不可逆可逆
理想混合加热循环（萨巴德循环）
分析循环吸热量，放热量，热效率和功量
p
3
4
T
4 3
1
2’ 喷柴油
V
2 开始燃烧
2—3 迅速燃烧，近似 V
p↑5~9MPa
四冲程高速柴油机工作过程
3—4 边喷油，边膨胀
p3 4
近似 p 膨胀
t4可达1700~1800℃
2 2’
4 停止喷柴油
5
4—5 多变膨胀
p0
1’
p5=0.3~0.5MPa
0
1
t5500℃
V
5—1’ 开阀排气， V 降压
1’—0 活塞推排气,完成循环
p 3
T
3
2
2
4
4
1
1
v
s
定容加热循环的计算Βιβλιοθήκη 吸热量T3
q1cvT3T2
放热量(取绝对值）
2
4
q2cvT4T1
1
热效率
s
t
wq1q21q21T 4T 1
q1 q1
q1 T 3T 2
定容加热循环的计算
热效率
T
t
1 T4 T3
T1 T2
1
T1
T4 T1
T2
T3 T2
5第五章 热力学基础
第五章
热力学基础
第五章 热力学基础
5-1 热力学第一定律及应用
5-2 循环过程 卡诺循环
5-3 热力学第二定律
教学基本要求
一、理解准静态过程及其图线表示法. 二、理解热力学中功和热量的概念及功、热量和内能的微观意 义，会计算体积功及图示. 会计算理想气体的定压和定体摩 尔热容. 三、掌握热力学第一定律，能分析计算理想气体等体、等压、 等温和绝热过程中的功、热量和内能的改变量.
m i dQV dE RdT M 2
摩尔定容热容: 在体积不变的条件下, 1mol 的理想气体 温度升高（或降低）1K时吸收(或放出) 的热量. 1mol 理想气体 CV ,m
dQV dT
单位
J mol K
1
1
i 由 dQV CV ,mdT RdT 2 i 可得 CV ,m R 2 m 物质的量 为 的理想气体 M
以S表示活塞的面积，p表示气体的压强，dl Fdl pSdl
dW pdV
W
V2
1
p
dV
S
dl
V
pdV
p
1
功的大小等于在p-V图 中曲线下的面积.
3. 准静态微元过程能量关系
p
2
dQ dE pdV
O V dV 1
V2
V
功的图示
p
p1
I
m Q p C p ,m (T2 T1 ) M
( E2 E1 ) p(V2 V1 )
m m CV ,m (T2 T1 ) R(T2 T1 ) M M m (CV ,m R )( T2 T1 ) M
可得 C p,m CV ,m R
热力学基础
第五章 热力学基础
5-1 热力学第一定律及应用
5-2 循环过程 卡诺循环
5-3 热力学第二定律
教学基本要求
一、理解准静态过程及其图线表示法. 二、理解热力学中功和热量的概念及功、热量和内能的微观意 义，会计算体积功及图示. 会计算理想气体的定压和定体摩 尔热容. 三、掌握热力学第一定律，能分析计算理想气体等体、等压、 等温和绝热过程中的功、热量和内能的改变量.
m i dQV dE RdT M 2
摩尔定容热容: 在体积不变的条件下, 1mol 的理想气体 温度升高（或降低）1K时吸收(或放出) 的热量. 1mol 理想气体 CV ,m
dQV dT
单位
J mol K
1
1
i 由 dQV CV ,mdT RdT 2 i 可得 CV ,m R 2 m 物质的量 为 的理想气体 M
以S表示活塞的面积，p表示气体的压强，dl Fdl pSdl
dW pdV
W
V2
1
p
dV
S
dl
V
pdV
p
1
功的大小等于在p-V图 中曲线下的面积.
