热力学作业(标准答案)

第二章 化学热力学习题1．阿波罗登月火箭用N 2H 4（l ）作燃料，用N 2O 4作氧化剂，燃烧后产生N 2（g ）和H 2O(l)。

写出配平的化学方程式，并计算1kg N 2H 4（l ）燃烧后的Δr H°。

2．已知：（1）4NH 3(g)+5O 2(g)=4NO(g)+6H 2O(l) Δr H 1θ= -1168.8 kJ ⋅mol -1(2) 4NH 3(g)+3O 2(g)=2N 2(g)+6H 2O(l) Δr H 2θ= -1530.4kJ ⋅mol -1 试求NO 的标准生成焓。

3．CO 是汽车尾气的主要污染源，有人设想以加热分解的方法来消除之：)(21)()(2g O s C g CO += 试从热力学角度判断该想法能否实现？4．蔗糖在新陈代谢过程中所发生的总反应可写成)(11)(12)(12)(222112212l O H g CO g O s O H C +=+假定有25%的反应热转化为有用功，试计算体重为65kg 的人登上3000m 高的山，需消耗多少蔗糖{已知?}2222)(1112212-⋅-=∆mol kJ O H C H m f5．利用附录数据，判断下列反应：)()()(24252g O H g H C g OH H C += （1） 在25°C 能否自发进行？（2） 在360°C 能否自发进行？（3） 求该反应能自发进行的最低温度。

6. 已知 2CuO (S) == Cu 2O (S) + 1/2O 2(g) △f H m θ（298.15K ）/（KJ •mol -1） -157.3 -168.6 0 S m θ（298.15K ）/（J •mol -1•K -1） 42.63 93.14 205.03 计算：该反应在P （O2）=200Kpa 时能自发进行的温度7. 反应2CuO (S)==Cu 2O (S)+1/2O 2(g) ,已知ΔG θ（400K ）=95.4 kJ •mol -1, ΔG θ（300K ）=107.9 kJ •mol -1,求1）应的ΔH θ和ΔS θ。

【关键字】精品第二章2-1.使用下述方法计算1kmol 甲烷贮存在体积为0.1246m 3、温度为50℃的容器中产生的压力：（1）理想气体方程；（2）R-K 方程；（3）普遍化关系式。

解：甲烷的摩尔体积V =0.1246 m 3/1kmol=124.6 cm 3/mol查附录二得甲烷的临界参数：T c =190.6K P c =4.600MPa V c =99 cm 3/mol ω=0.008 (1) 理想气体方程P=RT/V=8.314×323.15/124.6×10-6=21.56MPa(2) R-K 方程 ∴()0.5RT aPV b T V V b =--+=19.04MPa (3) 普遍化关系式323.15190.6 1.695r c T T T === 124.6 1.259r c V V V ===＜2∴利用普压法计算，01Z Z Z ω=+∵ c r ZRTP P P V == ∴c r PV Z P RT =迭代：令Z 0=1→P r0=4.687 又Tr=1.695，查附录三得：Z 0=0.8938 Z 1=0.462301Z Z Z ω=+=0.8938+0.008×0.4623=0.8975此时，P=P c P r =4.6×4.687=21.56MPa同理，取Z 1=0.8975 依上述过程计算，直至计算出的相邻的两个Z 值相差很小，迭代结束，得Z 和P 的值。

∴ P=19.22MPa2-4.将压力为2.03MPa 、温度为477K 条件下的2.83m 3NH 3压缩到0.142 m 3，若压缩后温度448.6K ，则其压力为若干？分别用下述方法计算：（1）Vander Waals 方程；（2）Redlich-Kwang 方程；（3）Peng-Robinson 方程；（4）普遍化关系式。

