第二章热力学基础PPT讲稿.ppt

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1、第二章热力学基础第1页，共112页，编辑于2022年，星期三 热力学是用能量转化和守恒的热力学是用能量转化和守恒的观点来研究物质热运动的客观规律。观点来研究物质热运动的客观规律。它不涉及到物质的微观结构，热力它不涉及到物质的微观结构，热力学的研究方法是宏观的方法，是以学的研究方法是宏观的方法，是以实验事实为基础，总结研究系统状实验事实为基础，总结研究系统状态变化过程中的功能转化和热力学态变化过程中的功能转化和热力学过程的方向性问题。本部分讨论的过程的方向性问题。本部分讨论的工作物质是气体。工作物质是气体。第2页，共112页，编辑于2022年，星期三本部分学习要点本部分学习要点1.确切理解内能、

2、功、热量和热容的物理概念确切理解内能、功、热量和热容的物理概念，并能掌握功、热量及内能的计算。，并能掌握功、热量及内能的计算。2.深刻理解热力学第一定律的物理意义。明确深刻理解热力学第一定律的物理意义。明确各量的正负规定。各量的正负规定。3.熟练掌握热力学第一定律对理想气体等值过熟练掌握热力学第一定律对理想气体等值过程及绝热过程的应用。程及绝热过程的应用。4.掌握循环过程的特征，明确卡诺循环的掌握循环过程的特征，明确卡诺循环的意义，掌握循环效率的计算。意义，掌握循环效率的计算。5.掌握热力学第二定律的两种表述及意义。了掌握热力学第二定律的两种表述及意义。了解熵的概念。解熵的概念。第3页，共11

3、2页，编辑于2022年，星期三第一节第一节 准静态过程、准静态过程、功功第二节第二节第二节第二节 热量热量热量热量第三节第三节第三节第三节 热力学第一定律热力学第一定律热力学第一定律热力学第一定律第四节第四节第四节第四节 热力学第一定律的应用热力学第一定律的应用热力学第一定律的应用热力学第一定律的应用第五节第五节 循环过程循环过程第六节第六节第六节第六节 卡诺循环卡诺循环卡诺循环卡诺循环第七节第七节第七节第七节自然过程的不可逆性自然过程的不可逆性第八节第八节第八节第八节 热力学第二定律热力学第二定律热力学第二定律热力学第二定律第九节第九节第九节第九节 熵的概念熵的概念熵的概念熵的概念小结与习题

4、课小结与习题课第4页，共112页，编辑于2022年，星期三第一节第一节第一节第一节准静态过程、准静态过程、准静态过程、准静态过程、功功功功第5页，共112页，编辑于2022年，星期三 热力学研究的对象为热力学系统。热力学研究的对象为热力学系统。热力学系统的状态随时间变化的过程为热力热力学系统的状态随时间变化的过程为热力学过程。学过程。在过程中任意时刻，系统都无限地接近平衡态，在过程中任意时刻，系统都无限地接近平衡态，因而任何时刻系统的状态都可以当平衡态处理，也就因而任何时刻系统的状态都可以当平衡态处理，也就是说，准静态过程是由一系列依次接替的平衡态所组是说，准静态过程是由一系列依次接替的平衡态

5、所组成的过程成的过程 。一、准静态过程一、准静态过程1.什么是热力学系统什么是热力学系统2.什么是热力学过程什么是热力学过程3.什么是准静态过程什么是准静态过程第6页，共112页，编辑于2022年，星期三如果其中有一个状态为如果其中有一个状态为非平衡态非平衡态，则此过程为，则此过程为非准静非准静态过程态过程。如果系统进行的速度过快，系统状态发生变。如果系统进行的速度过快，系统状态发生变化后，还未来得及恢复新的平衡态，系统又发生了变化后，还未来得及恢复新的平衡态，系统又发生了变化，则该过程为非准静态过程。化，则该过程为非准静态过程。例如：例如：气缸活塞压缩的速气缸活塞压缩的速度过快，气体的状态发

