1、第四章 熱力學(xué)第一定律基本要求一、可逆和不可逆過程（1）準靜態(tài)過程（2）理解什么是可逆過程，什么是不可逆過程.知道只有無耗散的準靜態(tài)過程才是可逆過程。二、功和熱量（1）明確功是在力學(xué)相互作用過程中能量轉(zhuǎn)移，熱量是在熱學(xué)相互作用過程中的能量的轉(zhuǎn)移， 它們都是過程量，它們都是過程量。知道“作功”是通過物體宏觀位移來完成；而“熱傳遞” 是通過分子之間的相互作用來完成。（2） 知道功有正負，熟練掌握從體積膨脹功微分表達式dW pdV出發(fā)計算體積膨脹功。從幾何上理解功的大小等于p-V圖上熱力學(xué)過程曲線下面的面積。三、熱力學(xué)第一定律（1） 知道能量守恒與轉(zhuǎn)化定律應(yīng)用到熱學(xué)中就是熱力學(xué)第一定律。明確熱力學(xué)第

2、一定律是把內(nèi)能、功和熱量這三個具有能量量綱的物理量結(jié)合在一個方程中：即U Q W ；（2） 一微小過程中熱力學(xué)第一定律表示為：dU dQ dW ;對于準靜態(tài)過程熱力學(xué)第一定律表示為：dU dQ pdV（3）內(nèi)能是態(tài)函數(shù)，內(nèi)能一般應(yīng)是溫度和體積的函數(shù)。內(nèi)能應(yīng)當包含分子的熱運動動能和分 子之間的相互作用勢能，也應(yīng)包括分子內(nèi)部的能量；在熱學(xué)中的內(nèi)能一般不包括系統(tǒng)做整體 運動的機械能。四、熱容和焓（1）知道熱容的定義、熱容是過程量、熱容與物體的量有關(guān)。（2）知道焓的定義H U pV ;知道焓的物理意義。五、熱力學(xué)第一定律對理想氣體的應(yīng)用（1）知道焦耳定律；即理想氣體的內(nèi)能僅是溫度的函數(shù)；知道理想氣體的

3、焓也只是溫度的函數(shù)。內(nèi)能和焓的微分可分別表示為：dUCv,mdT ； dHCp,mdT ;這兩個公式適用于理想氣體任何過程。（2） 理想氣體的準靜態(tài)過程的熱力學(xué)第一定律可表示為 dQ Cv,mdT pdV ；利用上式可得邁耶公式：Cp,m CV,m R ；（3）會熟練利用熱力學(xué)第一定律處理一些常見熱力學(xué)過程。（4）會推導(dǎo)準靜態(tài)絕熱過程方程，熟記并會熟練利用絕熱過程方程，同時應(yīng)知道絕熱過程方 程的適用條件。（5）熟記多方過程方程，知道多方過程方程的適用條件，會推導(dǎo)多方過程方程和多方過程的 熱容量。六、熱機（1）理解熱機效率公式 執(zhí)=°°1 色；會解熱機問題。Q1Q1Q1(2)

4、知道卡諾熱機是什么熱機，并會熟練應(yīng)用卡諾熱機效率公式七、焦耳-湯姆孫效應(yīng)(1) 了解制冷機的制冷系數(shù)尸W ；了解卡諾制冷機的制冷系數(shù)(2) 了解焦耳湯姆孫效應(yīng)第五章熱力學(xué)第二定律與熵基本要求一、熱力學(xué)第二定律的表述和實質(zhì)(1) 熟記熱力學(xué)第二定律的開耳聞表述，并知道它反應(yīng)功變熱過程的不可逆。(2) 熟記熱力學(xué)第二定律的克勞休斯表述，并知道它反應(yīng)熱傳遞過程的不可逆。(3) 知道熱力學(xué)第二定律的開耳聞表述和克勞休斯表述是等價的；知道熱力學(xué)第二定律的實 質(zhì)是指：一切與熱相聯(lián)系的自然現(xiàn)象中的自發(fā)過程都是不可逆的。二、熟記并理解卡諾定理的內(nèi)容三、理解熵和熵增加原理(1)知道克勞休斯等式茫dQ =0T 可

5、逆(2)知道克勞休斯的熵定義：dS (dQ可逆 ；SbSa可逆巴；知道熵是態(tài)函數(shù)；知道如T? ba玄可逆t何求一個過程中的熵變；了解溫熵圖。(3) 熟記理想氣體熵變的兩個表達式，并會利用它們。(4) 知道熵增加原理描述的是：系統(tǒng)在絕熱過程中熵永不減小，在絕熱可逆過程熵不變，在絕 熱不可逆過程中熵增加。知道克勞休斯等式和不等式dQ 0 (可逆取等號，不可逆取不等號 )T(6) 知道熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達式為：bdQ Sb Sa (可逆取等號，不可逆取不等號 )a T(7) 知道熱力學(xué)第一和第二定律的結(jié)合而成的熱力學(xué)基本方程dU TdS pdV ;對于理想氣體： CVdT TdS pdV(8)

