热力学三大定律内容及公式

用于复习讲解。

热力学三大定律

内能：内能由分子动能和分子势能共同组成

1. 分子动能：分子由于运动而具有的能。温度是分子热运动平均动能（而不是平均速率）的标志，表征分子热运动的剧烈程度。

2. 分子势能：分子具有的由分子力所产生的势能，与分子间的相互作用力的大小和相对位置有关。

3. 性质：

1) 内能的多少与物体的温度和体积有关；

2) 内能不能全部转化为机械能，而机械能可以完全转化为内能；

3) 任何物体在任何状态下都具有内能（大量分子做无规则运动）；

4) 内能是一个宏观量，对于个别分子，无内能可言。

4. 内能的改变：改变物体内能有两种方法，做功和热传递。

NOTICE:热量和内能的区别：热量是一个状态量，是热传递中内能的改变；而内能是一个状态量。

1) 热传递和做功对于改变物体的内能是等效的。

2) 热传递和做功的区别：热传递和做功有着本质的区别。做功使物体的内能改变，是其他形式的能和内能之间的转化，热传递使物体的内能改变，是物体间内能的转移。

3) 做功和压强变化并不等效。压强增大并不一定外界对物体做功，也有可能是温度的变化。

5. 焦耳测定热功当量实验：

1) 实验原理：重物P和重物P/下落时，插在量热器中的轴及安装在轴上的叶片开始转动．量热器中的水受到

正如玻尔的名言：“谁要是第一次听到量子理论时没有感到困惑，那他一定没听懂。”学习亦是如此。

热力学四定律：通常是将热力学第一定律及第二定律视作热力学的基本定律，但有时

增加能斯特定理当作第三定律，又有时将温度存在定律当作第零定律。一般将这四条热力学规律统称为热力学定律。热力学理论就是在这四条定律的基础建立起来的。

热力学第零定律：如果两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡(温

度相同)，则它们彼此也必定处于热平衡。这一结论称做“热力学第零定律”。

热力学第一定律：热力学的基本定律之一。是能的转化与守恒定律在热力学中的表现。

它指出热是物质运动的一种形式，并表明，一个体系内能增加的量值△E（=E末-E初）等于这一体系所吸收的热量Q与外界对它所做的功之和，可表示为 △E＝W＋Q热力学第一定律也可表述为：第一类永动机是不可能制造的。

热力学第二定律：它的表述有很多种，但实际上都是互相等效的。比较有代表性的有如

下三种表述方式：

不可能使热量从低温物体传到高温物体而不引起其它变化（克劳修斯）。不可能从单一热源吸取热量，使之完全变成有用功而不产生其它影响（开尔文）。不可能制造第二类永动机（普朗克）。以上三种说法（也包括其它表述法）所描述的一个事

电熔镁砂热回收热量引用计算公式说明

本课题主要研究熔坨高温回收利用，众所周知，物体能量传递主要以热传导、对流换热、辐射三种方式进行传递。本课题主要涉及到熔坨自身热传导，气体对物体表面对流换热传导过程。物体能量主要是以物体温度作为表征，其中还有化学能、汽化热能等其它不以温度为表征的能量。在本课题能量传递过程中共涉及到熔坨非稳态导热过程，空气与熔坨间的对流放热过程，热空气与矿石原料对流换热过程和矿石原料加热过程，

一、 在热工过程热平衡计算中应用了热力学第一定律（即能量

守恒定律），其表达式根据能量守恒定律得知，熔坨的放出热量等于空气的得热；热空气放热等于矿石原料的热量（其中含有矿石原料的分解热），并考虑到系统的热损失。

二、 在热量传递过程采用熔坨非稳态热传导（熔坨自身传热）

放热和矿石原料非稳态传到加热计算；空气与熔坨和热空气加热矿石原料的对流换热计算公式（即牛顿冷却或加热公式）。

三、 任何物质在高于绝对零度的温度下，必然具有热能，其能

量值与物质的比热容、物质质量、物质所具有的温度有关。据此计算熔坨的总能量，整个放热期间终了时刻的能量。整个吸热过程终了时刻物质所具有的热能（含化学分解热能）。根据能量传递过程中的热量计算工序所要求的矿石原料加热量

第二章 热力学第二定律

一、选择题

1．25℃时，将11.2升O2与11.2升N2混合成11.2升的混合气体，该过程( )

(A) ?S > 0，?G < 0 ；(B) ?S < 0，?G < 0 ； (C) ?S = 0，?G = 0 ；(D) ?S = 0，?G < 0 。 2．?G = ?F的过程是 ( )

(A) H2O(l,373K,p(B) N2

(C) 等温等压下，N2(g) + 3H2(D) Ar(g,T,p

T+100,p)。

2O(g,373K,p)

；

；

2(g,400K,100kPa)

3(g)

；

3．等温等压下进行的化学反应，其方向由?rHm和?rSm共同决定，自发进行的反应应满足下列哪个关系式 ( )

(A) ?rSm = ?rHm/T ； (B) ?rSm > ?rHm/T ； (C) ?rSm ≥ ?rHm/T ； (D) ?rSm ≤ ?rHm/T 。 4．已知水的六种状态：①100℃，p④100℃、2p序是 ( )

(A) μ2 > μ4 > μ3 > μ1 > μ5 > μ6 ； (B) μ6 > μ5 > μ4 > μ3 > μ2 > μ1 ； (C) μ4 > μ5 > μ3 > μ1 > μ2 > μ6 ； (D) μ1 > μ2 > μ4 > μ3 > μ6 > μ5 。 5.下列过程中?S为负值的是哪一个

