第4、5部分：热学习题

第一章温度1-1 定容气体温度计的测温泡浸在水的三相点槽内时，其中气体的压强为50mmHg。

（1）用温度计测量300K的温度时，气体的压强是多少？（2）当气体的压强为68mmHg时，待测温度是多少？解：对于定容气体温度计可知：(1)(2)1-3用定容气体温度计测量某种物质的沸点。

原来测温泡在水的三相点时，其中气体的压强；当测温泡浸入待测物质中时，测得的压强值为,当从测温泡中抽出一些气体,使减为200mmHg时,重新测得,当再抽出一些气体使减为100mmHg时,测得.试确定待测沸点的理想气体温度.解：根据从理想气体温标的定义：依以上两次所测数据,作T-P图看趋势得出时,T约为400.5K亦即沸点为400.5K.题1-4图1-6水银温度计浸在冰水中时，水银柱的长度为4.0cm；温度计浸在沸水中时，水银柱的长度为24.0cm。

（1）在室温时，水银柱的长度为多少？（2）温度计浸在某种沸腾的化学溶液中时，水银柱的长度为25.4cm，试求溶液的温度。

解：设水银柱长与温度成线性关系：当时，代入上式当，（1）（2）1-14水银气压计中混进了一个空气泡，因此它的读数比实际的气压小，当精确的气压计的读数为时，它的读数只有。

此时管内水银面到管顶的距离为。

问当此气压计的读数为时，实际气压应是多少。

设空气的温度保持不变。

题1-15图解：设管子横截面为S，在气压计读数为和时，管内空气压强分别为和，根据静力平衡条件可知，由于T、M不变根据方程有，而1-25一抽气机转速转/分，抽气机每分钟能够抽出气体，设容器的容积，问经过多少时间后才能使容器的压强由降到。

解：设抽气机每转一转时能抽出的气体体积为，则当抽气机转过一转后，容器内的压强由降到，忽略抽气过程中压强的变化而近似认为抽出压强为的气体，因而有，当抽气机转过两转后，压强为当抽气机转过n转后，压强设当压强降到时，所需时间为分，转数1-27把的氮气压入一容积为的容器，容器中原来已充满同温同压的氧气。

《热学教程》习题参考答案习 题5-1．设有如图所示的为实线界面限定的任一系统，以压强p 对抗外界均匀压强e p ，使系统的界面由实线膨胀到虚线的微元过程中,系统的体积增加V d ，试证明：(1)外界对系统所作的体积功为V p d e -；(2)若过程是准静态过程,则此体积功又可表示为V p d -。

证明：(1)气体体积膨胀做功实际是抵抗外界的力做功，所以系统体积增加，系统对抗外界做功为V p d e ，则外界对系统做的体积功为V p d e -；(2)如果是准静态过程，则系统和外界之间的压强相差一个无穷小，即e p p =，则此体积功为V p d -。

5-2．一系统由如图所示的A 状态沿ABC 到达C 态时，吸收了334.4J 的热量,同时对外作126J 的功。

试问：(1)若沿ADC 到达C ；则系统作功42J ，这时系统吸收了多少热量？(2)当系统由C 态沿过程线CA 回到A 状态时，如果外界对系统作功是84J ，这时系统是吸热还是放热？其数值为多少?（答：(1)250J ；(2) -292J.） 解：根据热力学第一定律)J (208ABC A C AC =-=-=∆ACB W Q U U U（1） )J (250=+∆=ADC ADC A U Q （2） )J (292-=+∆=CA CA CA A U Q系统向外界放出热量为292J 。

