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1、热力学习题课热力学习题课一、系统：任意物质一、系统：任意物质 气体气体 理想气体理想气体 二、状态：一般状态二、状态：一般状态 平衡态平衡态1、气体平衡态有四个最基本的状态量：气体平衡态有四个最基本的状态量：P、V、T、S2、状态方程：、状态方程：(理想气体理想气体)三、理想气体的内能三、理想气体的内能：3、过程：、过程： 一般过程一般过程 准静态过程准静态过程 可逆过程可逆过程四、准静态过程，系统对外做的功：四、准静态过程，系统对外做的功：PV0V1V2V0PV2V1等容等容等压等压等温等温绝热绝热五、准静态过程中的热量五、准静态过程中的热量：Q=等容等容等压等压等温等温0绝热绝热六、热力学
2、第一定律六、热力学第一定律：七、循环七、循环：一般循环一般循环 准静态过程的循环准静态过程的循环 可逆循环可逆循环1、准静态过程的循环可在、准静态过程的循环可在PV图上表示图上表示： 系统对外作功为正，是热机系统对外作功为正，是热机。0VP正循环正循环 系统对外作负功，制冷机。系统对外作负功，制冷机。0VP逆循环逆循环2、循环：、循环：等于所围的面积等于所围的面积。八、热机与致冷机八、热机与致冷机：Q2Q1W这里：这里：Q1=Q2+W, Q1、Q2 、W都取正值都取正值。Q2Q1W热机效率：热机效率：致冷系数致冷系数：九、卡诺循环九、卡诺循环：文字表述文字表述：克氏克氏表述：表述：开氏表述：开
3、氏表述：等价。等价。十、热力学第二定律：十、热力学第二定律：PT1T2VOPT1T2VO2. 一定量的理想气体，从一定量的理想气体，从pV图上初态图上初态a经历经历(1)或或(2)过程到达末态过程到达末态b，已知，已知a、b两态处于同一条绝热两态处于同一条绝热线上线上(图中虚线是绝热线图中虚线是绝热线)，则气体在，则气体在 (A) (1)过程中吸热，过程中吸热，(2) 过程中放热过程中放热 (B) (1)过程中放热，过程中放热，(2) 过程中吸热过程中吸热 (C) 两种过程中都吸热两种过程中都吸热 (D) 两种过程中都放热两种过程中都放热分析：分析：作一循环作一循环a(1)ba, 这是逆循环这
4、是逆循环.W0, E=0, Q0, (1)过程中放热过程中放热;同理可得同理可得(2) 过程中吸热。过程中吸热。习题分析习题分析 练习十五练习十五 第第2题题 例题：例题：为了使刚性双原子分子理想气体在为了使刚性双原子分子理想气体在等压膨胀过程中对外作功等压膨胀过程中对外作功2 J，必须传给气，必须传给气体多少热量？体多少热量？ 解：等压过程解：等压过程 W= pV=(M /Mmol)RT 内能增量内能增量 双原子分子双原子分子 J 实际上，按迈耶公式实际上，按迈耶公式 Cp= CV+ R 不难看出与不难看出与Q=E+R 相对应的数量关系是相对应的数量关系是 752 一一定定量量的的理理想想气
5、气体体，由由平平衡衡状状态态A变变到到平平衡衡状状态态B (pA = pB )，则则无无论论经经过的是什么过程，系统必然过的是什么过程，系统必然 (A) 对外作正功对外作正功 (B) 内能增加内能增加 (C) 从外界吸从外界吸热热 (D) 向外界放向外界放热热 pO V AB 思路分析：思路分析：内能肯定增加。内能肯定增加。这是单选题，选这是单选题，选B没问题。没问题。例题：例题：如图，如图，进一步分析：进一步分析： 例题：例题：同一种理想气体的定压摩尔热容同一种理想气体的定压摩尔热容Cp 大于定体摩尔热容大于定体摩尔热容CV ，其原因是什么？，其原因是什么？答：在等压升温过程答：在等压升温过
6、程中中, 气体膨胀对外作气体膨胀对外作功，要比气体等体升功，要比气体等体升温过程多吸收一分热温过程多吸收一分热量，等体升温过程对量，等体升温过程对外不作功。外不作功。pV0V2V2pp例题：一定量的理想气体经历例题：一定量的理想气体经历acb过程时吸热过程时吸热 200j。则。则经历经历acbda过程时吸热为：过程时吸热为： （A）-1200J； （B）-1000J； （C）-700J； （D）1000J；PV14140eadbcPV14140eadbc选选B （A）-1200J； （B）-1000J； （C）-700J； （D）1000J；例题：例题：0.1mol的单原子理想气体，经历一准静
7、的单原子理想气体，经历一准静 态过程态过程abc，ab、bc均为直线。均为直线。 1、求、求Ta、Tb、Tc。P(105Pa)1.510.50V(10-3m3)123abc3、气体在、气体在abc过程中经过程中经历一微小变化时，气体历一微小变化时，气体是否总是吸热？是否总是吸热？2、求气体在、求气体在ab和和bc过过程中吸收的热量，气体程中吸收的热量，气体内能的变化。内能的变化。P(105Pa)1.510.50V(10-3m3)123abc1、由、由求出求出 Ta、Tb、Tc。 2、a b，b c，Tb=TcP(105Pa)1.510.50V(10-3m3)123abc3、bc的的直线方程：直
8、线方程：由由Tmax再由再由求出求出T。 例题：例题：一卡诺循环的热机，高温热源温度是一卡诺循环的热机，高温热源温度是 400 K每一循环从此热源吸进每一循环从此热源吸进 100 J热量热量 并向一低温热源放出并向一低温热源放出80 J热量求：热量求： (1) 低温热源温度；低温热源温度； (2) 这循环的热机效率这循环的热机效率 解：解：(1) 对卡诺循环有：对卡诺循环有： T1 / T2 = Q1 /Q2 T2 = T1Q2 /Q1 = 320 K 即：即：低温热源的温度为低温热源的温度为320 K 3分分(2) 热机效率：热机效率： 3分分例：如图所示的循环过程，例：如图所示的循环过程，ab和和cd为绝热过程，为绝热过程，bc和和da为等体过程，为等体过程， 若（若（1）已知）已知T1和和T2，求循环效求循环效率率 ，此循环是否为，此循环是否为卡诺循环？卡诺循环？ （2）已知）已知T3和和T4，求求 .Pab (T2)d (T4)V1(T1)VQ1c (T3)V2Q2o解：解：da 吸热吸热Q1，bc放热放热Q2ab：cd：不是卡诺循环。不是卡诺循环。