6、生度过快，气体的状态发生变化，还来不及恢复，变化，还来不及恢复，P、V、T 无确定关系，则此过无确定关系，则此过程为非准静态过程。程为非准静态过程。第7页，共112页，编辑于2022年，星期三 对非常缓慢的过程可近似认为是准静态过对非常缓慢的过程可近似认为是准静态过程。程。准静态过程中气体的准静态过程中气体的各状态参量都有确定各状态参量都有确定的值，可在的值，可在 PV 图图上作出连续的过程曲上作出连续的过程曲线。线。第8页，共112页，编辑于2022年，星期三如果过程进行的时间如果过程进行的时间t 可视为准静态过程；可视为准静态过程；如果过程进行的时间如果过程进行的时间t CV 的物理意义的

7、物理意义:1 mol 理想气体温度升高理想气体温度升高 1 C，对于等容过，对于等容过程程,体积不变吸热只增加系统内能，体积不变吸热只增加系统内能，而对于等压过程除了增加系统内能外，还要对外做功，而对于等压过程除了增加系统内能外，还要对外做功，所吸收的热量要更多一些。所吸收的热量要更多一些。第32页，共112页，编辑于2022年，星期三4147同一种理想气体的定压摩尔热容Cp大于定体摩尔热容CV，其原因是_在等压升温过程中，气体要膨胀而对外做功，所以要比气体等体升温过程多吸收一部分热量第33页，共112页，编辑于2022年，星期三三、等温过程三、等温过程1.过程特点过程特点系统的温度不变系统的

8、温度不变2.过程方程过程方程3.过程曲线过程曲线恒恒温温源源第34页，共112页，编辑于2022年，星期三4.内能增量内能增量5.功功由理想气体状态方程由理想气体状态方程等温过程的功等温过程的功（1）第35页，共112页，编辑于2022年，星期三由过程方程由过程方程则等温过程的功则等温过程的功（2）7.热力学第一定律应用热力学第一定律应用等温过程等温过程则则意义：意义：等温过程系统吸热全部用来对外做功。等温过程系统吸热全部用来对外做功。第36页，共112页，编辑于2022年，星期三四、绝热过程四、绝热过程1.过程特点过程特点系统与外界绝热。无系统与外界绝热。无热量交换。热量交换。绝热材料绝热材

9、料系统对外做功全部靠内能提供。系统对外做功全部靠内能提供。绝热过程摩尔热容为绝热过程摩尔热容为0。第37页，共112页，编辑于2022年，星期三2.内能增量内能增量3.热力学第一定律应用热力学第一定律应用 绝热过程系统对外做功，全部是靠降低系绝热过程系统对外做功，全部是靠降低系统内能实现的。统内能实现的。绝热过程绝热过程第38页，共112页，编辑于2022年，星期三5.功功由由和和上下同除以上下同除以CV ,（1）第39页，共112页，编辑于2022年，星期三定义摩尔热容比定义摩尔热容比 则则（2）由由（3）有有气体绝热膨胀气体绝热膨胀气体绝热压缩气体绝热压缩第40页，共112页，编辑于202

10、2年，星期三摩尔热容比摩尔热容比单原子分子气体单原子分子气体双原子分子气体双原子分子气体多原子分子气体多原子分子气体第41页，共112页，编辑于2022年，星期三6.过程方程过程方程由热力学第一定律的微小过程应用公式由热力学第一定律的微小过程应用公式第42页，共112页，编辑于2022年，星期三由理想气体状态方程由理想气体状态方程（2）全微分全微分（3）（3）-（1）式）式（1）两边乘两边乘R有有第43页，共112页，编辑于2022年，星期三由由和和两边同除以两边同除以 PV第44页，共112页，编辑于2022年，星期三积分积分（4）由（由（2）式与（）式与（4）消）消 P（5）由（由（2）式

11、与（）式与（4）消）消V（6）范围：只适用于准静态过程。第45页，共112页，编辑于2022年，星期三7.过程曲线过程曲线将绝热线与等温线比较。将绝热线与等温线比较。.等温线斜率等温线斜率.绝热线斜率绝热线斜率全微分全微分斜率斜率第46页，共112页，编辑于2022年，星期三全微分全微分绝热线斜率绝热线斜率与等温线斜率比较与等温线斜率比较绝热线斜率是等温线斜率的绝热线斜率是等温线斜率的 倍。绝热线倍。绝热线要比等温线陡。要比等温线陡。意义：意义：对于相同体积变化，等温过程对外对于相同体积变化，等温过程对外第47页，共112页，编辑于2022年，星期三做功温度不变，系做功温度不变，系统从外界吸收

