第7章热力学
大学物理练习题六
一、选择题
1．在下列说法中，
（１） 可逆过程一定是平衡过程。 （２） 平衡过程一定是可逆的。
（３） 不可逆过程一定是非平衡过程。 （４） 非平衡过程一定是不可逆的。 哪些是正确的？ [ A ]
(A) (1)、(4) (B) (2)、(3) (C) (1)、(2)、(3)、(4) (D) (1)、 (3)
解: 可逆过程必须是平衡过程，且无摩擦、无漏热。故(1)与(4)正确，(2)与(3)是错误的。
2．理想气体经历如图所示的a b c 平衡过程，则系统对外作功A ，从外界吸收的热量Q 和内能的增量E ?的正负情况如下： [ B ] (A) 0>?E ，.0,0<>A Q (B) .0,0,0>>>?A Q E (C)
.0,0,0><>?A Q E
(D) .0,0,0><
解: 在a →b →c 过程中，（1）V ↑，因此A > 0 ； （2）由T ∝PV 及上图可知T ↑，E ?＞0。 （3）由E A Q ?+=知Q > 0。
3．一定量理想气体经历的循环过程用V －T 曲线表示如图．在此循环过程中，气体从外界吸热的过程是 [ A ]
(A) A →B (B) B →C
(C) C →A (D) A →B 和B →C （提示：A →B 为等压过程）
解: 该图是V-T 图，A →B 过程V/T 是常量，故是等压过程。T ↑、V ↑，故ΔE>0、A>0，由Q=A+ΔE 知Q ＞0
4. 有人设计了一台卡诺热机（可逆的）。每循环一次可从400K 的高温热源吸热1800J ，向300K 的低温热源放热800J 。同时对外做功1000J ，这样的设计是 [ D ] （A ）可以的，符合热力学第一定律； （B ）可以的，符合热力学第二定律；
（C ）不行的，卡诺循环所作的功不能大于向低温热源放出的热量； （D ）不行的，这个热机的效率超过理论值。
解：设计者的效率%6.55%10018001000
=?==吸
Q A η
卡诺循环的理论值%25%001）400300
（11=?-=
-=高
低T T η 5．“理想气体和单一热源接触作等温膨胀时，吸收的热量全部用来对外作功。”对此说法，有如下几种评论，哪种是正确的？ [ C ] (A)
不违反热力学第一定律，但违反热力学第二定律。 (B) 不违反热力学第二定律，但违反热力学第一定律。 (C) 不违反热力学第一定律，也不违反热力学第二定律。 (D)
违反热力学第一定律，也违反热力学第二定律。
解：（1）等温ΔE=0，膨胀A>0，故Q=A ，不违反热一律。因此（B ）与（D ）均错误。
（2）热一律强调的是系统的净吸热全部转化为功时,对外界没有影响。以上说法并没有指出外界不变化，故这一过程并不违反热二律。
注意：如果单一热源．．．．的温度是不均匀的，可以从该热源的高温处吸热放到热源的低温处，且Q 净=A 。此时单一热源的功能相当于两个热源，从热源的高温处吸热向低温处放热，热源的温度趋向均匀，系统发生了改变。
6．理想气体绝热地向真空自由膨胀，体积增大为原来的两倍，则始、末两态的温度T 1与T 2和始、末两态气体分子的平均自由程1λ与2λ的关系为 [ B ] (A) T =T ，λ=λ (B) T =T ，λ=λ
(C) T 1=2T 2 ，1λ=2λ (D) T 1=2T 2 ，1λ=212λ
解：（1）绝热Q=0，向真空自由膨胀不作功，A=0。由Q=A+ΔE 知ΔE=0，所以T 2=T 1 ； （2）对同一气体，V 2=2V 1，n 2=n 1/2，
二、填空题
1．在p--V 图上
（1）系统的某一平衡态用 一个点 来表示；
（2）系统的某一平衡过程用 一条曲线 来表示；
（3）系统的某一平衡循环过程用 封闭曲线 来表示。
2．如图所示，已知图中画不同斜线的两部分的面积分别为S 1和
S 2，那么：（1）如果气体的膨胀过程为a-1-b ，则气体对外作功A= S 1 +S 2 ；
（2）如果气体进行a-2-b-1-a 的循环过程，则它对外作功A= - S 1 。
3．2mol
200K 上升到500K ，若该过程为
解：2=v ，i = 3，
K 300T =?
（1）等容过程：A=0，=?=?=T R i
E Q 2
ν )(7479J
（2）对一般非平衡过程，等容过程A=0，结果同上。
4．将1 mol 理想气体等压加热，使其温度升高72 K ，传给它的热量等于1.60×103 J ，
求：(1) 气体所作的功A=J 5.598；(2) 气体内能的增量E ?=J
5.1001；
(3) 比热容比 γ =
6.1。
解：1=v ，K 72T =?，等压过程J 106.1T C Q 3
p
?=?ν=， 故2.2272
10
6.1C 3
p =?=，92.13R C C p V =-=。
（2）=?ν=?T C E V )(5.1001J
（1）=?-=E Q A )(5.598J ，
（3）≈
=
γV
p C C 6.1
5．3mol 的理想气体开始时处在压强p 1=6atm 、温度T 1=500K 的平衡态。经过一个等温过程，压强变为p 2=3atm 。该气体在此等温过程中吸收的热量为Q= J 。（摩尔气体常量1131.8--??=K mol J R ）
解：=???==3
6ln 50031.83ln 21p p RT Q ν8641 （J ）
（69.02
ln =）
6．一定量理想气体，从同一状态开始把其体积由0V 压缩到02
1
V ，分别经历以下三种过程：
(1) 等压过程；(2) 等温过程；(3) 绝热过程．其中： (3) 过程外界对气体做功最多；
(1) 过程气体内能减少最多； (1) 过程气体放热最多。
解：（1）三个过程均为体积减小，外界对气体作功， A ’ =S ，故选(3)。
（2）由pV 2i E =知，内能减小
-=-)(22
0021V p V p i E E ，等压过程的末状态p 最小，内能减小最多，故选(1)。 （3）吸放
Q Q -=
等压过程：)(2
2
301T T R i T C Q p -+=?-=νν放
=-+=-+=)2(22
)
(2200003300V P V P i V P V P i 等温过程：=-=1
2
02ln V V RT Q ν放2ln 0RT ν
绝热过程：03=放Q ,因
02
2RT i ν+≥022
3RT ν+>2ln 0RT ν， 即放放放
321Q Q Q >>，故选（1）
。
7. 从统计的意义来解释：不可逆过程实质上是一个从几率较小的状态到几
率较大的状态的转变过程。一切实际过程都向着 无序化 的方向进行。
三、计算题
1．1mol 双原子分子理想气体从状态A(p 1,V 1)沿p —V 图所示直线变化到状态B(p 2,V 2)，试求：
（1）气体的内能增量。 （2）气体对外界所作的功。 （3）气体吸收的热量。 （4）此过程的摩尔热容。
（摩尔热容T Q C ?=/，其中Q 是1mol 物质在过程中升高温度T ?时所吸收的热量。）
解：1=v ，i = 5，RT i
PV i E ν2
2==
（1）)(2
5
1122V P V P E -=?