3. 准静态微元过程能量关系
p
2
dQ dE pdV
O V dV 1
V2
V
功的图示
p
p1
I
m Q p C p ,m (T2 T1 ) M
( E2 E1 ) p(V2 V1 )
m m CV ,m (T2 T1 ) R(T2 T1 ) M M m (CV ,m R )( T2 T1 ) M
可得 C p,m CV ,m R
大学物理上 阴其俊热力学基础剖析
9
*等容摩尔热容CV
CV
dQV dT
dQV dE（dV 0dA PdV 0）
E i RT dE i RdT
2
2
CV
i 2
R
*等压摩尔热容CP
CP
dQP dT
dQP
dE
PdV
i 2
RdT
RdT
CP
i 2
R
R
i
2 2
R
CV R
PV RT d（PV） PdV VdP PdV RdT
开放系统：系Biblioteka 与外界既有能量传递，又有质量传递的系统。
孤立系统：系统与外界既没能量传递，又没质量传递的系统。
封闭系统：系统与外界只有能量传递，没有质量传递的系统。 （a）一般系统：与外界既有功又有热量的传递 （b）透热系统：与外界没有功的交换但有热量的传递 （c）绝热系统：与外界没有热量的传递但有功的交换
4.对于准静态过程热力学第一定律可表达为：
Q E2 E1 PdV
8
7.2 热力学第一定律对理想气体等值过程的应用
7.2.1 摩尔热容
1mol物质升温1开所需的热量
定 义 ：Cmol
dQ dT
m M
摩 尔 物 质 从T1
T2：Q
m M
Cm（ol T2
T1）
Q的大小与过程有关
Cmol的大小也与过程有关
撞来实现的——能量传递的微观形式。
Q cm(T2 T1)
C—物质的比热容
6
实验表明： Q
对系统 A
△E（系统状态发生变化）
在使系统的状态改变上传热和作功具有等效性。
7.1.2 热力学第一定律
Q E2 E1 A
*等容摩尔热容CV
CV
dQV dT
dQV dE（dV 0dA PdV 0）
E i RT dE i RdT
2
2
CV
i 2
R
*等压摩尔热容CP
CP
dQP dT
dQP
dE
PdV
i 2
RdT
RdT
CP
i 2
R
R
i
2 2
R
CV R
PV RT d（PV） PdV VdP PdV RdT
开放系统：系Biblioteka 与外界既有能量传递，又有质量传递的系统。
孤立系统：系统与外界既没能量传递，又没质量传递的系统。
封闭系统：系统与外界只有能量传递，没有质量传递的系统。 （a）一般系统：与外界既有功又有热量的传递 （b）透热系统：与外界没有功的交换但有热量的传递 （c）绝热系统：与外界没有热量的传递但有功的交换
4.对于准静态过程热力学第一定律可表达为：
Q E2 E1 PdV
8
7.2 热力学第一定律对理想气体等值过程的应用
7.2.1 摩尔热容
1mol物质升温1开所需的热量
定 义 ：Cmol
dQ dT
m M
摩 尔 物 质 从T1
T2：Q
m M
Cm（ol T2
T1）
Q的大小与过程有关
Cmol的大小也与过程有关
撞来实现的——能量传递的微观形式。
Q cm(T2 T1)
C—物质的比热容
6
实验表明： Q
对系统 A
△E（系统状态发生变化）
在使系统的状态改变上传热和作功具有等效性。
7.1.2 热力学第一定律
Q E2 E1 A
第5章 热力学(1)
Q E2 E1 W
热力学第一定律数学表达式
实质：包括热现象在内的能量守恒与转换定律
数学表达式中各量值的意义： 第一定律的符号规定
Q
E2 E1
内能增加 内能减少
W
系统对外界做功 外界对系统做功
+
系统吸热 系统放热
§5-2 热力学第一定律
第一类永动机：外界不供给能量而可以不断地对外作功 循环水
adb adb
b
42 208 250J
e a
0 d
V
例1. 如图所示，系统从状态a沿acb变化到状态b ，有334J的热 量传递给系统，而系统对外作的功为126J．
（2）当系统从状态b沿曲 线bea 返回到状态a时，外界对系统
作功 84 J ，问系统是吸热还是放热？传递了多少热量？
Qbea Wbea ( E ) 84 208 p 292J
准静态过程（理想化的过程）
准静态过程 系统状态变化所经历的所有中间状态 都无限接近平衡状态的过程。
各部分压强、温 度等相同
各部分密度、压 强等不同
活塞无限缓慢地压缩 可视为准静态过程
活塞快速地压缩 非准静态过程
准静态过程可以用 p —V 图上的连续曲线表示。
准静态过程（理想化的过程）
1、定义：准静态过程是指在过程中 任意时刻，系统都以一种无限缓慢的、接
过程不同，曲线下面积不同
（可正、可负、可零）
气体在一准静态过程中作功的计算
示功图： p - V 图上过程曲线下的面积
W
V2
p dV
V1
若
dV 0 dW 0
p
dV 0 dW 0 dV 0 dW 0
第五热力学基础
