熱力學(xué)基礎(chǔ)習(xí)題

熱力學(xué)基礎(chǔ)習(xí)題課一、基本要求1、掌握功、熱量和內(nèi)能的概念，理解平衡過程。3、理解循環(huán)過程和卡諾循環(huán)4、理解熱力學(xué)第二定律的兩種敘述，理解可逆過程和不可逆過程。2、熟練分析、計(jì)算理想氣體等值過程中功、熱量和內(nèi)能。二、基本內(nèi)容1、功、熱量、內(nèi)能2、熱力學(xué)第一定律及其應(yīng)用(過程量)(過程量)(狀態(tài)量)等值過程中和的計(jì)算見附表等溫過程等壓過程等體過程絕熱過程附表：3、熱循環(huán)4、熱力學(xué)第二定律的兩種表述（1）正循環(huán)卡諾循環(huán)（2）逆循環(huán)卡諾逆循環(huán)克勞修斯“熱量不能自動(dòng)的從低溫物體傳向高溫物體”開爾文“其唯一效果是熱全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ倪^程是不可能的”5、可逆過程和不可逆過程三、討論1、系統(tǒng)吸熱是否一定溫度升高？討論：首先要明白熱量是熱傳遞能量，而溫度是系統(tǒng)熱運(yùn)動(dòng)程度的量度。因此，系統(tǒng)的溫度變化與熱量傳遞無必然聯(lián)系。例如等溫膨脹過程吸熱，對外作功而內(nèi)能、溫度保持不變。又例如絕熱過程，但系統(tǒng)內(nèi)能、溫度可以變化。2、對P-V圖的研究討論：由絕熱過程知（103）則，或（1）圖示103為絕熱線，試討論123和13過程中和的正負(fù).若123過程，有若13過程，有（2）圖示氣體經(jīng)歷的各過程，其中ad為絕熱線，圖中兩虛線為等溫線，試分析各過程的熱容量的正負(fù)討論：1）ad過程為絕熱過程，則2）bd有因所以3）cd有因所以討論：等溫絕熱12過程作功多少？（為什么？）12過程內(nèi)能增加多少？那么12過程熱量的正負(fù)如何？無法直接判斷!從圖上知道（3）圖示，試判斷12過程中的正負(fù).所以（吸熱?。?、準(zhǔn)靜態(tài)過程是否一定是可逆過程？可逆過程是否一定是準(zhǔn)靜態(tài)過程？討論：準(zhǔn)靜態(tài)過程不一定是可逆過程。如果準(zhǔn)靜態(tài)過程有摩擦存在，由于有熱功轉(zhuǎn)換的不可逆，因而該準(zhǔn)靜態(tài)過程就是不可逆過程，沒有耗散的準(zhǔn)靜態(tài)過程才是可逆過程.可逆過程一定是準(zhǔn)靜態(tài)過程。因?yàn)槿绻欠庆o態(tài)過程是無法重復(fù)正過程的狀態(tài).四、計(jì)算1、0.1mol氧氣經(jīng)歷圖示過程，其中3-4為絕熱過程且，計(jì)算各過程的和.解：12為等壓過程23等體過程由物態(tài)方程計(jì)算34絕熱過程2、1mol氦氣作如圖循環(huán)，其中bc為絕熱線，ab為等體線，ca為等壓線，求循環(huán)效率.解：需計(jì)算循環(huán)過程中的吸熱和放熱，先計(jì)算各點(diǎn)溫度由理想氣體物態(tài)方程，得ab為吸熱（等體過程）ca為放熱（等壓過程）3.一汽缸內(nèi)盛有1mol溫度為27℃,壓強(qiáng)為1atm的氧氣(視為剛性雙原子分子的理想氣體).先使它等壓膨脹到原來體積的兩倍,再等體升壓使其壓強(qiáng)變?yōu)?atm,最后使它等溫膨脹到壓強(qiáng)為1atm.求:氧氣在全部過程中對外作的功,吸的熱及其內(nèi)能的變化.

剛性分子能量自由度單原子分子

303雙原子分子325多原子分子336分子自由度平動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)總4.計(jì)算2mol的氦氣（He）在圖示過程中的各值.解：等體（放熱，內(nèi)能減少）等壓5.1mol單原子氣體氖經(jīng)歷圖示循環(huán)求其效率.解：吸熱放熱或6.0.1mol氧氣經(jīng)歷圖示過程，體積膨脹了3倍。其中a-b是等溫過程，b-c為絕熱過程。計(jì)算各過程的功。7.溫度、壓強(qiáng)和體積都相等的氫氣和氦氣，求它們的質(zhì)量比和內(nèi)能比。

v摩爾的單原子分子理想氣體，經(jīng)歷如圖的熱力學(xué)過程,8VpO··V02V0p02p0在該過程中，放熱和吸熱的區(qū)域