（2）
)(2
1
112212
V P V P S S A OAV OBV -=-=??
（3）)(3112
2V P V P A E Q -=+?=
（4）T R V P V P Q ?=-=ν3)(31122，R T
Q
T Q C 3)(
=?=?=ν 注意：如果（2率）消去两项，否则后面结果不得分。
2．一定量的刚性双原子分子理想气体，开始时处于压强为5
0100.1?=p Pa ，体积为330104m V -?=，温度为K T 3000=的初态。后经等压膨胀过程温度上升到K T 4501=，
再经绝热过程温度降回到K T 3002=。求气体在整个过程中对外做的功。
解：等压膨胀：由11
00
T V T V =
得)(1063
30
11m V T T V -?== )
(200)104106(100.1)
(3
3
5
0101J V V p A =?-???=-=--
绝热过程：0=Q ，02T T = ， 3
4
000==T V P R ν )(500)(2
5
)(01212J T T R T T C E A V =-=-=?-=νν
整个过程 =+=21A A A )(700J
3．比热容比40.1=γ的理想气体进行如图所示的循环，已知状态A 的温度为300K 。求：（1）状态B 、C 的温度；（2）每一过程中气体所吸收的净热量。
解：由图可知：
⑴ C →A 为等容过程： P A / T A = P C / T C
=?==400
100
300A C A C P P T T K 75 B →C 为等压过程： V B / T B = V C / T C
=?==2
6
75C B C B V V T T K 225 ⑵ 由比热容比40.12
=+=i
i γ知i=5，该气体是双原子分子气体，
V (m 3)
R C V 2
5=，R R C C V P 27
=+=， 383002400=?==
A A A T V P R ν
B →
C 为等压放热过程：
=-=-=)(2
7
)(B C B C p BC T T R T T C Q νν)(1400J -
C →A 为等容吸热过程：
=-=-=)(2
5
)(C A C A V CA T T R T T C Q νν)(1500J
A →
B 过程的净吸热：
梯S E A E Q AB +?=+?=
)
)((2
1
)(A B A B A B V V V P P T T C -++-=ν)(500J =
[附]A →B 过程解法2：
整个循环过程中内能增量△E=0，整个过程的净吸热为
J V V P P S A Q C B C A ABC 600)26()100400(2
1
))((21=-?-=--===?
∴A →B 净吸热：Q AB =Q-Q BC -Q CA =600-(-1400)-1500=500J
另解说明：求出i 以后，功与内能全部PV 表示，不用求摩尔热容。
[补充题]
1. 如果理想气体的体积按照PV 3
=C （C 为正的常数）的规律从V 1膨胀到V 2，则它所作的
功
降低（填表升高、降低或不变）。
解：(1)2
222
2212
321
2
12
1
----=-
===??CV CV CV V dV C pdV A v v v v v
(2) 2
23222131122212222-----=-=V V p V V p CV CV A
)(2
1
)(21212211T T R V p V p -=-=ν
由12V V >，A>0，知21T T >
2．卡诺致冷机，其低温热源温度为T 2=300K ，高温热源温度为T 1=450K ，每一循环从低温
热源吸热Q 2=400J 。已知该致冷机的致冷系数为2
12
2T T T A Q -==ω（式中A 为外界对系统作
的功），则每一循环中外界必须作功A= 。
解：2300
450300
2122=-=-==
T T T A Q ω 2002
400
2
===ωQ A （J ）
3．设高温热源的热力学温度是低温热源的热力学温度的n 倍，则理想气体在一次卡诺循环中，传给低温热源的热量是从高温热源吸收的热量的 [ C ] (A) n 倍. (B) n-1 倍.
(C)
n 1 倍. (D) n 1+ 倍.
最新工程热力学思考题答案,第七章
第七章 气体与蒸汽的流动 7.1对改变气流速度起主要作用的是通道的形状还是气流本身的状态变化？ 答：改变气流速度主要是气流本身状态变化，主要是压力变化直接导致流速的变 化。 7.2如何用连续性方程解释日常生活的经验：水的流通截面积增大，流速就降低？ 答：日常生活中水的流动一般都为稳定流动情况11 221212f f m m m Ac A c q q q v v ====， 对于不可压缩流体水1v =2v ，故有流速和流通截面积成反比关系。 7.3在高空飞行可达到高超音速的飞机在海平面上是否能达到相同的高马赫数？ 答：不能，因为速度和压比有个反比关系，当压比越大最大速度越小，高空时压 比小，可以达到高马赫数，海平面时压比增大，最大速度降低无法达到一样的高马赫数。 7.4当气流速度分别为亚声速和超声速时，下列形状的管道（图7-16）宜于作喷管还是宜于作扩压管？ 答：气流速度为亚声速时图7-16中的1 图宜于作喷管，2 图宜于作扩压管，3 图 宜于作喷管。当声速达到超声速时时1 图宜于作扩压管，2 图宜于作喷管，3 图宜于作扩压管。4 图不改变声速也不改变压强。 7.5当有摩擦损耗时，喷管的流出速度同样可用2022()f c h h -无摩擦损耗时相同，那么摩擦损耗表现在哪里呢？ 答：摩擦损耗包含在流体出口的焓值里。摩擦引起出口速度变小，出口动能的减 小引起出口焓值的增大。 7.6考虑摩擦损耗时，为什么修正出口截面上速度后还要修正温度？ 答：因为摩擦而损耗的动能被气流所吸收，故需修正温度。 7.7考虑喷管内流动的摩擦损耗时，动能损失是不是就是流动不可逆损失？为什 么？ 答：不是。因为其中不可逆还包括部分动能因摩擦损耗转化成热能，而热能又被 气流所吸收，所造成的不可逆。 7.8在图7-17 中图（a ）为渐缩喷管,图（b ） 为缩放喷管。设两喷管的工作背压均为0.1MPa ，进口截面压力均为1 MPa ，进口流速1f c 可忽略不计。1）若两喷管的最小截面面积相等，问两喷管的流量、出口截面流速和压力是否相同？2) 假如沿截面2’-2’切去一段，将产生哪些后果？出口截面上的压力、流速和流
热力学发展简史