5-3．试在V p -图上画出为理想气体所完成的、以下准静态过程的曲线：(1)V p =;(2)kT p =;(3)kT V =,其中k 为常数.并计算当它们体积由1V 变至2V 时所作的功.(答:(1)22122V V -;(2)0;(3)()k V V R 12-.) 解：画图略；由⎰=21V V PdV W(1) V p =，)(21212212121V V VdV PdV W V V V V -===⎰⎰习题5-2图(2) kT p =，对比理想气体状态方程RT pV ν=，可知常数==kRV ν，则02=W (3) kT V =，对比理想气体状态方程RT pV ν=，可知常数==kRP ν，则)(1232121V V kRdV kRPdV W V VV V -===⎰⎰νν5-4．某过程中给系统提供热量2090J 和作功100J,问内能增加多少?(答：2190J) 解：由热力学第一定律：W Q U -=∆ 现：J 2090=Q ，J 100-=W 则：J 2190=-=∆W Q U5-5．气体的摩尔定压热容随温度改变的规律服从公式：2--+=cT bT a C p ，其中cb a ,,是常数，物质的量为n mol 气体在一个等压过程中，温度从1T 变到2T ，求气体与外界间所传递的热量。

第4章 非均相封锁体系热力学一、是不是题1. 偏摩尔体积的概念可表示为{}{}ii x P T i n P T ii x V nnV V ≠≠⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂=,,,,∂。

(错。

因关于一个均相放开系统，n 是一个变数，即(){}0,,≠∂∂≠in P T i n n )2. 在必然温度和压力下的理想溶液的组分逸度与其摩尔分数成正比。

（对。

即常数===),(,ˆP T f f x f f i ii is i ）3. 理想气体混合物确实是一种理想溶液。

（对）4. 关于理想溶液，所有的混合进程性质转变均为零。

（错。

V ，H ，U ，C P ，C V 的混合进程性质转变等于零，对S ，G ，A 那么不等于零） 5. 关于理想溶液所有的逾额性质均为零。

（对。

因is EM M M-=）6. 理想溶液中所有组分的活度系数为零。

（错。

理想溶液的活度系数为1）7. 体系混合进程的性质转变与该体系相应的逾额性质是相同的。

（错。

同于4）8. 关于理想溶液的某一容量性质M ，那么__i i M M =。

（错，同于4）9.理想气体有f=P ，而理想溶液有i i ϕϕ=ˆ。

（对。

因i i i i i i is i isiPfPx x f Px f ϕϕ====ˆˆ） 10. 温度和压力相同的两种理想气体混合后，那么温度和压力不变，整体积为原先两气体体积之和，总热力学能为原两气体热力学能之和，总熵为原先两气体熵之和。

（错。

总熵不等于原先两气体的熵之和）11. 温度和压力相同的两种纯物质混合成理想溶液，那么混合进程的温度、压力、焓、热力学能、吉氏函数的值不变。

（错。

吉氏函数的值要发生转变）12. 因为G E (或活度系数)模型是温度和组成的函数，故理论上i γ与压力无关．（错。

理论上是T ，P ，组成的函数。

只有对低压下的液体，才近似为T 和组成的函数）13. 在常温、常压下，将10cm 3的液体水与20 cm 3的液体甲醇混合后，其整体积为 30 cm 3。

初二物理热学练习题热能是物体内部微观粒子的运动引起的一种形式的能量。

热学是研究热能转化和传递的科学。

初中物理热学部分主要包括热传导、热对流、热辐射和热学运动等内容。

下面是一些初二物理热学练习题，帮助同学们巩固知识。

1. 热传导一块铝板的一个面温度为60℃，另一个面温度为30℃，铝板的厚度为2cm。

铝的导热系数为0.5 W/(m·℃)。

求铝板的导热速率。

解答：根据热传导的公式：导热速率 = 导热系数 ×面积 ×温度差 / 厚度导热速率 = 0.5 ×面积 × (60 - 30) / 0.02根据铝板厚度和面积的关系，假设铝板的面积为1平方米，即面积= 1导热速率 = 0.5 × 1 × (60 - 30) / 0.02 = 750 W答案：铝板的导热速率为750瓦特。

2. 热对流一个半径为20厘米的球形锅，锅里烧沸水的温度为100℃，周围的空气温度为20℃。

空气的热导率为0.03 W/(m·℃)，球形锅的表面积为0.3平方米，求热对流的导热速率。

解答：热对流的导热速率 = 热传导的导热速率 + 热辐射的导热速率热传导的导热速率 = 导热系数 ×面积 ×温度差 / 厚度热辐射的导热速率 = 辐射系数 ×面积 × (温度^4 - 环境温度^4)由于题目没有给出锅的厚度，我们可以假设锅的厚度很小，导热速率可以忽略不计，即热传导的导热速率 = 0热辐射的导热速率 = 辐射系数 ×面积 × (温度^4 - 环境温度^4)热辐射的导热速率 = 5.67 × 10^-8 × 0.3 × (100^4 - 20^4)答案：热对流的导热速率为5.67 × 10^-8 × 0.3 × (100^4 - 20^4) 瓦特。