引言 宏观描述方法与微观描述方法
一、热学的研究对象及其特点 热物理学是研究有关物质的热运动以及与热 相联系的各种规律的科学。它与力学、电磁学及 光学一起共同被称为经典物理四大柱石。 宏观物质，由大量微观粒子组成，微观粒子 （例如分子、原子等）都处于永不停息的无规热 运动中。布朗粒子的无规则运动。 正是大量微观粒子的无规热运动，才决定了宏 观物质的热学性质。 热物理学渗透到自然科学各部门，所有与热相 联系的现象都可用热学来研究。
温度的概念较复杂，它的本质与物质分子的热运 动有密切的关系。温度的高低反映分子热运动的激 烈程度。在宏观上，我们可以用温度来表示物体的 冷热程度。温度的数值表示方法叫作温标，常用的 温标有：
（1）热力学温标T，SI制，单位：K(开尔文)
（2）摄氏温标t，单位：º C(度)，规定：纯水的冰点 和沸点温度分别为0º C和100º C。
二、宏观描述方法与微观描述方法
1、宏观描述方法：热力学方法 热力学是热物理学的宏观理论，它从对热现象 的大量的直接观察和实验测量所总结出来的普适的 基本定律出发，应用数学方法，通过逻推理及演绎， 得出有关物质各种宏观性质之间的关系、宏观物理 过程进行的方向和限度等结论。 热力学基本定律是自然界中的普适规律，只要 在数学推理过程中不加上其它假设，这些结论也具 有同样的可靠性与普遍性。 对于任何宏观的物质系统。不管它是天文的、 化学的、生物的……系统，也不管它涉及的是力学 现象、电学现象……只要与热运动有关，总应遵循 热力学规律。
I (P 1 , V! , T 1)
P2
II ( P2 ,V2 , T2 )
V1
O
V2
V
3．热力学第零定律
在不受外界影响的情 况下，只要右图中A和B 同时与C处于热平衡，即 使A和B没有热接触，它 们仍然处于热平衡状态， 称为热力学第定律告诉我们，互为热平衡的物体 之间存在一个相同的特征——它们的温度相同。因 而也称之为热平衡定律。
一、热学的研究对象及其特点 热物理学是研究有关物质的热运动以及与热 相联系的各种规律的科学。它与力学、电磁学及 光学一起共同被称为经典物理四大柱石。 宏观物质，由大量微观粒子组成，微观粒子 （例如分子、原子等）都处于永不停息的无规热 运动中。布朗粒子的无规则运动。 正是大量微观粒子的无规热运动，才决定了宏 观物质的热学性质。 热物理学渗透到自然科学各部门，所有与热相 联系的现象都可用热学来研究。
温度的概念较复杂，它的本质与物质分子的热运 动有密切的关系。温度的高低反映分子热运动的激 烈程度。在宏观上，我们可以用温度来表示物体的 冷热程度。温度的数值表示方法叫作温标，常用的 温标有：
（1）热力学温标T，SI制，单位：K(开尔文)
（2）摄氏温标t，单位：º C(度)，规定：纯水的冰点 和沸点温度分别为0º C和100º C。
二、宏观描述方法与微观描述方法
1、宏观描述方法：热力学方法 热力学是热物理学的宏观理论，它从对热现象 的大量的直接观察和实验测量所总结出来的普适的 基本定律出发，应用数学方法，通过逻推理及演绎， 得出有关物质各种宏观性质之间的关系、宏观物理 过程进行的方向和限度等结论。 热力学基本定律是自然界中的普适规律，只要 在数学推理过程中不加上其它假设，这些结论也具 有同样的可靠性与普遍性。 对于任何宏观的物质系统。不管它是天文的、 化学的、生物的……系统，也不管它涉及的是力学 现象、电学现象……只要与热运动有关，总应遵循 热力学规律。
I (P 1 , V! , T 1)
P2
II ( P2 ,V2 , T2 )
V1
O
V2
V
3．热力学第零定律
在不受外界影响的情 况下，只要右图中A和B 同时与C处于热平衡，即 使A和B没有热接触，它 们仍然处于热平衡状态， 称为热力学第定律告诉我们，互为热平衡的物体 之间存在一个相同的特征——它们的温度相同。因 而也称之为热平衡定律。
工程热力学课件第5章火用分析基础
热力学第一定律的应用
在工程热力学中，热力学第一定律用于分析热力系统中的能量转换和平衡，是火用分析的基础。
火用与热量转换
火用的定义
火用是指一种能量的度量单位，表示能量中可用于有用功的部分。
热量转换与火用的关系
热量转换过程中，火用的变化量等于系统能量的变化量。因此，通过分析热量转换过程中火用的变化 ，可以了解能量的利用效率和损失情况。
通过火用分析，我们可以评估循环的热效率和火用效率，从 而找出提高循环效率的途径。例如，通过改进循环结构、优 化操作参数等方式，可以提高循环的火用效率，从而实现能 源的高效利用和减少能源浪费。
04
火用分析与热力学系统
热力学系统的分类
开口系统
与外界有物质交换的热力学系 统，包括质量流和能量流。
闭口系统
工程热力学课件第5章火用 分析基础
contents
目录
• 火用分析概述 • 火用与热力学第一定律 • 火用与热力学第二定律 • 火用分析与热力学系统 • 火用分析与热力学过程