热力学发展简史 “温度”贯穿我们的一生，人人都知冷暖，古代人便会钻木取火，不可否认的一个方面是为了取暖，而现在，点暖炉，空调等设备的使用也都是人们为了得到一个合适的温度以更好的生活。学了一个学期的工程热力学后发现温度对于热热力学研究起着至关重要的作用。而温度的定义以及测量可以说是热力学的开端。 在17 世纪中，虽然有些科学家对温度的测定及温标的建立，作出不同程度的贡献，提供了有益的经验和教训。但是，由于没有共同的测温基准，没有一致的分度规则，缺乏测温物质的测温特性的资料，以及没有正确的理论指导，因此，在整个17 世纪中，并没有制作出复现性好的、可供正确测量的温度计及温标。在18 世纪中，“测温学”有较大的突破。其中最有价值的是，1714 年法伦海脱所建立的华氏温标，以及1742 年摄尔修斯所建立的摄氏温标（即百分温标）。华氏温标是以盐水和冰的混合物作为基准点（0°F），而以水的冰点（32°F）及水的沸点（212°F）作为固定参考点。摄氏温标是以 水的冰点（100℃）及水的沸点（0℃）作为固定参考点及基准点，并把他们分作100等分，每个间隔定义为一度，故称之为百分温标。1749 年，该温标的基准点及固定参考点，被摄尔修斯的助手斯托墨颠倒过来，这就是后来常用的摄氏温标。 18世纪末19世纪初，随着蒸汽机在生产中的广泛应用，人们越来越关注热和功的转化问题。于是，热力学应运而生。1798年，汤普生通过实验否定了热质的存在。德国医生、物理学家迈尔在1841-1843年间提出了热与机械运动之间相互转化的观点，这是热力学第一定律的第一次提出。在热力学第一定律提出之前，人们一直围绕着制造永动机的可能性问题展开激烈的讨论，尤其是到了19世纪早期，不少人沉迷于一种神秘机械——第一类永动机的制造，因为这种设想中的机械只需要一个初始的力量就可使其运转起来，之后不再需要任何动力和燃料，却能自动不断地做功。直至热力学第一定律发现后，第一类永动机的神话才不攻自破。 一：热力学第一定律 1．热力学第一定律的文字表述 自然界一切物体都具有能量，能量有各种不同形式，它能从一种
第七章、统计热力学基础习题和答案
统计热力学基础 题 择 一、选 1. 下面有关统计热力学的描述，正确的是：( ) A. 统计热力学研究的是大量分子的微观平衡体系 B. 统计热力学研究的是大量分子的宏观平衡体系 C. 统计热力学是热力学的理论基础 D. 统计热力学和热力学是相互独立互不相关的两门学科B 2.在研究N、V、U 有确定值的粒子体系的统计分布时，令∑n i = N，∑n iεi = U， 3.这是因为所研究的体系是：( ) A. 体系是封闭的，粒子是独立的 B 体系是孤立的，粒子是相依的 C. 体系是孤立的，粒子是独立的 D. 体系是封闭的，粒子是相依的 C 4.假定某种分子的许可能级是0、ε、2ε和3ε，简并度分别为1、1、2、3 四个这样的分子构成的定域体系，其总能量为3ε时，体系的微观状态数为：( ) A. 40 B. 24 C. 20 D. 28 A 5. 使用麦克斯韦-波尔兹曼分布定律，要求粒子数N 很大，这是因为在推出该定律 6.时：( ) . 假定粒子是可别的 B. 应用了斯特林近似公式 C. 忽略了粒子之间的相互作用 D. 应用拉氏待定乘因子法 A 7.对于玻尔兹曼分布定律n i =(N/q) ·g i·exp( -εi/kT)的说法：(1) n i 是第i 能级上的 粒子分布数; (2) 随着能级升高，εi 增大，n i 总是减少的; (3) 它只适用于可区分的独 8.立粒子体系; (4) 它适用于任何的大量粒子体系其中正确的是：( ) A. (1)(3) B. (3)(4) C. (1)(2) D. (2)(4) C 9.对于分布在某一能级εi 上的粒子数n i ，下列说法中正确是：( ) 10.A. n i 与能级的简并度无关 B. εi 值越小，n i 值就越大 C. n i 称为一种分布 D.任何分布的n i 都可以用波尔兹曼分布公式求出 B 11. 15．在已知温度T 时，某种粒子的能级εj = 2εi，简并度g i = 2g j，则εj 和εi 上分布的粒子数之比为：( ) A. 0.5exp( j/2εk T) B. 2exp(- εj/2kT) C. 0.5exp( -εj/kT) D. 2exp( 2 j/kεT) C 12. I2 的振动特征温度Θv= 307K，相邻两振动能级上粒子数之n(v + 1)/n(v) = 1/2 的温度 13.是：( ) A. 306 K B. 443 K C. 760 K D. 556 K B 14.下面哪组热力学性质的配分函数表达式与体系中粒子的可别与否无关：( ) A. S、G、F、C v B. U、H、P、C v C. G、F、H、U D. S、U、H、G B 15. 分子运动的振动特征温度Θv 是物质的重要性质之一，下列正确的说法是： ( ) A.Θv 越高，表示温度越高 B.Θv 越高，表示分子振动能越小 C. Θv 越高，表示分子处于激发态的百分数越小 D. Θv 越高，表示分子处于基态的百分数越小 C 16.下列几种运动中哪些运动对热力学函数G 与A 贡献是不同的：( ) A. 转动运动 B. 电子运动 C. 振动运动 D. 平动运动 D 17.三维平动子的平动能为εt = 7h 2 /(4mV2/ 3 )，能级的简并度为：( )
第七章、统计热力学基础习题和答案
统计热力学基础 一、选择题 1. 下面有关统计热力学的描述，正确的是：( ) A. 统计热力学研究的是大量分子的微观平衡体系 B. 统计热力学研究的是大量分子的宏观平衡体系 C. 统计热力学是热力学的理论基础 D. 统计热力学和热力学是相互独立互不相关的两门学科 B 2.在研究N、V、U有确定值的粒子体系的统计分布时，令∑n i = N，∑n iεi = U， 这是因为所研究的体系是：( ) A. 体系是封闭的，粒子是独立的 B 体系是孤立的，粒子是相依的 C. 体系是孤立的，粒子是独立的 D. 体系是封闭的，粒子是相依的 C 3.假定某种分子的许可能级是0、ε、2ε和3ε，简并度分别为1、1、2、3 四个这样的分子构成的定域体系，其总能量为3ε时，体系的微观状态数为：( ) A. 40 B. 24 C. 20 D. 28 A 4. 使用麦克斯韦-波尔兹曼分布定律，要求粒子数N 很大，这是因为在推出该定律时：( ) . 假定粒子是可别的 B. 应用了斯特林近似公式 C. 忽略了粒子之间的相互作用 D. 应用拉氏待定乘因子法 A 5.对于玻尔兹曼分布定律n i =(N/q)·g i·exp( -εi/kT)的说法：(1) n i是第i 能级上的粒子分布数; (2) 随着能级升高，εi 增大，n i总是减少的; (3) 它只适用于可区分的独立粒子体系; (4) 它适用于任何的大量粒子体系其中正确的是：( ) A. (1)(3) B. (3)(4) C. (1)(2) D. (2)(4) C 6.对于分布在某一能级εi上的粒子数n i，下列说法中正确是：( ) A. n i与能级的简并度无关 B. εi值越小，n i 值就越大 C. n i称为一种分布 D.任何分布的n i都可以用波尔兹曼分布公式求出 B 7. 15．在已知温度T时，某种粒子的能级εj = 2εi，简并度g i = 2g j，则εj和εi上分布的粒子数之比为：( ) A. 0.5exp(ε j/2kT) B. 2exp(- εj/2kT) C. 0.5exp( -εj/kT) D. 2exp( 2ε j/kT) C 8. I2的振动特征温度Θv= 307K，相邻两振动能级上粒子数之n(v + 1)/n(v) = 1/2的温度是：( ) A. 306 K B. 443 K C. 760 K D. 556 K B 9.下面哪组热力学性质的配分函数表达式与体系中粒子的可别与否无关：( ) A. S、G、F、C v B. U、H、P、C v C. G、F、H、U D. S、U、H、G B 10. 分子运动的振动特征温度Θv 是物质的重要性质之一，下列正确的说法是：( ) A.Θv越高，表示温度越高 B.Θv越高，表示分子振动能越小 C. Θv越高，表示分子处于激发态的百分数越小 D. Θv越高，表示分子处于基态的百分数越小 C 11.下列几种运动中哪些运动对热力学函数G与A贡献是不同的：( ) A. 转动运动 B. 电子运动 C. 振动运动 D. 平动运动 D 12.三维平动子的平动能为εt = 7h2 /(4mV2/3 )，能级的简并度为：( )