6、知道熵的微觀意義：熵是系統(tǒng)無序度的度量；知道波耳茲曼熵關(guān)系：S klnW第四章和第五章復(fù)習(xí)題選擇題1如圖所示，一定量理想氣體從體積V1,膨脹到體積V2分別經(jīng)歷的過程是：A-B等壓過程，A-C等溫過程；A-D 絕熱過程，其中吸熱量最多的過程(A) 是 A B. (B)是 A C.(C)是 A D.(D)既是A B也是A C,兩過程吸熱一樣多。2 一定量的理想氣體，從a態(tài)出發(fā)經(jīng)過或過程到達b態(tài)，acb為等溫線(如圖)，則、兩過程中 外界對系統(tǒng)傳遞的熱量Qi、Q2是(A) Qi>0，Q2>0. (B) Qi<0，Q2<0.(C) Qi>0，Q2<0. (D) Qi

7、<0，Q2>0.3 一定量的理想氣體分別由初態(tài) a經(jīng)過程ab和由初態(tài)a'經(jīng)過程a' cb到達相同的終態(tài)b，女口 p T圖 所示，則兩個過程中氣體從外界吸收的熱量 Qi， Q2 的關(guān)系為：(A) Qi<0，Qi> Q2.(B) Qi>0，Qi> Q2.(C) Qi<0, Qi< Q2.(D) Qi>0, Qi< Q2 .如圖，bca為理想氣體絕熱過程，bia和b2a是任意過程，則上述 兩過程中氣體作功與吸收熱量的情況是：(A) bia過程放熱，作負功；b2a過程放熱，作負功.(B) bia過程吸熱，作負功；b2a過程放熱

8、，作負功.(C) bia過程吸熱，作正功；b2a過程吸熱，作負功.(D) bia過程放熱，作正功；b2a過程吸熱，作正功.理想氣體經(jīng)歷如圖所示的abc平衡過程，則該系統(tǒng)對外作功 W， 從外界吸收的熱量Q和內(nèi)能的增量 E的正負情況如下：(A) E>0, Q>0，W<0.(B) E>0，Q>0，W>0.(C) E>0,Q<0,W<0.(D) E<0,Qv0,W<0.P6熱力學(xué)第一定律表明：(A) 系統(tǒng)對外作的功不可能大于系統(tǒng)從外界吸收的熱量.(B) 系統(tǒng)內(nèi)能的增量等于系統(tǒng)從外界吸收的熱量.(C) 不可能存在這樣的循環(huán)過程，在此循環(huán)過

9、程中，外界對系統(tǒng)作的 功不等于系統(tǒng)傳給外界的熱量.(D) 熱機的效率不可能等于1.7真實氣體經(jīng)多孔塞節(jié)流膨脹后，其溫度：(A) 一定升高.(B) 定降低.(C) 一定保證不變.(D)可能升高，可能降低，也可能保持不變.33、m )8 一定量的理想氣體經(jīng)歷acb過程時吸熱500 J.則經(jīng)歷acbda 過程時，吸熱為(A) -200 J.(B) -"700 J.(C) -400 J.(D) 700 J9對于室溫下的雙原子分子理想氣體，在等壓膨脹的情況下， 系統(tǒng)對外所作的功與從外界吸收的熱量之比W / Q等于(A) 2/3 .(B) 1/2.(C) 2/5.(D) 2/7.10用公式E C

10、v T (式中Cv為定體摩爾熱容量，視為常量， 為氣體摩爾數(shù))計算理想氣體內(nèi)能增量時，此式(A)只適用于準靜態(tài)的等體過程.(C)只適用于一切準靜態(tài)過程.(B) 只適用于一切等體過程.(D)適用于一切始末態(tài)為平衡態(tài)的過程.11 一定質(zhì)量的理想氣體完成一循環(huán)過程此過程在VT圖中用圖線1-2-3-1描寫.該氣體在循 環(huán)過程中吸熱、放熱的情況是(A) 在1 2, 3 1過程吸熱；在23過程放熱.(B) 在23過程吸熱；在1 2, 3 1過程放熱.(C) 在1 2過程吸熱；在23, 3 1過程放熱.(D) 在23, 3 1過程吸熱；在1 2過程放熱. 12有人設(shè)計一臺卡諾熱機(可逆的).每循環(huán)一次可從4