01
火用分析概述
火用的定义
火用
表示能量品质的一种度量，是能量的 可用部分，是能量中能够转化为有用 功的部分。
火用值
衡量能量品质高低的物理量，其值越 高，能量的品质越高，反之则越低。
提高火用效率的方法
通过改进设备、优化工艺参数、采用先进的热力学循环等方式可以提高火用效率，降低 能量损失，提高能源利用效率。
火用效率与环境温度的关系
环境温度对火用效率有一定影响，不同环境温度下理想过程火用不同，因此需要根据实 际情况进行火用效率的计算和评估。
感谢您的观看
THANKS
节能减排
通过火用分析，可以发现能源利 用中的浪费和排放问题，提出相 应的节能减排措施。
在工程热力学中，热力学第一定律用于分析热力系统中的能量转换和平衡，是火用分析的基础。
火用与热量转换
火用的定义
火用是指一种能量的度量单位，表示能量中可用于有用功的部分。
热量转换与火用的关系
热量转换过程中，火用的变化量等于系统能量的变化量。因此，通过分析热量转换过程中火用的变化 ，可以了解能量的利用效率和损失情况。
通过火用分析，我们可以评估循环的热效率和火用效率，从 而找出提高循环效率的途径。例如，通过改进循环结构、优 化操作参数等方式，可以提高循环的火用效率，从而实现能 源的高效利用和减少能源浪费。
04
火用分析与热力学系统
热力学系统的分类
开口系统
与外界有物质交换的热力学系 统，包括质量流和能量流。
闭口系统
工程热力学课件第5章火用 分析基础
contents
目录
• 火用分析概述 • 火用与热力学第一定律 • 火用与热力学第二定律 • 火用分析与热力学系统 • 火用分析与热力学过程
01
火用分析概述
火用的定义
火用
表示能量品质的一种度量，是能量的 可用部分，是能量中能够转化为有用 功的部分。
火用值
衡量能量品质高低的物理量，其值越 高，能量的品质越高，反之则越低。
提高火用效率的方法
通过改进设备、优化工艺参数、采用先进的热力学循环等方式可以提高火用效率，降低 能量损失，提高能源利用效率。
火用效率与环境温度的关系
环境温度对火用效率有一定影响，不同环境温度下理想过程火用不同，因此需要根据实 际情况进行火用效率的计算和评估。
感谢您的观看
THANKS
节能减排
通过火用分析，可以发现能源利 用中的浪费和排放问题，提出相 应的节能减排措施。
课件：第五章 热力学基础-01
V2
解： A p dV
V1
（直线AB下的面积 A S ）
P(1105 Pa)
A 2
1 O2
B
V (1103m3)
3
A 1 (1 2) 105 (3 2) 103 150 J 2
过程由 A B 膨胀，气体对外作正功 A 0
Beijing Information Science & Technology University
等于
这一过程中功的大小 （注意功的正负） （膨胀或者压缩）
P
P1 1 dA PdV
P2 O V1
2
V2 V
P
P1
1
A V2 PdV V1
P2 O V1
2
V2 V
Beijing Information Science & Technology University
第五章 热力学基础
讨论
等温过程
第五章 热力学基础
讨论
等容过程
等容过程中，系统吸收的热量
全部用于增加气体的内能，气
体不对外界做功。
A0 i
Q E2 E1 2 νR (T2 T1)
i 2
M M mol
R(T2 T1)
注意三个量的特征
恒
温 dV 0
热 源
P
P2
2
P1
1
O
V
Beijing Information Science & Technology University
dQ
2 νRdT
i
νRdT
2
P 1
P
O V1
2
V2 V
气体由状态 1变化到状态 2，温度由T1 变化到T2
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23. 用隔板 M 把用绝热材料包裹的容器分成左、右两个气室， 左室充以理想气体，右室为真空，如图5-12所示。现把隔板 M 抽掉，让左室内的气体扩散到右室，此过程称为绝热自由膨胀 过程。对于理想气体绝热自由膨胀过程，有以下几种说法： (1) 对外不做功； (2) 对外做正功； 00:30 (3) 内能不变； M (4) 内能减小； (5) 熵增加； (6) 熵不变。 图5-12 以上说法中正确的是（ ）。
A. B. C. D. E. F. (1)(2)(3)(4) (2)(3)(4)(5) (3)(4)(5)(6) (1)(2)(4)(5) (1)(3)(5) (2)(4)(6)
投票人数:0
25. 一杯热水，最后冷却到与周围空气的温度 相同，试问水的熵将（ ）。
00:30
A. 增加
B. 不变
C. 减少 D. 不能确定
们各自独立地进行等压膨胀，那么，这三种气体中