化工热力学(第三版)陈钟秀课后习题答案
第二章 2-1.使用下述方法计算1kmol 甲烷贮存在体积为0.1246m 3、温度为50℃的容器中产生的压力：（1）理想气体方程；（2）R-K 方程；（3）普遍化关系式。 解：甲烷的摩尔体积V =0.1246 m 3/1kmol=124.6 cm 3/mol 查附录二得甲烷的临界参数：T c =190.6K P c =4.600MPa V c =99 cm 3/mol ω=0.008 (1) 理想气体方程 P=RT/V=8.314×323.15/124.6×10-6=21.56MPa (2) R-K 方程 22.5 22.5 6 0.52 6 8.314190.60.427480.42748 3.2224.610 c c R T a Pa m K mol P - ?== =???? 531 68.314190.60.08664 0.08664 2.985104.610 c c RT b m mol P --?===??? ∴() 0.5RT a P V b T V V b = --+ ()()50.555 8.314323.15 3.222 12.46 2.98510323.1512.461012.46 2.98510---?= - -???+? =19.04MPa (3) 普遍化关系式 323.15190.6 1.695r c T T T === 124.699 1.259r c V V V ===＜2 ∴利用普压法计算，01Z Z Z ω=+ ∵ c r ZRT P P P V = = ∴ c r PV Z P RT = 65 4.61012.46100.21338.314323.15 c r r r PV Z P P P RT -???===? 迭代：令Z 0=1→P r0=4.687 又Tr=1.695，查附录三得：Z 0=0.8938 Z 1=0.4623 01Z Z Z ω=+=0.8938+0.008×0.4623=0.8975 此时，P=P c P r =4.6×4.687=21.56MPa 同理，取Z 1=0.8975 依上述过程计算，直至计算出的相邻的两个Z 值相差很小，迭代结束，得Z 和P 的值。 ∴ P=19.22MPa 2-2.分别使用理想气体方程和Pitzer 普遍化关系式计算510K 、2.5MPa 正丁烷的摩尔体积。已知实验值为1480.7cm 3/mol 。 解：查附录二得正丁烷的临界参数：T c =425.2K P c =3.800MPa V c =99 cm 3/mol ω=0.193
第七章 统计热力学基础
第七章统计热力学基础 一、选择题 1、统计热力学主要研究（）。 (A) 平衡体系(B)单个粒子的行为案(C) 非平衡体系(D) 耗散结构 2、能量零点的不同选择，在下面诸结论中哪一种说法是错误的：( ) (A) 影响配分函数的计算数值(B) 影响U，H，F，G 的数值 (C) 影响Boltzmann分布数N 的数值(D) 影响能级能量εi的计算数值 3、最低能量零点选择不同，对哪些热力学函数值无影响：( ) (A) U (B) S (C) G (D) H 4、统计热力学研究的主要对象是：（） (A) 微观粒子的各种变化规律 (B) 宏观体系的各种性质 (C) 微观粒子的运动规律 (D) 宏观系统的平衡性质 5、对于一个U,N,V确定的体系，其微观状态数最大的分布就是最可几分布，得出这一结论的理论依据是：（） (A) 玻兹曼分布定律(B) 等几率假设(C) 分子运动论(D) 统计学原理 6、以0到9这十个数字组成不重复的三位数共有（） (A) 648个(B) 720个(C) 504个(D) 495个 7、各种不同运动状态的能级间隔是不同的，对于同一种气体分子，其平动、转动、振动和电子运动的能级间隔的大小顺序是：（） (A) t > r > v > e(B) t < r < v < e (C) e > v > t > r(D) v > e > t > r 8、在统计热力学中，对物系的分类按其组成的粒子能否被分辨来进行，按此原则：（） (A) 气体和晶体皆属定域子体系 (B) 气体和晶体皆属离域子体系 (C) 气体属离域子体系而晶体属定域子体系 (D) 气体属定域子体系而晶体属离域子体系 9、对于定域子体系分布X所拥有的微观状态t x为：（） (A) (B)
化工热力学习题标准答案-第一至五、第七章
化工热力学习题答案-第一至五、第七章
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第一章 绪论 一、选择题(共3小题，3分) 1、(1分)关于化工热力学用途的下列说法中不正确的是（ ） A.可以判断新工艺、新方法的可行性。 B.优化工艺过程。 C.预测反应的速率。 D.通过热力学模型，用易测得数据推算难测数据；用少量实验数据推算大量有用数据。 E.相平衡数据是分离技术及分离设备开发、设计的理论基础。 2、(1分)关于化工热力学研究特点的下列说法中不正确的是（ ） （A ）研究体系为实际状态。 （B ）解释微观本质及其产生某种现象的内部原因。 （C ）处理方法为以理想态为标准态加上校正。 （D ）获取数据的方法为少量实验数据加半经验模型。 （E ）应用领域是解决工厂中的能量利用和平衡问题。 3、(1分)关于化工热力学研究内容，下列说法中不正确的是（ ） A.判断新工艺的可行性。 B.化工过程能量分析。 C.反应速率预测。 D.相平衡研究 参考答案 一、选择题(共3小题，3分) 1、(1分)C 2、(1分)B 3、(1分)C 第二章 流体的PVT 关系 一、选择题(共17小题，17分) 1、(1分)纯流体在一定温度下，如压力低于该温度下的饱和蒸汽压，则此物质的状态为（ ）。 A ．饱和蒸汽 B.饱和液体 C ．过冷液体 D.过热蒸汽 2、(1分)超临界流体是下列 条件下存在的物质。 A.高于T c 和高于P c B.临界温度和临界压力下 C.低于T c 和高于P c D.高于T c 和低于P c 3、(1分)对单原子气体和甲烷，其偏心因子ω，近似等于 。 A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 4、(1分)0.1Mpa ,400K 的2N 1kmol 体积约为__________ A 3326L B 332.6L C 3.326L D 33.263 m 5、(1分)下列气体通用常数R 的数值和单位，正确的是__________ A K kmol m Pa ???/10314.83 3 B 1.987cal/kmol K