第二章 热力学第二定律

一、单选题

1) 求任一不可逆绝热过程的熵变DS，可以通过以下哪个途径求得？ （ ） A. 始终态相同的可逆绝热过程。 B. 始终态相同的可逆恒温过程。 C. 始终态相同的可逆非绝热过程。 D. B 和C 均可。

2) 在绝热恒容的系统中，H2和Cl2反应化合成HCl。在此过程中下列各状态函数的变化值哪个为零？（ ） A. DrHm B. DrUm C. DrSm D. DrGm

3) 将氧气分装在同一气缸的两个气室内，其中左气室内氧气状态为p1=101.3kPa，V1=2dm3,T1=273.2K;右气室内状态为p2=101.3kPa,V2=1dm3,T2=273.2K；现将气室中间的隔板抽掉，使两部分气体充分混合。此过程中氧气的熵变为： ( )

A. DS >0 B. DS <0 C. DS =0 D. 都不一定

4) 1mol Ag(s)在等容下由273.2K加热到303.2K。已知在该温度区间内Ag(s)的Cv,m=24.48J·K-1·mol-1则其熵变为：( )

A.2.531J·K-1 B. 5.622J·K-1 C. 25.31J·K-1 D. 56.22J·K-1

5) 298K, p? 下，双原

热力学第二定律

热力学第二定律

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热力学第二定律

第二章 热力学第二定律

一、判断题（说法正确否）：

1．自然界发生的过程一定是不可逆过程。 2．不可逆过程一定是自发过程。 3．熵增加的过程一定是自发过程。

4．绝热可逆过程的?S = 0，绝热不可逆膨胀过程的?S > 0，绝热不可逆压缩过程的?S < 0。

5．为了计算绝热不可逆过程的熵变，可以在始末态之间设计一条绝热可逆途径来计算。

6．由于系统经循环过程后回到始态，?S = 0，所以一定是一个可逆循环过程。 7．平衡态熵最大。

8．在任意一可逆过程中?S = 0，不可逆过程中?S > 0。

9．理想气体经等温膨胀后，由于?U = 0，所以吸的热全部转化为功，这与热力学第二定律矛盾吗?

10．自发过程的熵变?S > 0。 11．相变过程的熵变可由 计算。

12．当系统向环境传热时(Q < 0)，系统的熵一定减少。 13．一切物质蒸发时，摩尔熵都增大。 14．冰在0℃，pθ下转变为液态水，其熵变 >0，所以该过程为自发过程。 15．自发过程的方向就是系统混乱度增加的方向。 16．吉布斯函数减小的过程一定是自发过程。

17．在等温、等压下，吉布斯函数变化大于零的化学变化都不能进行。 18．系统由V1膨胀到V2，其中经

热力学第二定律

一、选择题

1. 可逆热机的效率最高，因此由可逆热机带动的火车：

(A) 跑的最快 ； (B) 跑的最慢 ； (C) 夏天跑的快 ； (D) 冬天跑的快 。

2. 下列计算熵变公式中，哪个是错误的：

(A) 水在25℃、p

下蒸发为水蒸气：

?S??H??GT；

??Q?dS????T??R ； (B) 任意可逆过程：

(C) 环境的熵变：

?S环境??Q体系T环；

?S??HT。

(D) 在等温等压下，可逆电池反应：

3. 1mol双原子理想气体的??H?T?V是： (A) 1.5R ； (B) 2.5R ； (C) 3.5R ； 4. 下列关于卡诺循环的描述中，正确的是（ ）

(D) 2R 。

(A)卡诺循环完成后，体系复原，环境不能复原，是不可逆循环 (B)卡诺循环完成后，体系复原，环境不能复原，是可逆循环 (C)卡诺循环完成后，体系复原，环境也复原，是不可逆循环 (D)卡诺循环完成后，体系复原，环境也复原，是可逆循环 5. 如图，可表示理想气体卡诺循环的示意图是：

(A) 图⑴ ； 图⑷ 。

(B) 图⑵ ；

(C) 图⑶ ；

(D)

?6. 计算熵变的公式

(A) 理想气体的简单状

热力学第二定律概述

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热力学第二定律习题 填空题

1. 在以绝热箱中置一绝热隔板，将向分成两部分，分别装有温度，压力都不同的两种气体，将隔板抽走室气体混合，若以气体为系统，则此过程 =、=、=

2. 某均相化学反应 升高到 则此过程的 下进行，则

。=、<

在恒压，绝热非体积功为零的条件下进行，系统的温度由

；如果此反应是在恒温，恒压，不作非体积功的条件

。

3. 对于组成不变的均相封闭系统，当有 个独立的强度因素确定之后，系统中所有的强度性质也就确定了，若再知道 , 则所有的广度性质也就确定了。 2 物质的量 4.

单原子理想气体从始态为

经下列过程： Ⅰ恒容升温，Ⅱ恒温压缩至体

积缩小一半，Ⅲ恒压升温 Ⅳ绝热可你压缩至体积缩小一半；上述四个过程中，终态压

力最大 的过程是过程 , 最小的是过程 ; 终态温度最高的过程是过程 , 最低的是过程 。 Ⅳ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅱ 5.

25 ℃ 的液体苯在弹式量热计中完全燃烧 , 放热

。

-6528 、6535 6. 已

知

的

,

则

的 则反应

的

。

-285.84 7.

使用的条件为 。绝热过程

中等于零的有 :

8. 理想气体向真空膨胀过程 , 下列变量 。