对外做的功 A 与系统内能的增量 E 的比值最小的气
体是（ ）。 00:30
A. He
B. O2
C. CH4
D. 无法确定
投票人数:0
7. 理想气体内能增量公式 E νCV ,mT （式中 CV, m 为 摩尔定体热容，（ν为气体的物质的量）（ ）。 00:30
p
00:30
V
2V
V
图5-7
投票人数:0
14. 若经历一过程后，系统回到初态，这样的过程叫做循环过 程。在 p V 图上循环过程为一闭合曲线。对于如图5-8所示 的循环过程，关于气体对外做的功，有以下几种说法： (1) 过程 abc 中，系统对外做正功； 00:30 cda (2) 过程 中，系统对外做负功； (3) 过程 abcda 中，系统不对外做功； (4) 过程 abcda 中，气体对外做的净功在数值上等于闭合曲线 所围的面积。 上述说法中正确的是（ ）。
投票人数:0
）。
00:30
11. 一定量的理想气体经历如图5-5所示的两个过程 从状态a变化到状态c，其中气体在过程abc中吸热 300J，在过程adc中对外做功50J。气体在adc过程中 吸热为（ ）。 p A. 225J 00:30 c B. 250J 2 p0 b C. 275J d p0 a D. 300J
V1 B. RT 空0 ( ) V0 1
V1 C. RT 空0 ln( ) V0 V1 D. RT 空0 1 V0
投票人数:0
00:30
9. 一定量的理想气体经过压缩过程后，体积减少为原 来的一半，这个过程可以是绝热、等温或等压过程， 如图5-4所示。如果要使外界所做的机械功为最大，那 么这个过程应是（ ）。 A. B. C. D. 绝热过程 等温过程 等压过程 绝热过程或等 温过程均可 00:30
p
a
d
a
b
b
d c
00:30
c
V
O
A. B. C. D.
图5-1 效率相等 从高温热源吸收的热量相等 向低温热源放出的热量相等 在每次循环中对外做的净功相等
投票人数:0
3. 根据热力学第二定律可知（ ）。
A. 功可以全部转化为热量，但热 量不能全部转化为功 B. 热量可以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 C. 不可逆过程就是不能向相反方 向进行的过程 D. 一切自发过程都是不可逆的
投票人数:0
A. B. C. D.
(1)(2)(3) (2)(3)(4) (1)(2)(4) (1)(3)(4)
p
b
a
d
O
c
V
投票人数:0
图5-8
15. 在600 K的高温热源和300 K的低温热源间 工作的卡诺热机，其效率为（ ）。
00:30
A. 10 % B. 25 % C. 50 %
D. 75 %
投票人数:0
图5-9
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17. 一卡诺热机，工作物质在温度为127 C 和27C 的 两个热源间工作。在一个循环过程中，工作物质从高 温热源吸热600J，那么它对外做的净功为（ ）。 00:30
A. 128J
B. 150J
C. 472J
D. 600J
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18. 设热源的热力学温度是冷源的热力学温度的n倍， 则在一个卡诺循环过程中，气体将把从热源得到的热 量 Q1 中的（ ）热量传递给冷源。
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4. 在如图5-3所示的 p V 图上有两条曲线 abc 和adc ， 由此可得出以下结论：（ A. 其中一条是绝热线， 另一条是等温线 B. 两个过程中吸收的热 量相同 C. 两个过程中系统对外 做的功相等 D. 两个过程系统内能的 变化相同 ）。 a p b d
o
00:30 c
D. 无法确定
图5-10
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20. 如图5-11所示，当气缸中的活 塞迅速向外移动从而使气体膨胀 时，气体所经历的过程（ ）。 A. 是平衡过程，该过程能用p-V 图上的一条曲线表示 B. 不是平衡过程，但该过程能 用p-V图上的一条曲线表示 C. 不是平衡过程，该过程不能 用p-V 图上的一条曲线表示 D. 是平衡过程，但该过程不能 用p-V图上的一条曲线表示
图5-2
投票人数:0
2. 氦、氮、水蒸气（均视为理想气体）的物质的量相 同，初始状态相同，若使它们在体积不变的情况下吸 收相等的热量，则（ ）。 A. 它们的温度升高相同，压强增 加相同 B. 它们的温度升高相同，压强增 加不相同 C. 它们的温度升高不相同，压强 增加不相同 D. 它们的温度升高不相同，压强 增加相同