07第7章 热力学基础
105 第7章 热力学基础 7.1 结构要点 一、知识结构 本章介绍由观察和实验总结出来的热现象的基本规律． 二、基本要求 1．理解平衡态、准静态过程、可逆过程、不可逆过程的涵义， 2．掌握描述热力学过程的三个主要物理量：内能、功、热量； 3．掌握热力学第一定律及在各种等值过程中的运用； 4．理解热力学第二定律的两种表述，能够计算循环热机效率(或制冷系数)； 5．掌握熵的概念、性质和物理本质，了解熵增原理的物理意义． 热力学过程 准静态过程 等值过程 热力学第一定律 热力学第二定律 热力学第三定律 热力学第零定律 2 2 11T p T p =2 2 11T V T V =2 211V p V p =γ γ 2 211V p V p =A E Q +?=?=pdV A )(2 12T T iR M E -= ?μ) (12T T C M Q -= μ R i C V 2 = R C C V p +=V p C C = γRT M pV μ = 主要物理量 内能 功 热量
106 7.2 学习指南 一、内能、功、热量 1．内能 系统内分子运动的动能、分子间相互作用的势能及分子内原子等运动的动能的总和，称为系统的内能． 内能是状态的单值函数，简称为态函数． 理想气体的内能指系统内所有分子各种动能的总和．对于质量为M 、摩尔质量为μ的理想气体，其内能为RT i M E 2 μ=。 (7—1) 理想气体的内能是温度的单值函数，即内能只与温度有关．如果温度的变化量为△T ，则其内能变化量为T R i M E ?= ?2 μ。 (7—2) 2．功 由于体积变化，理想气体组成的系统对外界在无限小的准静态过程中所作的功为 pdV dA =，当系统体积膨胀时，d V ＞0，系统对 外作正功，即d A ＞0，当系统被压缩时，d V ＜0，系统对外作负功，即d A ＜0． 在一个有限的准静态过程中，系统的体积由V 1变为V 2时，系统对外界所作的总功为 ? = 2 1 V V p d V A (7—3) 在p －V 图上，过程曲线下面所围成的面积代 表功的大小，如图7－1示．系统从同一初态经历不同准静态过程到达同一终态，对外所作的功不同．因此，功是一个过程量．不能离开系统的变化过程谈功． 3．热量 热量是指系统与外界发生的热交换的能量，是过程量。如果系统原来的温度为T 1，传入热量Q 后的温度为T 2，则吸收的热量为)(12T T Mc Q -=。 (7—4) 式中M 是系统的质量，c 是物质的比热．Mc 为系统温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量，称为该系统的热容量．一摩尔物质温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量叫该物质的摩尔热容量．如果物质的摩尔质量为μ，则摩尔热容量为 Ｖ 图7－1 p V 1 V 2 V V +d V
化工热力学
天津市高等教育自学考试课程考试大纲 课程名称：化工热力学课程代码：0708 第一部分课程性质与目标 一、课程性质与特点化工热力学是高等教育自学考试化学工程专业所开设的专业基础课程之一。它是化学工程学的一个重要分支，也是化工过程研究、开发与设计的理论基础。本课程系统地介绍了将热力学原理应用于化学工程技术领域的研究方法。它以热力学第一、第二定律为基础，研究化工过程中各种能量的相互转化及其有效利用，深刻阐述了各种物理和化学变化过程达到平衡的理论极限、条件和状态。它是一门理论性与应用性均较强的课程。 二、课程目标与基本要求 设置本课程，为了使考生能够掌握化工热力学的基本概念、理论和专业知识；能利用化工热力学的原理和模型对化工中涉及到的化学反应平衡原理、相平衡原理等进行分析和研究；能利用化工热力学的方法对化工中涉及的物系的热力学性质和其它化工物性进行关联和推算；并学会利用化工热力学的基本理论对化工中能量进行分析等。 通过本课程学习，要求考生： 1、正确理解化工热力学的有关基本概念和理论； 2、理解各个概念之间的联系和应用； 3、掌握化工热力学的基本计算方法； 4、能理论联系实际，灵活分析和解决实际化工生产和设计中的有关问题。 三、与本专业其它课程的关系化工热力学是化工类专业必修的专业基础课程，它与化学工程专业的许多其它课程有着十分密切的关系。物理化学是本课程的基础，同时本课程又是化工原理、化工设计、反应工程、化工分离过程等课程的基础和指导。 第二部分考核内容与考核目标 第一章绪论 一、学习目的与要求通过本章学习，正确认识“热”的概念及人们对于“热”的认识发展过程；了解化工热力学的主要内容及研究方法。 二、考核知识点与考核目标 （一）什么是“热” （一般）识记：人们对于“热”的几种认识；“热”概念的发展过程 （二）化工热力学的主要内容（次重点）识记：化工热力学的主要内容理解：“化工热力学”与“物理化学”的主要区别 （三）化工热力学的研究方法（一般）识记：化工热力学的研究方法有经典热力学方法和分子热力学方法。 第二章流体的p－V－T 关系 、学习目的与要求 通过本章的学习，能熟练掌握流体（特别是气体）的各种类型的p、V、T 关系（包括 状态方程法和对应状态法）及其应用、优缺点和应用范围。 二、考核知识点与考核目标 （一）维里方程（重点）理解：维里方程的几种形式维里系数的物理意义应用：二阶舍项的维里方
工程热力学基础与理论循环
第一章工程热力学基础知识 热力学是研究能量（特别是热能）性质及其转换规律的科学。工程热力学是热力学最早发展起来的一个分支。它的主要内容包括三部分：（1）介绍构成工程热力学理论基础的两个基本定律—热力学第一定律和热力学第二定律。 （2）介绍常用工质的热力学性质。 （3）根据热力学基本定律，结合工质的热力性质，分析计算实现热能和机械能相互转换的各种热力过程和热力循环，阐明提高转换效率的正确途径。 本章仅就工程热力学基础知识作一简要阐述，为学习汽车发动机原理提供必要的理论基础和分析计算方法。 1.1 气体的热力性质 一、气体的热力状态及其基本参数 热机的运转是靠气态工质及在特定的条件下不断地改变它的热力状态（简称状态），执行某一具体的热功转换过程来实现的。常用的气态工质基本上可分为两类：气体和蒸气。气体是指远离液态，不易液化的气态，而蒸气则是指液态过渡过来或者比较容易液化的气态。内燃机的工质是气体（包括空气、燃气和烟气），所以我们仅讨论气体的性质。 标志气体热力状态的各个物理量叫做气体的状态参数。常用的状态参数主要有6个，即压力p、温度T、比体积v、内能U、焓H、熵S。其中p、T、v可以直接用仪表测量。且其物理意义易被理解，所以称为描述工质状态最常用的基本状态参数。 （一）压力p 气体对单位面积容器壁所施加的垂直作用力称为压力p，按照分子运动论，气体的压力是大量分子向容器壁面撞击的统计量。压力的单位为Pa，或记作N/m2，工程上亦常用kPa与MPa。 容器内气体压力的大小有两种不同的表示方法。一种是指明气体施加于器壁上的实际数值，叫绝对压力，记作p；另一种是测量时压力计的读数压力，叫表压力，记作p g。由图1-1可知，表压力是绝对压力高出于当时当地的大气压力p o的数值。