12、热量，统从外界吸收热量，压强压强 P 下降较慢；下降较慢；对于绝热过程，系统对于绝热过程，系统对外做功全部靠内能对外做功全部靠内能提供，所以压强下降提供，所以压强下降得较快，曲线较陡。得较快，曲线较陡。第48页，共112页，编辑于2022年，星期三自由膨胀自由膨胀 特点：特点：迅速迅速 来不及与外界交换热量来不及与外界交换热量 则则Q=0 非静态过程非静态过程 无过程方程无过程方程 办法：办法：只能靠普遍的定律（热只能靠普遍的定律（热 律）律）自由膨胀自由膨胀绝热热绝热热 律律第49页，共112页，编辑于2022年，星期三自由膨胀自由膨胀能量能量守恒守恒由由因为自由膨胀因为自由膨胀 所以系统对

13、外不做功所以系统对外不做功 即即得得第50页，共112页，编辑于2022年，星期三自由膨胀自由膨胀能量能量守恒守恒思考：思考：初态和末态温度相同初态和末态温度相同理气理气第51页，共112页，编辑于2022年，星期三第五节第五节第五节第五节循环过程循环过程循环过程循环过程第52页，共112页，编辑于2022年，星期三1.循环过程循环过程系统经历一个热力学过程后系统经历一个热力学过程后 又回到初态又回到初态2.能量特点能量特点一、一、热机循环与制冷循环热机循环与制冷循环第53页，共112页，编辑于2022年，星期三循环曲线所包围的面积循环曲线所包围的面积为系统做的净功。为系统做的净功。循环曲线为

14、闭合曲线。循环曲线为闭合曲线。4.正循环与逆循环正循环与逆循环正循环正循环循环曲线顺时针。循环曲线顺时针。1-2系统吸热，对外做正功；返回系统吸热，对外做正功；返回时，系统放热，对外做负功；循环面积为正值。时，系统放热，对外做负功；循环面积为正值。正循环正循环热机热机3.3.循环曲线的特点循环曲线的特点第54页，共112页，编辑于2022年，星期三逆循环逆循环逆循环逆循环循环曲线逆时针。循环曲线逆时针。1-2系统吸热，对外做正功；系统吸热，对外做正功；返回时，系统放热，对返回时，系统放热，对外做负功；循环面积为外做负功；循环面积为负值。负值。制冷机制冷机第55页，共112页，编辑于2022年，

15、星期三二、热机效率二、热机效率1.什么是热机什么是热机 把热能转换成机械能的装置称为热机，如蒸汽把热能转换成机械能的装置称为热机，如蒸汽机、汽车发动机等。机、汽车发动机等。第56页，共112页，编辑于2022年，星期三三、致冷机三、致冷机 致冷机是逆循致冷机是逆循环工作的，是通过外环工作的，是通过外界做功将低温源的热界做功将低温源的热量传递到高温源中。量传递到高温源中。使低温源温度降低。使低温源温度降低。逆循环逆循环例如：例如：电冰箱、空调都属于致冷机。电冰箱、空调都属于致冷机。第57页，共112页，编辑于2022年，星期三高温热源高温热源T1低温热源低温热源T21.工作示意图工作示意图致冷机

16、是通过外界做功致冷机是通过外界做功将低温源的热量传递到将低温源的热量传递到高温源中，使低温源温高温源中，使低温源温度降低度降低。2.致冷系数致冷系数如果外界做一定的功，从如果外界做一定的功，从低温源吸取的热量越多，低温源吸取的热量越多，致冷效率越大。致冷效率越大。室外室外室内室内第58页，共112页，编辑于2022年，星期三由能量守恒由能量守恒电冰箱的工作物质为氟里昂电冰箱的工作物质为氟里昂 (CCL2F2)，氟里昂对，氟里昂对大气的臭氧层有破坏作用，大气的臭氧层有破坏作用，2005 年我国停止使用氟年我国停止使用氟里昂作致冷剂。以保护臭氧层。溴化锂致冷和半导里昂作致冷剂。以保护臭氧层。溴化锂

