大学物理热力学知识点总结

第一章 单组元材料热力学 名词解释： 1 可逆过程

2 Gibbs自由能最小判据 3 空位激活能 4 自发磁化： 5 熵：

6 热力学第一定律 热力学第二定律 7 Richard定律 填空题

1 热力学第二定律指出：一个孤立系统总是由熵 低 的状态向熵 高 的状态变化，平衡状态则是具有最大熵的状态。

2 按Boltzmann方程，熵S与微观状态数W的关系式为S=klnW 3 热容的定义是系统升高1K时所吸收的热量，它的条件是物质被加热时不发生相变和化学反应

4 α-Fe的定压热容包括：振动热容、电子热容和磁性热容。 5 纯Fe的A3的加热相变会导致体积 缩小 6 Gibbs-Helmholtz方程表达式是 7 铁磁性物质的原子磁矩因交换作用而排列成平行状态以降低能量的行为被称为自发磁化

论述题

1 根据材料热力学原理解释为什么大多数纯金属加热产生固态相变时会产生体积膨胀的效应？

2 试根据单元材料的两相平衡原理推导克拉伯龙（Clapeyron）方程。 3 试用G-T图的图解法说明纯铁中的A3点相变是异常相变。

4 试画出磁有序度、磁性转变热容及磁性转变（指铁磁-顺磁转变）自由能与温度的关系曲线。

计算题

1已知纯钛α/β的

1.热力学第零定理：如果两个物体各自与第三个物体达到热平衡，他们彼此也必然处于热平衡

2.热力学第一定律：能量可以从一种形式转变为另一种形式，但在转化过程中能量的总量保持不变

3.热力学第二定理：实质：自然界中一切与热现象有关的实际过程都是不可逆过程，他们有一定的自发进行的方向

开式：不可能从单一热源吸热使之完全变成有用的功而不引起其他变化 克式：不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化

热力学第三（绝对零度定理）：不可能通过有限步骤是一个物体冷却到热力学温度的零度

4.孤立系统：与外界无物质、无能量交换 dQ=0 dW=0

5.封闭系统：与外界无物质交换、有能量交换 dQ≠0 dW=0 6.准静态过程：是一个进行得无限缓慢以致系统连续不断的经历着一些列平衡态的过程。

只有系统内部各部分之间及系统与外界之间始终同时满足力学、热学、化学平衡条件的过程才是准静态过程（准静态过程是一个理想过程）

7.熵增加原理：系统经可逆绝热过程熵不变，经不可逆绝热过程熵增加，在绝热条件下，熵减少过程是不可能实现的。

8.广延量：与系统大小成正比的热力学量（如质量M、体积V、内能U等） 强度量：不随系统大小变化的热力学量（如系统的P、T、ρ等）

9.获

热力学基础

一、单选题：

1、（4084A10）

图(a)、(b)、(c)各表示联接在一起的两个循环过程，其中(c)图是两个半

径相等的圆构成的两个循环过程，图(a)O 图(a) 和(b)则为半径不等的两个圆．那么：

(A) 图(a)总净功为负．图(b)总净功为正．图(c)总净功为零．

(B) 图(a)总净功为负．图(b)总净功为负．图(c)总净功为正． (C) 图(a)总净功为负．图(b)总净功为负．图(c)总净功为零．

(D) 图(a)总净功为正．图(b)总净功为正．图(c)总净功为负． 2、（4133A15）

关于可逆过程和不可逆过程的判断： (1) 可逆热力学过程一定是准静态过程． (2) 准静态过程一定是可逆过程．

(3) 不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程． (4) 凡有摩擦的过程,一定是不可逆过程． 以上四种判断，其中正确的是 (A) (1)、(2)、(3)．

(B) (1)、(2)、(4)． (C) (2)、(4)．

(D) (1)、(4)． ［ ］ 3、（4576

第一章 单组元材料热力学 名词解释： 1 可逆过程

2 Gibbs自由能最小判据 3 空位激活能 4 自发磁化： 5 熵：

6 热力学第一定律 热力学第二定律 7 Richard定律 填空题

1 热力学第二定律指出：一个孤立系统总是由熵 低 的状态向熵 高 的状态变化，平衡状态则是具有最大熵的状态。

2 按Boltzmann方程，熵S与微观状态数W的关系式为S=klnW 3 热容的定义是系统升高1K时所吸收的热量，它的条件是物质被加热时不发生相变和化学反应

4 α-Fe的定压热容包括：振动热容、电子热容和磁性热容。 5 纯Fe的A3的加热相变会导致体积 缩小 6 Gibbs-Helmholtz方程表达式是 7 铁磁性物质的原子磁矩因交换作用而排列成平行状态以降低能量的行为被称为自发磁化