工程热力学课后作业答案(第七章)第五版
7-1当水的温度t=80℃，压力分别为0.01、0.05、0.1、0.5及1MPa时，各处于什么状态并求出该状态下的焓值。 解：查表知道t=80℃时饱和压力为0.047359MPa。 因此在0.01、0.05、0.1、0.5及1MPa时状态分别为过热、未饱和、未饱和，未饱和、未饱和。焓值分别为2649.3kJ/kg，334.9 kJ/kg，335 kJ/kg，335.3 kJ/kg，335.7 kJ/kg。 7－2已知湿蒸汽的压力p=1MPa干度x=0.9。试分别用水蒸气表和h-s图求出hx，vx，ux，sx。 解：查表得：h``＝2777kJ/kg h`=762.6 kJ/kg v``＝0.1943m3/kg v`＝0.0011274 m3/kg u``= h``－pv``=2582.7 kJ/kg u`＝h`－pv`=761.47 kJ/kg s``=6.5847 kJ/(kg.K) s`＝2.1382 kJ/(kg.K) hx＝xh``+(1-x)h`=2575.6 kJ/kg vx＝xv``+(1-x)v`=0.1749 m3/kg ux＝xu``+(1-x)u`=2400 kJ/kg sx＝xs``+(1-x)s`=6.14 kJ/(kg.K) 7-3在V＝60L的容器中装有湿饱和蒸汽，经测定其温度t＝210℃，干饱和蒸汽的含量mv=0.57kg，试求此湿蒸汽的干度、比容及焓值。 解：t＝210℃的饱和汽和饱和水的比容分别为： v``＝0.10422m3/kg v`＝0.0011726 m3/kg h``＝2796.4kJ/kg h`=897.8 kJ/kg 湿饱和蒸汽的质量： 解之得： x=0.53 比容：vx＝xv``+(1-x)v`=0.0558 m3/kg 焓：hx＝xh``+(1-x)h`=1904kJ/kg 7－4将2kg水盛于容积为0.2m3的抽空了的密闭刚性容器中，然后加热至200℃试求容器中（1）压力；（2）焓；（3）蒸汽的质量和体积。 解：（1）查200℃的饱和参数 h``＝2791.4kJ/kg h`=852.4 kJ/kg v``＝0.12714m3/kg v`＝0.0011565m3/kg 饱和压力1.5551MPa。 刚性容器中水的比容： ＝0.1 m3/kg 第2章流体的p-V-T(x)关系 1.1 本章学习要求 本章的核心容是流体的PVT关系。 要求学生掌握纯物质的P-V-T立体相图中，点、线、面所代表的物理意义及在 PT面和 PV面上投影所形成的P-T相图和P-V相图。认识物质的气、液、固三类常见状态和气 -液、 气-固、液-固相平衡等在相图中的表征方法；掌握临界点的物理意义及其数学特征。 要求掌握理想气体的基本概念及其基本的数学表达方法；明确在真实条件下，物质都是以非理想状态存在的，掌握采用立方型状态方程和Virial方程进行非理想气体PVT计算的方法。 1.2 重点 1.2.1 纯物质的PVT关系 图1-1 纯物质的p-V-T相图 图1-2 纯物质的p-T图图1-3 纯物质的p-V图 临界点C在图上表现为拐点，数学上的可表述为： C T T P V = ?? ? = ? ? ?? (1-1) C 2 2 T T P V = ?? ? = ? ? ?? (1-2) 1.2.2 状态方程(Equations of State ，EOS) 状态方程是物质P-V-T 关系的解析式，可表达为函数关系： f (P,V,T)0= (1-3) 状态方程的重要价值在于： (1) 用状态方程可精确地代表相当广泛围的P-V-T 数据，大大减小实验测定的工作量； (2) 用状态方程可计算不能直接从实验测定的其它热力学性质； (3) 用状态方程可进行相平衡计算，如计算饱和蒸气压、混合物气液相平衡、液-液平衡等，尤其是在计算高压气液平衡时的简捷、准确、方便，为其它方法不能与之相比的。 1.2.3 理想气体状态方程 理想气体状态方程是流体状态方程中最简单的一种，理想气体的概念是一种假想的状态，实际上并不存在，它是极低压力或极高温度下各种真实气体的极限情况。数学表达式为： P 0 (V ) lim (PV)RT →→∞=或PV RT = (1-4) 1.2.4 真实气体状态方程 大体上分为三类： 第一类是立方型状态方程，如Van der Waals 、RK 、SRK 、PR 、PT 等； 第二类是多项级数展开式的状态方程，如Virial 、BWR 、MH 等； 第三类是理论型状态方程。 1.2.4.1 立方型状态方程 (1) Van der Waals(VdW ，1873年)方程 (2) Redlich-Kwong(RK ，1949年)方程 (3) Soave-Redlich-Kwong(SRK ，1972年)方程 (4) Peng-Robinson(PR ，1976年)方程 (5) Patel-Teja(PT,1982年)方程 立方型状态方程的应用： (1) 用一个EOS 即可精确地代表相当广泛围的实验数据，藉此可精确计算所需的数据； (2) EOS 具有多功能性，除了PVT 性质之外，还可用最少量的数据计算流体的其它热力学函数、纯物质的饱和蒸气压、混合物的气-液相平衡、液-液相平衡，尤其是高压下的相平衡计算； (3) 在相平衡计算中用一个EOS 可进行二相、三相的平衡数据计算，状态方程中的混合规则与相互作用参数对各相使用同一形式或同一数值，计算过程简捷、方便。 1.2.4.2 多项级数展开式方程 (1) Virial 方程 PV B Z 1RT V = =+ (1-38) 通常适用于C T T <，P 1.5MPa <压力下的真实气体PVT 关系和其它热力学性质计算。 截至第III 项的Virial 方程为： 第一章 绪论 一、选择题(共3小题，3分) 1、(1分)关于化工热力学用途的下列说法中不正确的是（ ） A.可以判断新工艺、新方法的可行性。 B.优化工艺过程。 C.预测反应的速率。 D.通过热力学模型，用易测得数据推算难测数据；用少量实验数据推算大量有用数据。 E.相平衡数据是分离技术及分离设备开发、设计的理论基础。 2、(1分)关于化工热力学研究特点的下列说法中不正确的是（ ） （A ）研究体系为实际状态。 （B ）解释微观本质及其产生某种现象的内部原因。 （C ）处理方法为以理想态为标准态加上校正。 （D ）获取数据的方法为少量实验数据加半经验模型。 （E ）应用领域是解决工厂中的能量利用和平衡问题。 3、(1分)关于化工热力学研究内容，下列说法中不正确的是（ ） A.判断新工艺的可行性。 B.化工过程能量分析。 C.反应速率预测。 D.相平衡研究 参考答案 一、选择题(共3小题，3分) 1、(1分)C 2、(1分)B 3、(1分)C 第二章 流体的PVT 关系 一、选择题(共17小题，17分) 1、(1分)纯流体在一定温度下，如压力低于该温度下的饱和蒸汽压，则此物质的状态为（ ）。 