第4章 化学热力学基础习题1．选择题4-1下列物质中m f H ∆不等于零的是 （ ）(A) Cl 2(g) (B) O 2(g) (C) C(金刚石) (D) Ne(g) 4-2下列说法中正确的是（ ）(A) 稳定单质的 m f H ∆、 m f G ∆、m S 都为零(B) 放热反应总是可以自发进行的(C) H 2(g)的标准燃烧热等于H 2O(l)的 m f H ∆ (D) CO 2(g)的 m f H ∆也就是CO(g)的标准燃烧热4-3 下列反应中释放能量最大的是（ ）(A) CH 4(l) + 2 O 2(g) → CO 2(g) + 2 H 2O(g) (B) CH 4(g) + 2 O 2(g) → CO 2(g) + 2 H 2O(g) (C) CH 4(g) + 2 O 2(g) → CO 2(g) + 2 H 2O(l) (D) CH 4(g) +23O 2(g) → CO(g) + 2 H 2O(l) 4-4 下列叙述正确的是（ ）(A)m r S ∆＝∑∆θS (生成物)－∑∆θS (反应物)(B) 一个自发进行的反应，体系自由能减少等于体系对环境所做最大功(C) 某气相反应 m r G ∆是指反应物与产物都处于298 K 且气体总压为101.3 kPa 时，该反应的自由能变。

(D) 同类型的二元化合物可用它们的 m f H ∆值直接比较其热力学稳定性。

4-5 已知2 PbS(s) + 3O 2(g) = 2 PbO(s) + 2 SO 2(g)m r H ∆= - 843.4 kJ· mol -1则该反应的Q v 值为（ ）(A) 840.9 (B) 845.9 (C) -845.9 (D) -840.9 4-6下列物质中，摩尔熵最大的是（ ）(A) CaF 2 (B) CaO (C) CaSO 4 (D) CaCO 34-7下列反应中 m r S ∆最大的是（ ）(A) C(s) + O 2(g) → CO 2(g) (B) 2 SO 2(g) + O 2(g) →2 SO 3(g)(C) 3 H 2(g) + N 2(g) →2 NH 3(g) (D) CuSO 4(s) + 5H 2O(l) →CuSO 4· 5H 20(s)4-8下列反应中 m r H ∆等于产物m f H ∆的是（ ）(A) CO 2(g) + CaO(s) →CaCO 3(s) (B)21H 2(g)+ 21I 2(g) → HI(g) (C) H 2(g) + Cl 2(g) →2 HCl(g) (D) H 2(g)+ 21O 2(g) → H 2O(g)4-9下列反应中 m r G ∆等于产物m f G ∆的是（ ）(A) Ag +(aq)+Cl -(aq) →AgCl(s) (B) 2Ag(s)+Cl 2(g) →2AgCl(s) (C) Ag(s)+21Cl 2(g) →AgCl(s) (D) Ag(s)+ 21Cl 2(l) →AgCl(s) 4-10对反应CH 4(g) + 2 O 2(g) → CO 2(g) + 2 H 2O(l)的m r H ∆，下列说法中正确的是（ ）A ． m r H ∆ 是CO 2(g) 生成焓B ．m r H ∆是CH 4(g)的燃烧焓 C ． m r H ∆是正值 D ． m r H ∆－U ∆是正值2．填空题4-11 对某体系做功165 J ，该体系应 热量 J ，才能使内能增加100 J 。