17、致冷和半导体致冷已进入市场。体致冷已进入市场。第59页，共112页，编辑于2022年，星期三例例1 1：一热机以一热机以1mol双原子分子气体为工作物质，双原子分子气体为工作物质，循环曲线如图所示，其中循环曲线如图所示，其中AB为等温过程，为等温过程，TA=1300K，TC=300K。求。求.各过程的内能增量、功、和热量；各过程的内能增量、功、和热量；.热机效率热机效率。解：解：A-B为等温膨胀为等温膨胀过程过程第60页，共112页，编辑于2022年，星期三BC为等压压缩过程为等压压缩过程吸热吸热第61页，共112页，编辑于2022年，星期三放热放热第62页，共112页，编辑于2022年，星期

18、三或由热力学第一定律或由热力学第一定律C-A为等容升压过程为等容升压过程放热放热第63页，共112页，编辑于2022年，星期三.热机效率热机效率一个循环中的内能增量为：一个循环中的内能增量为：经过一个循环内能不变。经过一个循环内能不变。吸热吸热第64页，共112页，编辑于2022年，星期三第65页，共112页，编辑于2022年，星期三第六节第六节第六节第六节卡诺循环卡诺循环卡诺循环卡诺循环第66页，共112页，编辑于2022年，星期三1.卡诺循环是由两条等卡诺循环是由两条等温线和两条绝热线组成温线和两条绝热线组成的循环。的循环。2.需要两个热源，高温需要两个热源，高温源源T1和低温源和低温源T

19、2。3.不计摩擦、热损失及不计摩擦、热损失及漏气，视为理想热机。漏气，视为理想热机。4.热机效率为热机效率为第67页，共112页，编辑于2022年，星期三1-2 等温膨胀过程等温膨胀过程吸热吸热3-4 等温收缩过程等温收缩过程放热放热第68页，共112页，编辑于2022年，星期三2 3与与41为绝热过程为绝热过程第69页，共112页，编辑于2022年，星期三2-3 绝热膨胀过程绝热膨胀过程4-1 绝热收缩过程绝热收缩过程上两式相比上两式相比即即第70页，共112页，编辑于2022年，星期三讨论讨论1.卡诺机必须有两个热源。热机效率与工作物质无卡诺机必须有两个热源。热机效率与工作物质无关，只与两

20、热源温度有关。关，只与两热源温度有关。2.热机效率不能大于热机效率不能大于 1 或等于或等于 1，只能小于，只能小于 1。第71页，共112页，编辑于2022年，星期三如果为如果为 1 则则现在的技术还不能达到绝对现在的技术还不能达到绝对 0 K；或或这是不能实现的，这是不能实现的，因此热机效率只能小于因此热机效率只能小于 1。如果大于如果大于 1，A Q吸吸 则违反了能量守恒定律。则违反了能量守恒定律。第72页，共112页，编辑于2022年，星期三3.提高热机效率的方法。提高热机效率的方法。使使越小越好，但越小越好，但低温热源的温度为外界大气的温度不宜人为地改变，低温热源的温度为外界大气的温

21、度不宜人为地改变，只能提高高温热源温度。只能提高高温热源温度。要求记住要求记住卡诺循环的三个特点卡诺循环的三个特点1.2.绝热曲线下的面积相等3.卡诺热机效率在所有可能热机中效率最大第73页，共112页，编辑于2022年，星期三第七节第七节第七节第七节自然过程的不可自然过程的不可自然过程的不可自然过程的不可逆性逆性逆性逆性第74页，共112页，编辑于2022年，星期三 一、一、可逆过程与不可逆过程可逆过程与不可逆过程 1.定义：定义：一个系统经过一个过程一个系统经过一个过程 P 从一状态从一状态 变化到另一状态变化到另一状态 如果如果存在存在一个过程一个过程使系统和外界使系统和外界 完全完全复

22、原复原 则说明原过程则说明原过程 P 是是可逆可逆的的 否则是不可逆的否则是不可逆的第75页，共112页，编辑于2022年，星期三12P判断的是原过程判断的是原过程P系统和外界全复原系统和外界全复原可逆过程是理想过程可逆过程是理想过程2.注意关键词注意关键词3.只有只有准静态准静态 无摩擦的过程无摩擦的过程 才是才是可逆的过程可逆的过程P准静态无摩擦准静态无摩擦初始小过程初始小过程恢复小过程恢复小过程第76页，共112页，编辑于2022年，星期三二、二、一切自然过程都是不可逆过程一切自然过程都是不可逆过程 自然过程有明显的方向性自然过程有明显的方向性 如如 功变热功变热 热传导热传导 扩散扩散