11、00 K的高溫?zé)嵩次鼰?800 J,向300 K的低溫?zé)嵩礋?00 J.同時對外作功1000 J,這樣的設(shè)計是(A)可以的，符合熱力學(xué)第一定律.(B)可以的，符合熱力學(xué)第二定律.(C) 不行的，卡諾循環(huán)所作的功不能大于向低溫?zé)嵩捶懦龅臒崃?(D) 不行的，這個熱機的效率超過理論值.13根據(jù)熱力學(xué)第二定律判斷下列哪種說法是正確的.(A) 熱量能從高溫物體傳到低溫物體，但不能從低溫物體傳到高溫物體.(B) 功可以全部變?yōu)闊幔珶岵荒苋孔優(yōu)楣?(C) 氣體能夠自由膨脹，但不能自動收縮.(D) 有規(guī)則運動的能量能夠變?yōu)闊o規(guī)則運動的能量，但無規(guī)則運動的能量不能變?yōu)橛幸?guī)則運動的能量.14甲說：“由熱力學(xué)

12、第一定律可證明任何熱機的效率不可能等于1.”乙說：“熱力學(xué)第二定律可表述為效率等于100%的熱機不可能制造成功.”丙說：“由熱力學(xué)第一定律可證明任 何卡諾循環(huán)的效率都等于1 (T2/TJ .” 丁說：“由熱力學(xué)第一定律可證明理想氣體卡諾熱 機(可逆的)循環(huán)的效率等于1 (T2/TJ ”對以上說法，有如下幾種評論，哪種是正確的？(A)甲、乙、丙、丁全對.(B)甲、乙、丙、丁全錯.(C)甲、乙、丁對，丙錯.(D)乙、丁對，甲、丙錯.15設(shè)有以下一些過程：(1) 兩種不同氣體在等溫下互相混合.(2)理想氣體在定體下降溫.(3) 液體在等溫下汽化.(4)理想氣體在等溫下壓縮.(5) 理想氣體絕熱自由膨

13、脹.161718192021222324在這些過程中，使系統(tǒng)的熵增加的過程是:（A）、（2）、.（B）、（3）、.（C）、.（D）（1）、（5）.V 如圖所示：一定質(zhì)量的理想氣體，從同一狀態(tài) A出發(fā)，分別 經(jīng)AB （等壓）、AC （等溫）、AD （絕熱）三種過程膨脹，使 體積從V1增加到V2.問哪個過程中氣體的熵增加最多？哪E 個過程中熵增加為零？正確的答案是：（A）過程AB熵增加最多，過程AC熵增加為零.（B）過程AB熵增加最多，過程AD熵增加為零.（C）過程AC熵增加最多，過程AD熵增加為零.（D）過程AD熵增加最多，過程AB熵增加為零.填空題將熱量Q傳給一定量的理想氣體，（1）若氣體的體

14、積不變，則熱量用于（2）若氣體的溫度不變，則熱量用于 .若氣體的壓強不變，則熱量用于.已知一定量的理想氣體經(jīng)歷 p T圖上所示的循環(huán)過程，圖中各過 程的吸熱、放熱情況為：（1）過程1 2中，氣體.過程2 3中，氣體.過程3 1中，氣體.定量的理想氣體在等溫膨脹后，其內(nèi)能 （增加、減小或不變）；定量的范德瓦耳斯氣體在等溫膨脹后，其內(nèi)能 （增加、減小或不變）定量的某種理想氣體在等壓過程中對外作功為200 J.若此種氣體為單原子分子氣體，則該過程中需吸熱 J若為雙原子分子氣體，則需吸熱J.常溫常壓下，一定量的某種理想氣體（其分子可視為剛性分子，自由度為i），在等壓過程中吸熱為Q，對外作功為 W,內(nèi)能

15、增加為E，則W/Q=.E/Q .經(jīng)可逆吸熱過程或不可逆吸熱過程都可使一固體從初態(tài)（溫度T1）變到同樣的末態(tài)（溫度T2），對這兩種過程試判斷下列各量之間的關(guān)系:T2dQ（可逆）T2dQ（不可逆 ）T1T固體：E （可逆） E （不可逆），固體：S （可逆） S （不可逆）.（填上 ，二，V號）設(shè)比熱容比為的1 mol理想氣體，從同一初始平衡態(tài)出發(fā)，進行可逆的等壓過程或等體過程.在溫熵圖中，對于相同的溫度，等壓過程曲線的斜率與等體過程曲線的斜率之 比為.計算題單原子分子理想氣體經(jīng)歷多方過程 pV3 =常量時的摩爾熱容量C = ?（需從基本定律與 定義做起，不得直接代入C與多方指數(shù)的關(guān)系式求值）25