00:30
A. nQ1 ；
B. n 1Q1 ；
C. Q1 / n ；
D. n 1Q1 / n。
投票人数:0
19. 如图5-10所示，理想气体卡诺循环过程中两
S1 条绝热线下面的面积分别为 Nhomakorabea和 S 2 ，则（ ）。
00:30
A. S1 > S 2 ； B. S1 = S 2 ； C. S1 < S 2 ；
V
图5-3
投票人数:0
5. 不等质量的氢气和氦气从相同的初态作等压膨胀，
体积均变为原来的2倍，在这一过程中，氢气和氦气对
外做功的比 AH2 : AHe 为（ A. 1:2 B. 1:1 C. 2:1 D. 1:4 ）。 00:30
投票人数:0
6. 分子总数相同的三种理想气体He、O2和CH4，它
A. B. C. D.
(2)(4)(5) (2)(4)(6) (1)(3)(5) (1)(3)(6)
投票人数:0
24. 关于熵有下列几种说法： 00:30 (1) 熵是状态函数，只有对平衡态才有意义； (2) 对任何循环过程，熵变必为零； (3) 孤立系统的任何自发过程只能向熵增加的方向进行； (4) 若系统在变化过程中从外界吸热，则熵增加； (5) 孤立系统的绝热过程是等熵过程； (6) 气体向真空自由膨胀，因为与外界没有热交换，dQ=0， 所以熵不变。 以上说法中正确的是（ ）。
第五章 热力学基础
概念检测题
1. 理想气体进行的下列各种过程，哪些过程可 能发生（ ）。 00:30
A. 等容加热时，内能减少，同时 压强升高 B. 等温压缩时，压强升高，同时 吸热 C. 等压压缩时，内能增加，同时 吸热 D. 绝热压缩时，压强升高，同时 内能增加
投票人数:0
2. 一定量的理想气体，分别进行如图5-1所示的两个卡 诺循环 abcda 和 a bc d a ，若在p-V图上这两个循环过 程曲线所围的面积相等，则这两个循环的（ ）。
投票人数:0
p
图5-11
00:30
21. 不可逆过程是（ ）。
A. 不能反向进行的过程 B. 系统不能恢复到初始状态的 过程 C. 有摩擦存在的过程或者非准 静态的过程 D. 外界有变化的过程
00:30
投票人数:0
22. 关于可逆过程和不可逆过程有以下几种说法： (1)可逆过程一定是平衡过程； 00:30 (2)平衡过程一定是可逆过程； (3)不可逆过程一定找不到另一过程使系统和外界同 时复原； (4)非平衡过程一定是不可逆过程。 以上说法中正确的是（ ）。 A. B. C. D. (1)(2)(3) (2)(3)(4) (1)(3)(4) (1)(2)(3) (4)
00:30
投票人数:0
3.一定量的理想气体，经历某过程后温度升高了。 根据热力学第一定律可断定： (1)该理想气体在此过程中吸收了热量； (2)在此过程中外界对该理想气体做了正功； (3)该理想气体的内能增加了； (4)在此过程中理想气体既从外界吸了热，又对外做 了正功。 以上说法中正确的是（ ）。 00:30 A. B. C. D. (1)(3) (2)(3) (3) (3)(4)
16. 如图5-9所示为两个卡诺热机的循环曲线，一个工作在温 度为 T1 和 T3 的两个热源之间，另一个工作在温度为 T2 和 T3 的两个热源之间，已知 T1 T2 ，且这两个循环曲线所包围的 面积相等。由此可知，（ ）。
00:30
A. 两个热机的效率一定相等 B. 在两个循环中，两个热机从高 温热源吸收的热量一定相等 C. 在两个循环中，两个热机向低 温热源放出的热量一定相等 D. 在两个循环中，两个热机净吸 收的热量一定相等
O
V0
2V0
V
图5-5
投票人数:0
12. 一循环过程abca如图5-6所示，曲线所围面积表
示（
）。
p
a
00:30
b
A. a态到b态过程中所做的功 B. b态到c态过程中所做的功 C. abca循环过程中系统对外界所 做的净功 D. 外界对系统所做的功
c
23. 用隔板 M 把用绝热材料包裹的容器分成左、右两个气室， 左室充以理想气体，右室为真空，如图5-12所示。现把隔板 M 抽掉，让左室内的气体扩散到右室，此过程称为绝热自由膨胀 过程。对于理想气体绝热自由膨胀过程，有以下几种说法： (1) 对外不做功； (2) 对外做正功； 00:30 (3) 内能不变； M (4) 内能减小； (5) 熵增加； (6) 熵不变。 图5-12 以上说法中正确的是（ ）。
A. B. C. D. E. F. (1)(2)(3)(4) (2)(3)(4)(5) (3)(4)(5)(6) (1)(2)(4)(5) (1)(3)(5) (2)(4)(6)
投票人数:0
25. 一杯热水，最后冷却到与周围空气的温度 相同，试问水的熵将（ ）。
00:30
A. 增加
B. 不变
C. 减少 D. 不能确定
们各自独立地进行等压膨胀，那么，这三种气体中
对外做的功 A 与系统内能的增量 E 的比值最小的气
体是（ ）。 00:30
A. He
B. O2
C. CH4
D. 无法确定
投票人数:0
7. 理想气体内能增量公式 E νCV ,mT （式中 CV, m 为 摩尔定体热容，（ν为气体的物质的量）（ ）。 00:30
p
00:30
V
2V
V
图5-7