练习一（热学）姓名 学号 班级1．关于温度的意义，有下列几种说法：(1) 气体的温度是分子平均平动动能的量度。

(2) 气体的温度是大量气体分子热运动的集体表现，具有统计意义。

(3) 温度的高低反映物质内部分子热运动剧烈程度的不同。

(4) 从微观上看，气体的温度表示每个气体分子的冷热程度。

上述说法中，正确的是：(A) (1)、(2)、(4)。

(B) (1)、(2)、(3)。

(C) (2)、(3)、(4)。

(D) (1)、(3)、(4)。

［ ］2．一瓶氦气和一瓶氮气密度相同(He N ρρ=2)，分子平均平动动能相同(kHe kN εε=2)，而且它们都处于平衡状态，则它们：(A) 温度相同，压强相同。

(B) 温度、压强都不同。

(C) 温度相同，但氦气的压强大于氮气的压强。

(D) 温度相同，但氮气的压强大于氦气的压强。

[ ]3．若室内升起炉子后温度从15℃升高到27℃，而室内气压不变，则此时室内的分子数减少了：(A) 0.5％。

(B) 4％。

(C) 9％。

(D) 21％。

［ ］4．一定质量的理想气体储存于某一容器中，温度为T ，气体分子质量为m ，根据理想气体分子模型和统计假设，分子速度在X 方向的分量的下列平均值为： =x v ；=2x v 。

5．容器中储有1mol 的氮气，压强为1.33Pa ，温度为7℃，试求(1) 1m 3氮气的分子数； (2) 容器中氮气的密度；(3) 1m 3中氮气分子的总平动动能。

6.容器内有M =2.66kg 氧气，已知其气体分子的平动动能总和是E k =4.14×105J ，求： (1) 气体分子的平均平动动能； (2) 气体温度。

(阿伏伽德罗常量N A =6.02×1023/mol ，波尔兹曼常量k =1.38×10－23J•K －1)练习二（热学）姓名 学号 班级1．三个容器A 、B 、C 中装有同种理想气体，其分子密度n 相同，而方均根速率之比为4:2:1::222 C B A v v v ，则气体的压强之比P A ：P B ：P C 为： (A) 1：2：4。

第四章练习题一、填空题1．在酸性范围内，K2Cr2O7、FeCl3、H2O2、Cl2中，氧化性随pH值变化的物质是。

氧化性不随pH值变化的物质是。

2．MnO-4与Fe2+反应，在酸性介质中被还原为，配平的离子反应方程式是。

3．Fe3O4中Fe的氧化值是。

按照共轭氧化还原电对的概念，氧化还原反应的实质是。

4．将两个氧化还原电对组成氧化还原反应时，氧化剂应是电极电势较的电对中的型物质。

5．根椐氧化还原电对的电极电势选择还原剂时，还原剂应是电极电势较的电对中的型物质。

6．电对Cu┃CuSO4(aq) 和Zn┃ZnSO4(aq) ，在标准条件下用盐桥连接构成原电池，电池的正极是，负极是。

若在CuSO4溶液中加入过量氨水，电动势将变_________；若在ZnSO4溶液中加入过量氨水，电池的电动势将变。

7. 标准状态下，由Cu2+/Cu+和Cu+/ Cu组成原电池符号为。

8．已知φ（Br2/Br-）＞φ（I2/I-），表明的氧化能力强于的氧化能力，其能被还原为。

9．在CH4、CH3Cl、CHCl3、CCl4中，C元素氧化数为－2的物质是。

10．电对Ag＋/Ag体系中加入KBr溶液，φ（Ag＋/Ag）值将；而在电对Br2-Br-体系中加入AgNO3溶液，φ（Br2/Br-）值将。

11．将反应Cu＋2Ag+＝Cu2+＋2Ag设计成原电池，电动势E＝，其电池组成式为。

12. 在电对Ag+-Ag体系中加入过量的氨水，φ（Ag＋/Ag）值将；而在电对I2-I- 体系中加入少量Hg(NO3)2溶液使I- 过量，φ（I2/I-）值将。

13. 在标准电极电势表中，越往下电对的φθ值越大，其电对中物质的氧化能力越；越往上电对的φθ值越小，其电对中物质的越强。

14. 在标准电极电势表中，依照对角线规律，角的氧化态物质可以和角的还原态物质发生氧化还原反应。

15.已知φθ（Cu2+/Cu）＞φθ（Fe2+/Fe），在这两个电对中，较强的氧化剂是；较强的还原剂是。