解：查附录二得NH 3的临界参数：T c =405.6K P c =11.28MPa V c =72.5 cm 3/mol ω=0.250 (1) 求取气体的摩尔体积对于状态Ⅰ：P=2.03 MPa 、T=447K 、V=2.83 m 3477405.6 1.176r c T T T === 2.0311.280.18r c P P P ===—普维法∴01.6 1.60.4220.4220.0830.0830.24261.176r BT =-=-=- 11c r c rBP PV BP P Z RT RT RT T =+==+→V=1.885×10-3m 3/mol∴n=2.83m 3/1.885×10-3m 3/mol=1501mol对于状态Ⅱ：摩尔体积V=0.142 m 3/1501mol=9.458×10-5m 3/mol T=448.6K (2) Vander Waals 方程 (3) Redlich-Kwang 方程 (4) Peng-Robinson 方程 ∵448.6405.6 1.106r c T T === ∴220.3746 1.542260.269920.3746 1.542260.250.269920.250.7433k ωω=+-=+⨯-⨯=∴()()()a T RTPV b V V b b V b =--++- (5) 普遍化关系式 ∵559.458107.2510 1.305r c V V V --==⨯⨯=＜2 适用普压法，迭代进行计算，方法同1-1（3）2-7：答案： 3cm第三章3-3. 试求算1kmol 氮气在压力为10.13MPa 、温度为773K 下的内能、焓、熵、V C 、p C 和自由焓之值。

2、求1nol 理想气体在常压、25℃时的体积由理想气体状态方程有ν＝RT/p ＝8.314×298/101325＝0.02445m 3=24.45L4、1mol 丙烷放在2L 容器中，用RK 方程分别求100℃和6℃时容器内的压力。

已知其饱和蒸汽压为0.57MPa 100℃时：R-K 方程 a = 18.301 b = 6.268×10-5 (R 取8.3145) P = 1.3718 MPa SRK 方程m = 0.7617 a(Tr) = 0.9935 a(T) = 0.9447 b = 6.268×10-5 (R 取8.3145) P = 1.3725 MPa 6℃时：R-K 方程 P = 0.9325 MPaSRK 方程 a(Tr) = 1.1969 a(T) = 1.1381 P = 0.922 MPa 饱和液体摩尔体积可采用修正的Rackett 方程计算 V sl = 84.33 cm 3/mol<2.0×10-3 m 3/mol, 故P = 0.57 MPa7. van der waals 方程B = b-a/(RT) 代入数值后B = -5.818×10-5C = b 2 代入数值后 C = 1.850×10-9Z = 1+BP/(RT)+(C-B 2)P 2/(RT)2 代入数值后 Z = 0.7453 RK 方程： B = b-a/(RT 3/2) 代入数值后 B = -5.580×10-5C = b 2+ab/(RT 3/2) 代入数值后 C = 3.441×10-9Z = 1+BP/(RT)+(C-B 2)P 2/(RT)2 代入数值后 Z = 0.7840 SRK 方程： B = b-a(T)/(RT) 代入数值后 B = -5.355×10-5C = b 2+a(T)b/(RT) 代入数值后 C = 3.375×10-9Z = 1+BP/(RT)+(C-B 2)P 2/(RT)2 代入数值后 Z = 0.7958 PR 方程： B = b-a(T)/(RT) 代入数值后 B = -6.659×10-5C = b 2+2a(T)b/(RT) 代入数值后 C = 5.7166×10-9Z = 1+BP/(RT)+(C-B 2)P 2/(RT)2 代入数值后 Z = 0.756210、请将van der waals 方程转换为式（2-67）所示的对比形式23138rr r r V V T P --=解：van der waals 方程为：2Vab V RT P r --=()RT b V V a P =-⎪⎭⎫ ⎝⎛+⇒2由学习van der waals 方程时得到的结论：3,89c c c b RT a υυ== 又由cc c c c c T VP R P RT 3883=⇒=υ代入上式，有： c c rc c c V P T V V V V P P 383322=⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+ 两边消去PcVc ，即得所求。

热力学练习题全解热力学是研究热能转化和热力学性质的科学，它是物理学和化学的重要分支之一。

在热力学中，我们通过解决一系列练习题来巩固和应用所学知识。

本文将为您解答一些热力学练习题，帮助您更好地理解和应用热力学的基本概念和计算方法。

1. 练习题一题目：一个理想气体在等体过程中，吸收了50 J 的热量，对外界做了30 J 的功，求该气体内能的变化量。

解析：根据热力学第一定律，内能变化量等于热量和功之和。

即ΔU = Q - W = 50 J - 30 J = 20 J。

2. 练习题二题目：一摩尔理想气体从A状态经过两个等温过程和一段绝热过程转变为B状态，A状态和B状态的压强和体积分别为P₁、P₂和V₁、V₂，已知 P₂ = 4P₁，V₁ = 2V₂，求这个过程中气体对外界做的总功。