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14. 若经历一过程后，系统回到初态，这样的过程叫做循环过 程。在 p V 图上循环过程为一闭合曲线。对于如图5-8所示 的循环过程，关于气体对外做的功，有以下几种说法： (1) 过程 abc 中，系统对外做正功； 00:30 cda (2) 过程 中，系统对外做负功； (3) 过程 abcda 中，系统不对外做功； (4) 过程 abcda 中，气体对外做的净功在数值上等于闭合曲线 所围的面积。 上述说法中正确的是（ ）。
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）。
00:30
11. 一定量的理想气体经历如图5-5所示的两个过程 从状态a变化到状态c，其中气体在过程abc中吸热 300J，在过程adc中对外做功50J。气体在adc过程中 吸热为（ ）。 p A. 225J 00:30 c B. 250J 2 p0 b C. 275J d p0 a D. 300J
V1 B. RT 空0 ( ) V0 1
V1 C. RT 空0 ln( ) V0 V1 D. RT 空0 1 V0
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00:30
9. 一定量的理想气体经过压缩过程后，体积减少为原 来的一半，这个过程可以是绝热、等温或等压过程， 如图5-4所示。如果要使外界所做的机械功为最大，那 么这个过程应是（ ）。 A. B. C. D. 绝热过程 等温过程 等压过程 绝热过程或等 温过程均可 00:30
p
a
d
a
b
b
d c
00:30
c
V
O
A. B. C. D.
图5-1 效率相等 从高温热源吸收的热量相等 向低温热源放出的热量相等 在每次循环中对外做的净功相等
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3. 根据热力学第二定律可知（ ）。
A. 功可以全部转化为热量，但热 量不能全部转化为功 B. 热量可以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 C. 不可逆过程就是不能向相反方 向进行的过程 D. 一切自发过程都是不可逆的
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A. B. C. D.
(1)(2)(3) (2)(3)(4) (1)(2)(4) (1)(3)(4)
p
b
a
d
O
c
V
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图5-8
15. 在600 K的高温热源和300 K的低温热源间 工作的卡诺热机，其效率为（ ）。
00:30
A. 10 % B. 25 % C. 50 %
D. 75 %
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图5-9
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17. 一卡诺热机，工作物质在温度为127 C 和27C 的 两个热源间工作。在一个循环过程中，工作物质从高 温热源吸热600J，那么它对外做的净功为（ ）。 00:30
A. 128J
B. 150J
C. 472J
D. 600J
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18. 设热源的热力学温度是冷源的热力学温度的n倍， 则在一个卡诺循环过程中，气体将把从热源得到的热 量 Q1 中的（ ）热量传递给冷源。
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4. 在如图5-3所示的 p V 图上有两条曲线 abc 和adc ， 由此可得出以下结论：（ A. 其中一条是绝热线， 另一条是等温线 B. 两个过程中吸收的热 量相同 C. 两个过程中系统对外 做的功相等 D. 两个过程系统内能的 变化相同 ）。 a p b d
o
00:30 c
D. 无法确定
图5-10
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20. 如图5-11所示，当气缸中的活 塞迅速向外移动从而使气体膨胀 时，气体所经历的过程（ ）。 A. 是平衡过程，该过程能用p-V 图上的一条曲线表示 B. 不是平衡过程，但该过程能 用p-V图上的一条曲线表示 C. 不是平衡过程，该过程不能 用p-V 图上的一条曲线表示 D. 是平衡过程，但该过程不能 用p-V图上的一条曲线表示
图5-2
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2. 氦、氮、水蒸气（均视为理想气体）的物质的量相 同，初始状态相同，若使它们在体积不变的情况下吸 收相等的热量，则（ ）。 A. 它们的温度升高相同，压强增 加相同 B. 它们的温度升高相同，压强增 加不相同 C. 它们的温度升高不相同，压强 增加不相同 D. 它们的温度升高不相同，压强 增加相同