23、1.热转换热转换其其唯一唯一效果是（自动地）效果是（自动地）把把热全部热全部转变成转变成功功的过程的过程是是不可能不可能发生的发生的第77页，共112页，编辑于2022年，星期三2.热传导热传导 其其唯一唯一效果是热量效果是热量(自动地自动地)从低从低温物体传向温物体传向高温高温物体物体 的过程是的过程是不可能不可能发生的发生的3.结论结论 1)自然界中自然界中一切与热现象一切与热现象有关的宏观过程有关的宏观过程均是均是不可逆不可逆过程过程 2)宏观上与热相伴过程的不可逆性是相宏观上与热相伴过程的不可逆性是相互互沟通沟通的的第78页，共112页，编辑于2022年，星期三第八节第八节第八节第八节

24、热力学第二定律热力学第二定律热力学第二定律热力学第二定律第79页，共112页，编辑于2022年，星期三一、一、热力学第二定律的宏观表述热力学第二定律的宏观表述 1.克劳修斯克劳修斯(Clisuis)表述：表述：热量不能自动地从低温物体传向高温物体热量不能自动地从低温物体传向高温物体2.开尔文（开尔文（Kelvin)表述：表述：其唯一效果是热全部转变成功的过程其唯一效果是热全部转变成功的过程是不可能发生的是不可能发生的(第二类永动机是不可能造成的第二类永动机是不可能造成的)(制冷机制冷机)(热机热机)第80页，共112页，编辑于2022年，星期三3.两种表述的等效性两种表述的等效性(相互沟通相互

25、沟通)如果第二类永动机可造出来如果第二类永动机可造出来热量自动从低热量自动从低温传到高温温传到高温开氏开氏证：证：看联合机：看联合机：低温热源净吸热低温热源净吸热令其推动卡诺制冷机令其推动卡诺制冷机高温热源净放热高温热源净放热克氏克氏如果第二类永动机能造出来如果第二类永动机能造出来唯一效果唯一效果第81页，共112页，编辑于2022年，星期三二、热力学第二定律的微观解释二、热力学第二定律的微观解释 1.宏观状态与微观状态宏观状态与微观状态左左右右宏观上看宏观上看：左、右两部分各有多少粒子左、右两部分各有多少粒子而不去区分究竟是哪个粒子而不去区分究竟是哪个粒子微观上看微观上看：具体哪个粒子在哪？

26、具体哪个粒子在哪？编号为编号为宏观态宏观态 微观态微观态 46411第82页，共112页，编辑于2022年，星期三2.热力学几率热力学几率(概率概率)一个宏观态对应的微观态一个宏观态对应的微观态 数目叫做这一宏观态的数目叫做这一宏观态的 热力学几率热力学几率 宏观态宏观态 微观态微观态464113.等几率假设等几率假设 孤立系统中孤立系统中 每个微观态出现的几率相同每个微观态出现的几率相同4.在诸多的宏观态中在诸多的宏观态中 热力学几率大的宏观态最易出现热力学几率大的宏观态最易出现(平衡态平衡态)第83页，共112页，编辑于2022年，星期三5.热热 律的微观解释律的微观解释 自发过程的方向性

27、自发过程的方向性如如 自由膨胀自由膨胀有序有序无序无序 1)自然过程从热力学几率小向热力学几率大自然过程从热力学几率小向热力学几率大 的方向进行的方向进行 2)宏观上认为不可能出现的状态宏观上认为不可能出现的状态 在微观上认为是可能的在微观上认为是可能的 只不过几率太小而已只不过几率太小而已 3)热热 律是统计规律律是统计规律(与热与热 律不同律不同)讨论讨论第84页，共112页，编辑于2022年，星期三4)一切自然过程总是沿着分子的无序性增大的一切自然过程总是沿着分子的无序性增大的方向进行方向进行l功热转换功热转换 机械功（电功）机械功（电功）热能热能 有序运动有序运动 无序运动无序运动 l

28、热传导热传导T2T1动能分布较动能分布较有序有序TT动能分布更动能分布更无序无序l气体自由膨胀气体自由膨胀位置较有序位置较有序位置更无序位置更无序第85页，共112页，编辑于2022年，星期三楼塌是一个从有序到无序的过程楼塌是一个从有序到无序的过程熵增过程熵增过程不可收拾不可逆不可收拾不可逆第86页，共112页，编辑于2022年，星期三第九节第九节第九节第九节熵熵熵熵第87页，共112页，编辑于2022年，星期三一、熵的定义一、熵的定义 玻耳兹曼定义式玻耳兹曼定义式熵是状态参量熵是状态参量是系统紊乱程度的量度是系统紊乱程度的量度与与 E T P 同地位同地位第88页，共112页，编辑于2022