论述题

1 根据材料热力学原理解释为什么大多数纯金属加热产生固态相变时会产生体积膨胀的效应？

2 试根据单元材料的两相平衡原理推导克拉伯龙（Clapeyron）方程。 3 试用G-T图的图解法说明纯铁中的A3点相变是异常相变。

4 试画出磁有序度、磁性转变热容及磁性转变（指铁磁-顺磁转变）自由能与温度的关系曲线。

计算题

1已知纯钛α/β的

第一章 单组元材料热力学 名词解释： 1 可逆过程

2 Gibbs自由能最小判据 3 空位激活能 4 自发磁化： 5 熵：

6 热力学第一定律 热力学第二定律 7 Richard定律 填空题

1 热力学第二定律指出：一个孤立系统总是由熵 低 的状态向熵 高 的状态变化，平衡状态则是具有最大熵的状态。

2 按Boltzmann方程，熵S与微观状态数W的关系式为S=klnW 3 热容的定义是系统升高1K时所吸收的热量，它的条件是物质被加热时不发生相变和化学反应

4 α-Fe的定压热容包括：振动热容、电子热容和磁性热容。 5 纯Fe的A3的加热相变会导致体积 缩小 6 Gibbs-Helmholtz方程表达式是 7 铁磁性物质的原子磁矩因交换作用而排列成平行状态以降低能量的行为被称为自发磁化

论述题

1 根据材料热力学原理解释为什么大多数纯金属加热产生固态相变时会产生体积膨胀的效应？

2 试根据单元材料的两相平衡原理推导克拉伯龙（Clapeyron）方程。 3 试用G-T图的图解法说明纯铁中的A3点相变是异常相变。

4 试画出磁有序度、磁性转变热容及磁性转变（指铁磁-顺磁转变）自由能与温度的关系曲线。

计算题

1已知纯钛α/β的

热力学选择题

1、在气缸中装有一定质量的理想气体，下面说法正确的是：（ ） （A） 传给它热量，其内能一定改变。 （B） 对它做功，其内能一定改变。

（C） 它与外界交换热量又交换功，其内能一定改变。 （D） 以上说法都不对。 （3分） 答案：D

2、理想气体在下述过程中吸收热量的是（ ）

（A）等容降压过程 （B）等压压缩过程 （C）绝热膨胀过程 （D）等温膨胀过程 （3分） 答案：D

3、理想气体卡诺循环过程的两条绝热线下的面积大小分别为S1和S2，二者的关系是（ ） （A）S1?S2 （B）S1?S2 （C）S1 =S2 （D）不能确定

（3分） 答案：C

P S1 S2 V 4、有两个可逆的卡诺循环，ABCDA和A二者循环线包围的面积相等，如图所示。1B1C1D1A1，设循环ABCDA的热效率为η，每次循环从高温热源吸收热量Q，循环A1B1C1D1A1的热效率为

?，每次循环从高温热源吸收热量Q1，则（ ）

（A）???1,Q?Q1 （B）???1,Q?Q1 （C）???1,Q?Q1 （D）???1

1. 简述熵判据、亥姆赫兹函数判据和吉布斯函数判据的内容及使用条件：

①对于孤立系统：（△S）u,v,w’：＞0自发 =0可逆 ＜0自阻不自发 ②非孤立系统：△S总=△S系+△S环：＞0自发 =0可逆 ＜0自阻不自发

③亥姆霍兹自由能（F） dF≤w’ 在恒温容器不做其他功的情况下△F：＜0自发 =0可逆（平衡） ＞0自阻不自发

④吉布斯自由能（G）dG≤w’在恒温恒压下不做其他功的情况下△G：＜0自发 =0可逆（平衡） ＞0自阻不自发

5. 说明为什么纯金属（纯铁材料除外）加热的固态相变是由密排结构到疏排结

构的相变：

dH=TdS+VdP →（?H/?V）T=（?S/?V）T+V（?P/?V）T Maxwell方程（?S/?V）T=（?P/?V）T

体积不变，温度升高导致压力升高（?P/?T）V＞0 →（?S/?V）T＞0 在温度一定时，熵随体积而增大，即：对于同一金属，在温度相同是，疏排结构的熵大于密排结构。