00:30
A. nQ1 ；
B. n 1Q1 ；
C. Q1 / n ；
D. n 1Q1 / n。
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19. 如图5-10所示，理想气体卡诺循环过程中两
S1 条绝热线下面的面积分别为 Nhomakorabea和 S 2 ，则（ ）。
00:30
A. S1 > S 2 ； B. S1 = S 2 ； C. S1 < S 2 ；
V
图5-3
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5. 不等质量的氢气和氦气从相同的初态作等压膨胀，
体积均变为原来的2倍，在这一过程中，氢气和氦气对
外做功的比 AH2 : AHe 为（ A. 1:2 B. 1:1 C. 2:1 D. 1:4 ）。 00:30
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6. 分子总数相同的三种理想气体He、O2和CH4，它
A. B. C. D.
(2)(4)(5) (2)(4)(6) (1)(3)(5) (1)(3)(6)
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24. 关于熵有下列几种说法： 00:30 (1) 熵是状态函数，只有对平衡态才有意义； (2) 对任何循环过程，熵变必为零； (3) 孤立系统的任何自发过程只能向熵增加的方向进行； (4) 若系统在变化过程中从外界吸热，则熵增加； (5) 孤立系统的绝热过程是等熵过程； (6) 气体向真空自由膨胀，因为与外界没有热交换，dQ=0， 所以熵不变。 以上说法中正确的是（ ）。
第五章 热力学基础
概念检测题
1. 理想气体进行的下列各种过程，哪些过程可 能发生（ ）。 00:30
A. 等容加热时，内能减少，同时 压强升高 B. 等温压缩时，压强升高，同时 吸热 C. 等压压缩时，内能增加，同时 吸热 D. 绝热压缩时，压强升高，同时 内能增加
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2. 一定量的理想气体，分别进行如图5-1所示的两个卡 诺循环 abcda 和 a bc d a ，若在p-V图上这两个循环过 程曲线所围的面积相等，则这两个循环的（ ）。
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p
图5-11
00:30
21. 不可逆过程是（ ）。
A. 不能反向进行的过程 B. 系统不能恢复到初始状态的 过程 C. 有摩擦存在的过程或者非准 静态的过程 D. 外界有变化的过程
00:30
投票人数:0
22. 关于可逆过程和不可逆过程有以下几种说法： (1)可逆过程一定是平衡过程； 00:30 (2)平衡过程一定是可逆过程； (3)不可逆过程一定找不到另一过程使系统和外界同 时复原； (4)非平衡过程一定是不可逆过程。 以上说法中正确的是（ ）。 A. B. C. D. (1)(2)(3) (2)(3)(4) (1)(3)(4) (1)(2)(3) (4)
00:30
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3.一定量的理想气体，经历某过程后温度升高了。 根据热力学第一定律可断定： (1)该理想气体在此过程中吸收了热量； (2)在此过程中外界对该理想气体做了正功； (3)该理想气体的内能增加了； (4)在此过程中理想气体既从外界吸了热，又对外做 了正功。 以上说法中正确的是（ ）。 00:30 A. B. C. D. (1)(3) (2)(3) (3) (3)(4)
16. 如图5-9所示为两个卡诺热机的循环曲线，一个工作在温 度为 T1 和 T3 的两个热源之间，另一个工作在温度为 T2 和 T3 的两个热源之间，已知 T1 T2 ，且这两个循环曲线所包围的 面积相等。由此可知，（ ）。
00:30
A. 两个热机的效率一定相等 B. 在两个循环中，两个热机从高 温热源吸收的热量一定相等 C. 在两个循环中，两个热机向低 温热源放出的热量一定相等 D. 在两个循环中，两个热机净吸 收的热量一定相等
O
V0
2V0
V
图5-5
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12. 一循环过程abca如图5-6所示，曲线所围面积表
示（
）。
p
a
00:30
b
A. a态到b态过程中所做的功 B. b态到c态过程中所做的功 C. abca循环过程中系统对外界所 做的净功 D. 外界对系统所做的功
c