29、年，星期三二、二、熵增加原理熵增加原理 热热 律的数学表述律的数学表述 孤立系统孤立系统自发过程方向性问题自发过程方向性问题可逆过程可逆过程不可逆过程不可逆过程表述：表述：在孤立系统内所进行的自然过程总是沿着熵在孤立系统内所进行的自然过程总是沿着熵增大的方向进行，它是不可逆的。平衡态相增大的方向进行，它是不可逆的。平衡态相应于熵最大的状态。热力学第二定律的这种应于熵最大的状态。热力学第二定律的这种表述叫熵增加原理。表述叫熵增加原理。第89页，共112页，编辑于2022年，星期三1、开尔文表述、开尔文表述其唯一效果是热全部转变成功的过程其唯一效果是热全部转变成功的过程是不可能发生的。是不可能发生

30、的。2、克劳修斯表述、克劳修斯表述热量不能自动地从低温物体传向高温物体。热量不能自动地从低温物体传向高温物体。小结小结第90页，共112页，编辑于2022年，星期三问题：问题：一条等温线与一条绝热线是否可有两个一条等温线与一条绝热线是否可有两个交点。交点。答：不可能。答：不可能。因为两条曲线构成了闭因为两条曲线构成了闭合曲线，循环过程只有合曲线，循环过程只有吸热，且对外做正功，吸热，且对外做正功，热机效率为热机效率为 100%，违，违背了热力学第二定律。背了热力学第二定律。第91页，共112页，编辑于2022年，星期三本章小结本章小结本章小结本章小结习题课习题课第92页，共112页，编辑于20

31、22年，星期三第93页，共112页，编辑于2022年，星期三第94页，共112页，编辑于2022年，星期三1.热机效率热机效率2.致冷系数致冷系数3.卡诺机效率卡诺机效率第95页，共112页，编辑于2022年，星期三4314对于室温下的双原子分子理想气体，在等压膨胀的情况下，系统对外所做的功与从外界吸收的热量之比A/Q等于(A)2/3(B)1/2(C)2/5(D)2/7D第96页，共112页，编辑于2022年，星期三4257三个容器A、B、C中装有同种理想气体，其分子数密度n相同，而方均根速率之比为124，则其压强之比为：(A)124(B)148(C)1416(D)4214098质量一定的理想

32、气体，从相同状态出发，分别经历等温过程、等压过程和绝热过程，使其体积增加一倍那么气体温度的改变(绝对值)在(A)绝热过程中最大，等压过程中最小(B)绝热过程中最大，等温过程中最小(C)等压过程中最大，绝热过程中最小(D)等压过程中最大，等温过程中最小CD第97页，共112页，编辑于2022年，星期三4685氦气、氮气、水蒸汽(均视为刚性分子理想气体)，它们的摩尔数相同，初始状态相同，若使它们在体积不变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C第98页，

33、共112页，编辑于2022年，星期三4101某理想气体状态变化时，内能随体积的变化关系如图中AB直线所示AB表示的过程是(A)等压过程(B)等体过程(C)等温过程(D)绝热过程A第99页，共112页，编辑于2022年，星期三5068一个绝热容器，用质量可忽略的绝热板分成体积相等的两部分两边分别装入质量相等、温度相同的H2和O2开始时绝热板P固定然后释放之，板P将发生移动(绝热板与容器壁之间不漏气且摩擦可以忽略不计)，在达到新的平衡位置后，若比较两边温度的高低，则结果是：(A)H2比O2温度高(B)O2比H2温度高(C)两边温度相等且等于原来的温度(D)两边温度相等但比原来的温度降低了B第100

34、页，共112页，编辑于2022年，星期三40171mol氧气(视为刚性双原子分子的理想气体)贮于一氧气瓶中，温度为27，这瓶氧气的内能为_J；分子的平均平动动能为_；分子的平均总动能为_(摩尔气体常量R=8.31Jmol-1K-1玻尔兹曼常量k=1.3810-23K-1)6.231036.2110 211.03510 20第101页，共112页，编辑于2022年，星期三4064容器中储有1mol的氮气，压强为1.33Pa，温度为7，则(1)1m3中氮气的分子数为_；(2)容器中的氮气的密度为_；(3)1m3中氮分子的总平动动能为_(玻尔兹曼常量k1.381023JK1,N2的摩尔质量Mmol2