解析：由两个等温过程可知，气体对外界做的总功等于两个等温过程的功之和。

即 W = W₁ + W₂。

根据绝热过程的特性，绝热过程中气体对外做功为零。

因此，只需要计算两个等温过程的功即可。

根据理想气体的状态方程 PV = nRT，结合已知条件可得：P₁V₁ = nRT₁①P₂V₂ = nRT₂②又已知 P₂ = 4P₁，V₁ = 2V₂，代入式①和式②可得：8P₁V₂ = nRT₁③4P₁V₂ = nRT₂④将式③和式④相减，可得：4P₁V₂ = nR(T₁ - T₂) ⑤由于这两个等温过程温度相等，即 T₁ = T₂，代入式⑤可得：4P₁V₂ = 0所以，这个过程中气体对外界做的总功 W = 0 J。

通过以上两个练习题的解答，我们可以看到在热力学中，我们通过应用热力学第一定律和理想气体的状态方程等基本原理，可以解答各种热力学问题。

熟练掌握这些计算方法，有助于我们更深入地理解热力学的基本概念，并应用于实际问题的解决中。

总结：本文对两道热力学练习题进行了详细解答，分别涉及了等体过程和等温过程。

通过这些例题的解析，读者可以理解和掌握热力学的基本计算方法，并将其应用于实际问题的求解中。

化工热力学第二章作业解答2.1试用下述三种方法计算673K ，4.053MPa 下甲烷气体的摩尔体积，（1）用理想气体方程；（2）用R-K 方程；（3）用普遍化关系式解 （1）用理想气体方程（2-4）V ＝RT P ＝68.3146734.05310⨯⨯＝1.381×10-3m 3·mol -1 （2）用R-K 方程（2-6）从附录二查的甲烷的临界参数和偏心因子为Tc ＝190.6K ，Pc ＝4.600Mpa ，ω＝0.008将Tc ，Pc 值代入式（2-7a ）式（2-7b ）2 2.50.42748c cR T a p ==2 2.560.42748(8.314)(190.6)4.610⨯⨯⨯＝3.224Pa ·m 6·K 0.5·mol -2 0.0867c cRT b p ==60.08678.314190.64.610⨯⨯⨯＝2.987×10-5 m 3·mol -1 将有关的已知值代入式（2-6）4.053×106＝ 58.3146732.98710V -⨯-⨯－0.553.224(673)( 2.98710)V V -+⨯ 迭代解得V ＝1.390×10-3 m 3·mol -1(注：用式2-22和式2-25迭代得Z 然后用PV=ZRT 求V 也可)（3）用普遍化关系式673 3.53190.6r T T Tc === 664.053100.8814.610r P P Pc ⨯===⨯ 因为该状态点落在图2-9曲线上方，故采用普遍化第二维里系数法。

由式（2-44a ）、式（2-44b ）求出B 0和B 1B 0＝0.083－0.422/Tr 1.6＝0.083-0.422/(3.53)1.6＝0.0269B 1＝0.139－0.172/Tr 4.2＝0.139－0.172/(3.53)4.2＝0.138代入式（2-43）010.02690.0080.1380.0281BPc B B RTcω=+=+⨯= 由式（2-42）得Pr 0.881110.0281 1.0073.53BPc Z RTc Tr ⎛⎫⎛⎫=+=+⨯= ⎪⎪⎝⎭⎝⎭V ＝1.390×10-3 m 3·mol -12.2试分别用（1）Van der Waals,（2）R-K ，（3）S-R-K 方程计算273.15K 时将CO 2压缩到比体积为550.1cm 3·mol －1所需要的压力。

作业：思考题1－5，1－7；习题1－6。

S 1-5：何为平衡状态？平衡状态和均匀状态是否同一概念？平衡必须满足什么条件？系统不受外界影响的条件下，如果各部分的宏观状态参数不随时间变化，系统处于平衡状态。