16、 M = 4X 103 kg氫氣（看作理想氣體）被活塞封閉在某一容器的下半部而與外界平衡（容器開口處有一凸出邊緣可防止活塞脫離， 如圖所示活塞的質(zhì) 量和厚度可忽略）現(xiàn)把Q = 2 X 104 J的熱量緩慢地傳給氣體，使氣體逐漸 膨脹求氫氣最后的壓強、溫度和體積各變?yōu)槎嗌伲浚ɑ钊獯髿馓幱跇藴?狀態(tài)）（普適氣體常量R 8.31 J mol 1 K 1）26 一側(cè)面絕熱的氣缸內(nèi)盛有1 mol的單原子分子理想氣體.氣體的溫度Ti =273 K，活塞外氣壓po=1.O1 X05Pa,活塞面積S = 0.02m2,活塞質(zhì)量 m=102 kg（活塞絕熱、不漏氣且與氣缸壁的摩擦可忽略）.由于氣缸內(nèi)小 突起物

17、的阻礙，活塞起初停在距氣缸底部為l1 = 1 m處.今從底部極緩慢地加熱氣缸中的氣體，使活塞上升了l2 = 0.5 m的一段距離如圖所Q示.試通過計算指出：（1）氣缸中的氣體經(jīng)歷的是什么過程？（2）氣缸中的氣體在整個過程中吸了多少熱量？27 如圖所示為一循環(huán)過程，其中ab、cd、ef均為等溫過程，其相應(yīng)的溫度分別為3To、To、2 To； be、de、fa均為絕熱 過程設(shè)該循環(huán)過程所包圍的面積為Ai, cd過程曲線下的V面積為A2.求cdefa過程的熵的增量.28 質(zhì)量和材料都相同的兩個固態(tài)物體，其熱容量為C.開始時兩物體的溫度分別為Ti和T2 (Ti > T2).今有一熱機以這 兩個物

18、體為高溫和低溫?zé)嵩矗?jīng)若干次循環(huán)后，兩個物體達 相同的溫度，求熱機能輸出的最大功Amax.四理論推導(dǎo)和證明題29試證明2 mol的氦氣和3 mol的氧氣組成的混合氣體在絕熱過程中也有 pV=C，而=31/21.(氧氣、氦氣以及它們的混合氣均看作理想氣體 ).30圖中，AB為一理想氣體絕熱線設(shè)氣體由任意 C態(tài)經(jīng)準靜態(tài)過程變到D態(tài)，過程曲線CD與絕熱線AB相交于E試證明：CD過程為吸熱過程.31某理想氣體由狀態(tài)I (pi,Vi,Ti )絕熱膨脹至狀態(tài)U (p2,V2,T2 )，再 由狀態(tài)U等體升壓至狀態(tài)川(P3,V3,T3 )，如圖.已知系統(tǒng)由U至川 所吸收的熱量恰好等于過程I至U所作的功，試證明

19、：系統(tǒng)在狀 態(tài)川的溫度T3與狀態(tài)I的溫度Ti相等.32試證：從根據(jù)卡諾定理得到的對于循環(huán)過程的表達式Qi Q2 一 Ti T2QiTi可以得出與熱力學(xué)第二定律的兩種基本表述(即開爾文表述和克 勞修斯表述)相符的結(jié)論.33 根據(jù)熱力學(xué)第二定律證明兩條絕熱線不能相交五 回答題34 PV = 常量的方程(式中 為比熱容比)是否可用于理想氣體自由膨脹的過程？為什么？35 在下列理想氣體各種過程中，哪些過程可能發(fā)生？哪些過程不可能發(fā)生？為什么 ?(1) 等體積加熱時，內(nèi)能減少，同時壓強升高 (2) 等溫壓縮時，壓強升高，同時吸熱(3) 等壓壓縮時，內(nèi)能增加，同時吸熱 (4) 絕熱壓縮時，壓強升高，同時內(nèi)

20、能增加36 兩個體積相同、溫度相等的球形容器中，盛有質(zhì)量相等的同一種氣體，當連接兩容器的 閥門打開時，系統(tǒng)熵如何變化？37 冰融化成水需要吸熱，因而其熵是增加的但水結(jié)成冰，這時要放熱，即 dQ 為負，其 熵是減少的這是否違背了熵增加原理？試解釋之第六章物態(tài)與相變 基本要求一、物質(zhì)的五種物態(tài)知道什么是物態(tài)，什么是相，自然界中的五種物態(tài)是什么？知道固體、液體都是凝聚態(tài)。二、液體了解液體具有長程無序、短程有序的結(jié)構(gòu)；液體由一個個單元組成。了解液體分子的熱運動是分子在平衡位置附近的振動。三、液體的表面現(xiàn)象(1) 理解表面張力是作用在液體表面上使液面具有收縮傾向的一種力。從微觀上看，表面張 力是由于液體表面的過渡區(qū)域(表面層)內(nèi)分子力作用的結(jié)果。知道表面張力系數(shù)的兩種定 義：單位長度上的表面張力；在等溫條件下增加單位面積液體表面積所