35、8103kgmol1,普适气体常量R8.31Jmol1K1)3.4410201.6105kg/m32J第102页，共112页，编辑于2022年，星期三4129有一卡诺热机，用290g空气为工作物质，工作在27的高温热源与73的低温热源之间，此热机的效率h_若在等温膨胀的过程中气缸体积增大到2.718倍，则此热机每一循环所做的功为_(空气的摩尔质量为2910-3kg/mol，普适气体常量R8.31)33.38.31103J第103页，共112页，编辑于2022年，星期三4700有摩尔理想气体，作如图所示的循环过程acba，其中acb为半圆弧，ba为等压线，pc=2pa令气体进行ab的等压过程时吸

36、热Qab，则在此循环过程中气体净吸热量Q_Qab(填入：，或)第104页，共112页，编辑于2022年，星期三4112汽缸内有2mol氦气，初始温度为27，体积为20L(升)，先将氦气等压膨胀，直至体积加倍，然后绝热膨胀，直至回复初温为止把氦气视为理想气体试求：(1)在pV图上大致画出气体的状态变化过程(2)在这过程中氦气吸热多少？(3)氦气的内能变化多少？(4)氦气所做的总功是多少？(普适气体常量R=8.31)第105页，共112页，编辑于2022年，星期三解：(1)pV图如图2分(2)T1(27327)K300K据V1/T1=V2/T2，得T2=V2T1/V1600K1分Q=n Cp(T2

37、T1)2分=1.25104J1分(3)DE02分(4)据Q=A+DEAQ1.25104J2分第106页，共112页，编辑于2022年，星期三4598如图所示，有一定量的理想气体，从初状态a(p1,V1)开始，经过一个等体过程达到压强为p1/4的b态，再经过一个等压过程达到状态c，最后经等温过程而完成一个循环求该循环过程中系统对外做的功A和所吸的热量Q第107页，共112页，编辑于2022年，星期三解：设c状态的体积为V2，则由于a，c两状态的温度相同，p1V1=p1V2/4故V2=4V12分循环过程E=0,Q=A而在ab等体过程中功A1=0在bc等压过程中功A2=p1(V2V1)/4=p1(4

38、V1V1)/4=3 p1V1/42分在ca等温过程中功A3=p1 V1ln(V1/V2)=p1V1ln42分A=A1+A2+A3=(3/4)ln4p1V11分Q=A=(3/4)ln4p1V13分第108页，共112页，编辑于2022年，星期三41110.02kg的氦气(视为理想气体)，温度由17升为27若在升温过程中，(1)体积保持不变；(2)压强保持不变；(3)不与外界交换热量；试分别求出气体内能的改变、吸收的热量、外界对气体所做的功(普适气体常量R=8.31)第109页，共112页，编辑于2022年，星期三解：氦气为单原子分子理想气体，(1)等体过程，V常量，A=0据QDE+A可知623J

39、3分(2)定压过程，p=常量，=1.04103JDE与(1)相同A=Q DE417J4分(3)Q=0，DE与(1)同A=DE=-623J(负号表示外界做功)3分第110页，共112页，编辑于2022年，星期三41131mol氦气作如图所示的可逆循环过程，其中ab和cd是绝热过程，bc和da为等体过程，已知V1=16.4L，V2=32.8L，pa=1atm，pb=3.18atm，pc=4atm，pd=1.26atm，试求：(1)在各态氦气的温度(2)在C态氦气的内能(3)在一循环过程中氦气所做的净功 (1atm=1.013105Pa)(普适气体常量R=8.31Jmol1K1)第111页，共112页，编辑于2022年，星期三解：(1)Ta=paV2/R400KTb=pbV1/R636KTc=pcV1/R800KTd=pdV2/R504K4分(2)Ec=(i/2)RTc9.97103J2分(3)bc等体吸热Q1=CV(TcTb)2.044103J1分da等体放热Q2=CV(TdTa)1.296103J1分A=Q1Q20.748103J2分第112页，共112页，编辑于2022年，星期三