A ．饱和蒸汽 B.饱和液体 C ．过冷液体 D.过热蒸汽 2、(1分)超临界流体是下列 条件下存在的物质。 A.高于T c 和高于P c B.临界温度和临界压力下 C.低于T c 和高于P c D.高于T c 和低于P c 3、(1分)对单原子气体和甲烷，其偏心因子ω，近似等于 。 A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 4、(1分)0.1Mpa ,400K 的2N 1kmol 体积约为__________ A 3326L B 332.6L C 3.326L D 33.263m 5、(1分)下列气体通用常数R 的数值和单位，正确的是__________ A K kmol m Pa ???/10314.83 3 B 1.987cal/kmol K C 82.05 K atm cm /3 ? D 8.314K kmol J ?/ 6、(1分)超临界流体是下列 条件下存在的物质。 A 高于T C 和高于P C B ．高于T C 和低于P C C ．低于T C 和高于P C D ．T C 和P C 第七部分热力学基础 §7-1 热力学第一定律 【基本内容】 一、热力学系统与热力学过程 热力学系统分类： 孤立系统：与外界没有任何相互作用的系统。 封闭系统：与外界没有物质交换，但有能量交换的系统。 开放系统：与外界即有物质交换又有能量交换的系统。 准静态过程（平衡过程）：在热力学过程中的所有中间状态都无限接近于平衡态的过程。实际过程中， 进行得无限缓慢的过程，可视为准静态过程；反之，若过程进行较快，则视为非准静态过程。 二、热量、内能、功 1、热能和热量 热能：是系统内分子无规则运动的总动能，是状态量。 热量Q ：是热能的改变量，是过程量。 规定：Q>0表示系统从外界吸收热量。Q ?0表示系统向外界放出热量。 3、功 ? = 2 1 V V PdV W 功是过程量，在P —V 图下的意义：? ==V V PdV W 1 P —V 图中，相应过程曲线下的面积。 4、系统状态变化的原因 作功：是通过物体的宏观位移完成的，宏观有序能量→微观无序能量。 传热：是通过分子之间的相互完成的，微观无序能量→微观无序能量。 三、热力学第一定律 表述一、系统从外吸收的热量等于系统内能的增量与系统对外作功之和。 dW dE dQ W E E Q +=+-=12 表述二、第一类永动机是不可能制成的。 第一类永动机是不消耗任何形式的能量（Q=0），而能循环地（ΔE=0）对外作功（W>0）的机器。 四、热容量 1、热容量 热容量C / 的定义：一个系统所吸收的热量与温升的比值，称为该系统的热容量。 dT dQ C = / 单位：J/K （1）比热：若系统的质量为单位质量，则称系统的热量为比热容，简称比热。 dT dQ M c 1= 单位：J/Kg.K ，显然：Mc C =/ （2）摩尔热容量：若系统的质量为一摩尔，则称系统的热量为摩尔热容量 。 dT dQ C ν1= 单位：J/mol.K ，显然：C C ν=/ 2、理想气体的定容、定压摩尔热容 （1）定容摩尔热容量 定义：dT dQ C V V )(1ν=，对理想气体：R i C V 2= （2）定压摩尔热量 定义：dT dQ C P P )(1ν=，对理想气体：R C C V P += （3）比热比：i i C C V P +==2γ 3、几个重要公式： dT C dQ dT C dE V V V νν==)( 1、 （1 热力学发展史 徐洪琳1 （1材料科学与工程学院应用化学1001，绵阳621010） 摘要：热力学是研究热能与其他形式能量的转换规律的科学，着重阐述工质的热物性、基本热力过程和动力基本循环中的热功转换规律，最终找出提高能量利用效率的途径。本文主要介绍热力学以及热力学几大定律的发展简 史。 关键词：热力学；发展史；能量 History of Thermodynamics Honglin Xu （School of Materials Science and Engineering, Applied Chemistry Class1001，Mian Y ang 621010；） Abstract：Thermodynamics is a science that researches about transition rule of heat energy and other kinds of energy, and it focuses on expounding the Thermal physical property of experimental, typical thermodynamic processes and transition rule of dynamic basic cycle, and final find out the way to improve energy efficiency. This paper mainly introduces the thermodynamics and its history. Keywords：Thermodynamics；history；energy 热物理学是整个物理学理论的四大柱石之一，热力学是热学理论的一个重要组成部分，也就是热现象的宏观理论。热力学主要是从宏观角度出发按能量转化的观点来研究物质的热性质，热现象和热现象所服从的规律。热力学是总结物质的宏观现象而得到的热学理论，不涉及物质的微观结构和微观粒子的相互作用，因此它是一种唯象的宏观理论，具有高度的可靠性和普遍性。为此，了解热力学的发展简史，对学习热力学理论有一定的帮助。 1 人们对热力学认识发展史 1.1古代 古代人类早就学会了取火和用火，但是后来才注意探究热、冷现象本身，直 到17世纪末还不能正确区分温度和热量这两个基本概念的本质。在当时流行的" 热质说"统治下，人们误认为物体的温度高是由于储存的热质数量多。 1.2十八世纪 1709～1714年华氏温标和1742～1745年摄氏温标的建立，才使测温有了公认的标准。随后又发展了量热技术，为科学地观测热现象提供了测试手段，使热 学走上了近代实验科学的道路。 第七章 习题及解答 1. 设有一个体系，由三个定位的一维简谐振子所组成，体系能量为νh 2 11，这三个振子在三个固定的位置上振动， 试求体系全部的微观状态数。 解 对振动 ν υεν h )2 1 (+=，在总能量 νεν h 2 11= 时，三个一维简谐振子可能有以下四种分布方式： （1） N 0=2, N 4=1, ν εν h 2 1 20?=, νεν h 2 94 =, 3! 2!1! 31==t （2） N 0=1, N 2=2, νεν h 2 1 10 ?=, ν εν h 2 5 22?=, 3! 2!1! 32== t （3） N 0=1, N 1=1, N 3=1, ν εν h 2 1 0=, νενh 2 31 =, νεν h 2 7 3= , 6!1!1!1!33==t （4） N 1=2, N 2=1, νεν h 2 3 21 ?