[理学]材料物理化学第3章习题课.ppt

3.0B 补充题 卡诺循环的每一个步骤是可逆的，这一点无疑！但整个循环结束后，总体结果是：从高温热源得到了 ，它的一部分( )释放给了低温热源，另一部分对环境做功，即 。也就是说，循环结束后尽管系统回到原始状态，但环境并未复原。这不是与可逆循环的概念矛盾吗？你如何解释？ 解答 §2.10中的可逆循环，是 “按原路返回”的可逆循环，其中的温度视为不变；而卡诺循环尽管可逆，但并不“按原路返回” ，其实际工作温度是两个。 3.0C 补充题 明显小于 ，请从物理概念给予说明。 解答 用体积熵的概念，很容易说明这个问题。而体积熵往往与势能概念相联系。 讨论题 那么熔化熵大于零又该如何解释？注意：熔化过程温度不变，且体积变化很小！ 3.0D 补充题 教材中说：“在两个不同温度的热源间工作的所有热机，以可逆热机效率最大”，其中的“两个不同温度热源＋可逆”是否意味着卡诺循环？ 解答 是。这里的热源指与之有吸热、放热关系的环境。而绝热过程虽然经历很多个温度，但系统与环境无热量交换。注意：可逆的等容、等压过程都是变温的，且与环境有热交换。 3.0E 补充题 天津大学教材P128中间关于热力学基本方程dU=TdS-pdV适用条件的陈述如下：“封闭系统、W?= 0的可逆过程”。但是，南大傅献彩、北大林宗涵和复旦苏汝铿的热力学教材中，均无“可逆过程”的要求！你认为可逆过程是成立的条件吗？ 解答 不是。尽管推导中引用了可逆条件，从而用TdS替代δQ，用pdV替代了δW，但dU=TdS-pdV 中涉及的都是状态函数，即已经与过程无关，故与可逆过程没有关系。 3.5 1原题 2计算结果成立的条件有哪些？为什么？ 3判断如下的说法是否成立： 这120kJ的热量从高温热源出来时，带走了较少的熵(即 )，而它进入低温热源时带入较多的熵(即 )，系统因此熵增！所以，同样的热量在不同的温度下，具有不同的“质量”，高温下质量好，低温下质量差。 解答 2条件有两个：热源无限大，传热过程无限慢。 3说法成立。 3.7 1原题(1) 2请从物理概念解释此过程的 解答 2液态水升温后，平动能与振动能均增加，系统内水分子的运动状况更加混乱，因此系统熵增。 讨论题 液态水升温后，由于体积膨胀，所以势能增加(其绝对值降低，因为势能都是小于零的)，请问势能的高低与熵有什么关系？ 3.8 1原题 2原题(1)中热容的平方项能否忽略？ 3请从熵的微观机制角度，说明为什么恒压过程的系统熵变大于恒容过程，即36.82J/K26.81J/K？ 解答 2可以。总系统熵变为36.82J/K，而平方项的贡献仅为0.48J/K，误差1.3%； 3尽管终态温度相同，即由于温度增加导致的熵增一致，但恒压过程的终态体积大于恒容过程，体积增加会导致额外的熵增。 3.8A 补充题 在教材P108中间，熵增原理的文字解释如下：“即在绝热过程中熵不可能减小”。请针对其中的不可逆过程，更加详细地用文字描述熵增原理。注意：如果写成：“绝热不可逆过程的熵增加”，则不符合本题的要求，因为它没有更加详细。 解答 绝热、不可逆前提下，任意过程当达到终态时(它是平衡的)，始末态间的熵变大于零！ 3.10 1原题 2对这三种情况，能否说 数值越大，不可逆程度越大？ 解答 可以！ 讨论题 什么是不可逆程度？要知道此概念并未学过！ 3.11 1原题 2 的表达式中，一定含两项。这是为什么？ 解答 2 整个过程是升温与增容的复合，因此 表达式中有温度熵与体积熵。 3.13 1原题 2由于 恒成立，能否据此认定，在可比条件下温度对熵的作用大于压力？这一结论推广为：在可比条件下温度对熵的作用大于体积，可以吗？ 解答 2 均可以，这从两个表达式本身的结构就能看出。 3.14 1原题 2 对于理想气体，等容熵变 请用南理工邓开明编“大学物理”上册P201图6-10，对T2T1导致的熵增给予定性解释。 解答 2 当温度为73K时，绝大多数分子的速度处在100～150