（?H/?V）T＞0温度一定时，焓随体积而增大，即：对于同一金属，在温度相同是，疏排结构的焓大于密排结构。G=H-TS 在低温时，TS项对G的贡献小，G主要取决于H项，H疏排＞H密排，G疏排＞G密排

1. 热力学

基本概念 一般都是准静态过程 基本量 压强

体积 体积功 系统对外做功 W=pV

温度（热量：系统与外界的温度不同而进行的热量交换）

热力学第一定律 △U=W+Q（外界对系统做功 W）0

系统从外界吸收热量 Q》0 系统内能增加 △U》0）

理想气体状态方程 pV=nRT p=nkT R=8.31 一个分子的总平均动能 E=ikT/2 I为自由度 单原子分子 3 双原子分子 5 多原子分子 6

速率

p-V图像曲线下的面积=做的功 迈耶公式 C=（i/2 +1）R

热容量 dQ/dT=C 比热容比 r=（i+2）/i

气体的绝热过程 pV=c 绝热气体膨胀：内能不变 温度复原 热循环效率 n=1- Q2/Q1

制冷循环中的制冷系数 n=Q2/（Q1-Q2）

卡诺循环 系统只和两个恒温热源进行热交换的准静态循环过程 效率n=1-T1/T2 卡诺循环 制冷系数ε=T2/（T1-T2） 熵增原理 对鼓励系统 △S》+0 △S》0 对孤立系统的各种自然过程 △S=0 对鼓励系统的可逆过程

准静态过程

循环过程： 循环特征：一个循环后，内能不变；一个循环后，系统的净功数值

《大学物理》热力学基础 自学练习题

《大学物理》热力学基础 自学练习题

9-1下列表述是否正确?为什么?并将错误更正． （1）?Q??E??A （2）Q?E?（3）??1??pdV

Q2Q （4）?不可逆?1?2 Q1Q1解：(1)不正确，Q??E?A

(2)不正确， Q?ΔE?(3)不正确，??1??pdV

Q2 Q1Q2 Q1(4)不正确，?不可逆?1?9-2 p?V图上封闭曲线所包围的面积表示什么?如果该面积越大，是否效率越高?

答：封闭曲线所包围的面积表示循环过程中所做的净功．由于??率不一定高，因为?还与吸热Q1有关．

A净Q1，A净面积越大，效

9-3 如题7-3图所示，有三个循环过程，指出每一循环过程所作的功是正的、负的，还是零，说明理由．

解：各图中所表示的循环过程作功都为0．因为各图中整个循环分两部分，各部分面积大小相等，而循环方向一个为逆时针，另一个为顺时针，整个循环过程作功为0．

题7-3图

9-4 用热力学第一定律和第二定律分别证明，在p?V图上一绝热线与一等温线不能有两 个交点．

题7-4图

9-1

《大学物理》热力学基础 自学练习题

解：1.由热力学第一定律有

第一章 基 本 概 念 1.基本概念

热力系统：用界面将所要研究的对象与周围环境分隔开来，这种人为分隔的研究对象，称为热力系统，简称系统。

边界：分隔系统与外界的分界面，称为边界。 外界：边界以外与系统相互作用的物体，称为外界或环境。

闭口系统：没有物质穿过边界的系统称为闭口系统，也称控制质量。

开口系统：有物质流穿过边界的系统称为开口系统，又称控制体积，简称控制体，其界面称为控制界面。 绝热系统：系统与外界之间没有热量传递，称为绝热系统。

孤立系统：系统与外界之间不发生任何能量传递和物质交换，称为孤立系统。

单相系：系统中工质的物理、化学性质都均匀一致的系统称为单相系。

复相系：由两个相以上组成的系统称为复相系，如固、液、气组成的三相系统。

单元系：由一种化学成分组成的系统称为单元系。 多元系：由两种以上不同化学成分组成的系统称为多元系。

均匀系：成分和相在整个系统空间呈均匀分布的为均匀系。

非均匀系：成分和相在整个系统空间呈非均匀分布，称非均匀系。

热力状态：系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况，称为工质的热力状态，简称为状态。 平衡状态：系统在不受外界影响的条件下，如果宏观热力性质不随时间而变化，系统内外同时建立了热的和力的平衡，这