=, νεν h 2 52=, 3! 2!1! 34==t Ω= t 1+t 2+t 3+t 4=3+3+6+3=15 2. 当热力学体系的熵函数S 增加0.418J ·K -1时，体系的微观状态数增加多少？用1/?ΩΩ表示。 解 S 1=kln Ω1， S 2=kln Ω2, S 2-S 1=kln(Ω2/Ω1) ln(Ω2/Ω1)=(S 2-S 1)/k =(0.418J·K -1)/(1.38×10-23J ·K -1)=3.03×1022 1/Ω?Ω=(Ω2 -Ω1 )/Ω1 =(Ω2 /Ω1 )-1≈Ω2 /Ω1 = exp(3.03×1022) 3. 在海平面上大气的组成用体积百分数可表示为：N 2(g)为0.78，O 2(g)为0.21，其他气体为0.01。设大气中各种气体都符合Bolzenmann 分布，假设大气柱在整个高度内的平均温度为220K 。试求：这三类气体分别在海拔10km ，60km 和500km 处的分压。已知重力加速度为9.8m·s -2。 解 所用公式为p=p 0e -Mgh/RT ，其中M(空气) =29g·mol -1， M(N 2)=28g·mol -1， M(O 2)=32g·mol -1， M(其它)=[M(空气)-0.78M(N 2)-0.21M(O 2)]/0.01 热力学的理论基础知识演化史 热力学第二定律和热力学第一定律一起，组成了热力学的理论基础，使热力学拥有了完整的理论体系，成为物理学的重要组成部分．但是汤姆孙和克劳修斯等人却错误地把热力学第二定律推广到整个宇宙，得出了宇宙“热寂”的荒谬结论：“宇宙越接近于其墒为一最大值的极限状态，它继续发生变化的机会就越少，如果最后完全到达了这个状态，也就不会再出现进一步的变化，宇宙将处于死寂的永远状态．” 他们不恰当地把局部物质世界的部分变化过程的规律推广到整个宇宙的发展全过程，同时也不顾这些定律的适用范围和条件，把孤立体系的规律，推广到无限的、开放的宇宙，因而得到了荒谬的结论．事实上，许多事实证明了宇宙演变的过程并不遵守这些结论． 1877年玻耳兹曼写道："（热力学）第二定律是关于几率的定律，所以它的结论不能靠一条动力学方程（来检验）.”在讨论热力学第二定律与几率的关系中，他证明了嫡与几率W的对数成正比．后来普朗克把这个关系写成S一klnw，并且称k为玻耳兹曼常量．这一关系式犹如横跨宏观与微观的桥梁，有了这一关系，其他热力学量都可以推导出来．这样就可以明确地对热力学第二定律进行统计解释：在孤立系统中，滴的增加对应于分子运动状态的几率趋向最大值（即最 可几分布）．嫡减小的过程不是不可能，系统达到平衡后，滴值可以在极大值附近稍有涨落． 17世纪末阿蒙顿观测到空气的温度每下降一等量份额，气压也下降一等量份额．继续降低温度，总会到达气压为。的时候，所以温度降低必有一限度．他认为任何物体都不能冷却到这一温度以下，他还预言，达到这个温度时，所有运动都将趋于静止．这个温度就是“绝对零度”. “绝对零度不可能达到”这样一条物理学的基本原理到1912年才被正式提出来．1906年，德国物理化学家能斯特说：“在低温下，任何物质的比热容都要趋向某一很小的确定值，这个值与凝聚态的性质无关．”后来，能斯特通过实验证明，这个“很小的确定值”就是。，与爱因斯坦的比热容量子理论一致．当时，能斯特并没有利用嫡的概念，他认为这个概念不明确．但普朗克则相反，把嫡作为热力学最基本的概念之一，所以当普朗克了解到能斯特的工作后，立即尝试用嫡来表述“热学新理论”． 他的表述是：“在接近绝对零度时，所有过程都没有嫡的变化．" 1912年能斯特在他的著作《热力学与比热》中说：“不可能通过有限的循环过程使物体达到绝对零度．”这就是绝对零度不可能达到的定律，也是热力学第三定律通常采用的表述方法．后来，西蒙在1927年至1,37年对热力学第三定律作 一、课程简介 化工热力学是化学工程学科的一个重要分支，是化工类专业学生必修的基础技术课程。 化工热力学课程结合化工过程阐述热力学基本原理、定理及其应用，是解决工业过程（特别是化工过程）中热力学性质的计算和预测、相平衡计算、能量的有效利用等实际问题的。 二、教学目的 培养学生运用热力学定律和有关理论知识，初步掌握化学工程设计与研究中获取物性数据；对化工过程中能量和汽液平衡等有关问题进行计算的方法，以及对化工过程进行热力学分析的基本能力，为后续专业课的学习及参加实际工作奠定基础。 三、教学要求 化工热力学是在基本热力学关系基础上，重点讨论能量关系和组成关系。本课程学习需要具备一定背景知识，如高等数学和物理化学等方面的基础知识。采用灵活的课程教学方法，使学生能正确理解基本概念，熟练掌握各种基本公式的应用领域及应用技巧，掌握化学工程设计与研究中求取物性数据与平衡数据的各种方法。以课堂讲解、自学和作业等多种方式进行。 四、教学内容 第一章绪论 本章学习目的与要求： 了解化工热力学的发展简史、主要内容及研究方法。 第二章流体的P-V-T关系 本章学习目的与要求： 了解纯物质PVT的有关相图中点、线、面的物理意义，掌握临界点的物理意义及其数学特征；理解理想气体的基本概念和数学表达方法，掌握采用状态方程式计算纯物质PVT性质的方法；了解对比态原理，掌握用三参数对比态原理计算纯物质PVT性质的方法；了解真实气体混合物PVT性质的计算方法。 第一节纯物质的PVT关系 1. 主要内容：P-V相图，流体。 2. 基本概念和知识点：临界点。 3. 能力要求：掌握临界点的物理意义及其数学特征。 第二节气体的状态方程式 1. 主要内容：理想气体状态方程，维里方程，R-K方程。 2. 基本概念和知识点：理想气体的数学表达方法，维里方程，van der Waals方程，R-K方程。 3. 能力要求：掌握采用状态方程式计算纯物质PVT性质的方法。 第三节对比态原理及其应用 1. 主要内容：三参数对比态原理，普遍化状态方程。 2. 基本概念和知识点：对比态原理，以ω作为第三参数的对比态原理，普遍化第二维里系数。 3. 能力要求：了解对比态原理，掌握用三参数对比态原理计算纯物质PVT性质的方法。 第四节真实气体混合物的PVT关系 1. 主要内容：混合规则，气体混合物的虚拟临界参数，气体混合物的第二维里系数。 2. 基本概念和知识点：气体混合物的虚拟临界参数，气体混合物的第二维里系数。 3. 能力要求：了解真实气体混合物PVT性质的计算方法。 第三章纯物质（流体）的热力学性质 本章学习目的与要求： 理解Maxwell关系式，掌握热力学性质间的基本关系式和用P-V-T推算其他热力学性质的关系式；理解热容和剩余性质的概念，了解蒸发焓与蒸发熵的计算方法，掌握用状态方程和三参数对应态原理计算焓变与熵变的方法；了解热力学性质图、表的制作原理，会使用热力学性质图或表进行计算。 第一节热力学性质间的关系 1. 主要内容：热力学基本方程，Maxwell关系式。 2. 基本概念和知识点：热力学基本方程，Maxwell关系式及应用。化工热力学理论
化工热力学习题答案 第一至五、第七章
第七章热力学基础
热力学的发展史
第七章 统计热力学习题解答
热力学的理论基础知识演化史
化工热力学知识点