2012 热统 复习及答案[1].doc

2 011 -20 12 学年第二学期热力学统计物理复****及解答一、 1 、什么是温度?建立一种温标需要包含哪三个要素? 2 、汽化有哪两种形式?它们有何异同? 3 、写出焓、自由能、吉布斯函数的定义式及微分表达式(只考虑体积变化做功)。解答: 1 、由热力学第零定律得知,处在同一热平衡状态的物体必定拥有某一共同的物理性质,表征这个物理性质的量就是温度。建立一种温标需要包含三个要素:选择某种物质(测温物质)的某一随温度变化属性(测温属性)来标志温度,选定固定点,对测温属性随温度的变化关系作出规定。 2 、液体的汽化有蒸发和沸腾两种形式。蒸发式发生在液体表面的汽化过程,任何温度下都在进行,沸腾是在整个液体内部发生的汽化过程,只在沸点下才能进行。 3 、焓 pV UH?? Vdp TdS dH ??自由能 TS UF?? pdV SdT dF???吉布斯函数 pV TS UG??? Vdp SdT dG ???二、 1 、什么是熵增加原理? 2 、设一物体初始温度为 T 1 ,热源温度为 T 2,T 1 >T 2 。一热机工作于此物体于热源之间,直至物体温度降为 T 2 ,若热机从物体吸收热量 Q ,试利用熵增加原理证明热机最大的输出功为)( 212 maxSSTQW???式中 S 1 -S 2 是物体熵的减少。解答: 1 、绝热过程中系统的熵永不减少。对可逆绝热过程,系统的熵不变。对不可逆绝热过程,系统的熵增加。这个结论叫熵增加原理。 2 、热机循环工作,熵不变。物体的熵变为 S 2 -S 1 热源的熵变为 2T WQ?将热机、物体、热源看作一个复合系统,此系统的总熵变为 2 12T WQSSS ?????根据熵增加原理 0??S0 2 12????T WQSSWQSST???)( 122 故可得: )( 212 maxSSTQW???三、 1 、简述焦耳- 汤姆孙多孔塞试验的主要内容。 2 、写出焦耳- 汤姆孙系数μ的定义式。 3 、证明 T P VTV PC T PTV PV????????????????????????????解答: 1 、焦耳- 汤姆孙多孔塞实验是在一装有多孔塞的管道中,让气体由一端(压强 1P , 体积 1V ) 经多孔塞流入另一端( 压强 2P , 体积 2V ), 观察气体温度随压强的变化。 2、HP T?????????? 3 、由 TdS 方程 dP T VT dT C TdS P P??????????和焓的微分表达式 VdP TdS dH ??有 dP T VTV dT C dH P P?????????????????对等焓过程知?????????????????????????VT VTCP T PP H1?利用1?????????????????????????? TVPV PP TT V 即有 T P VTV PC T PTV PV????????????????????????????四、证明相变时一摩尔物质内能的变化为?????????dT dP T PLU1 (L 为相变潜热) 。如果其中一相为气体,且可视为理想气体,那么上式可以简化为?????????L RT LU1 解答: 由定义 PV TS UU???相变是在等温等压下化学势保持不变的过程,所以 222111 PV TS U PV TS U??