平衡状态和均匀状态不是同一概念。

平衡状态强调不受外界影响＋状态参数不随时间变化；均匀状态强调的是状态参数不随空间变化，空间分布均匀。

举例：封闭刚性容器内的水和水蒸汽混合物，处于平衡状态，但不处于均匀状态。

平衡条件：力平衡、温度平衡、化学平衡－无势差。

注意：要讲清楚二者的区别，而不是简单的判断和给出定义描述。

S 1-7：可逆过程与平衡过程（内平衡过程）有何区别？造成不可逆的因素有哪些？可逆过程一定是平衡过程，平衡过程不一定是可逆过程；无耗散（无摩擦）的平衡过程是可逆过程。

造成不可逆的因素：胀缩时有力不平衡、传热有温差，运动有摩擦。

注意：要讲清楚二者的区别，而不是简单的判断和给出定义描述。

X 1－6： 解：1760 1.03323 1.01325atm mmHg at bar === 19.829.82/1.033239.504p at atm atm === 2 4.24 4.24/1.01325 4.185p bar atm atm ===745745/7600.98B mmHg atm atm === 19.5040.9810.484A p p B atm =+=+= 2B A p p p +=210.484 4.185 6.299B A p p p atm =-=-= 注意：2B p p B =+是错误的；“真空度”：v p B p =-，B 一般特指地面标准大气压，1B atm =，所以1v p atm <。

S2-5：功是过程量，而推挤功pv 却只取决于状态，怎么理解？热力学力里的功是广义功，体系作功的大小与过程经历的路径和条件有关，不同的过程即使起止状态相同，做功大小也不同，因此，功是过程量。

化学热力学高升专答案第一次作业第 1 题水处于饱和蒸气状态，其自由度为您的答案：A题目分数：0.5此题得分：0.5批注：第 2 题如要查询水的饱和蒸气热力学性质表，则需要个独立状态参数的已知条件。

您的答案：A题目分数：0.5此题得分：0.5批注：第3题经历一个不可逆循环过程，体系工质的熵C您的答案：题目分数：0.5此题得分：0.5批注：第4题范德华方程与R- K方程均是常见的立方型方程，对于摩尔体积V 存在三个实根或者一个实根，当存在三个实根时，最大的V值是您的答案：B题目分数：0.5此题得分：0.5批注：第5题可以通过测量直接得到数值的状态参数是C您的答案：题目分数：0.5此题得分：0.5批注：第 6 题处于平衡的气体的摩尔体积vg 和液体的摩尔体积vL 的关系为您的答案：A题目分数：0.5批注：第7 题随着温度的增加，处于平衡的气体的摩尔体积vg和液体的摩尔体积vL的变化规律为您的答案：A题目分数：0.5此题得分：0.5批注：第8题您的答案：处于临界点的平衡的气体和液体B题目分数：0.5此题得分：0.5批注：第9题您的答案：超临界流体是下列条件下存在的物质A题目分数：0.5此题得分：0.5批注：第10 题对应态原理认为，在相同的对比态下，所有物质表现出相同的性质。

即您的答案：D题目分数：0.5此题得分：0.5批注：第11 题关于建立状态方程的作用，以下叙述不正确的是您的答案：C题目分数：0.5此题得分：0.5批注：第12 题纯流体在一定温度下，如压力低于该温度下的饱和蒸汽压，则此物质的状态为您的答案：D题目分数：0.5批注：第13 题利用麦克斯韦关系式，其目的是将难测的（）与易测的（）联系起来。

您的答案：C题目分数：0.5此题得分：0.5批注：第14 题真实气体在的条件下，其行为与理想气体相近。

您的答案：D题目分数：0.5此题得分：0.5批注：第15 题水的三相点的自由度数目为您的答案：A题目分数：0.5此题得分：0.5批注：第16 题二元系统气液平衡的自由度为2您的答案：错误题目分数：0.5此题得分：0.5批注：第17 题理想气体的熵仅仅是温度的函数您的答案：错误题目分数：0.5此题得分：0.5批注：第18 题某工质在封闭系统进行不可逆循环后，其熵必定增加您的答案：错误题目分数：0.5批注：第19 题理想气体经可逆绝热膨胀后，温度不变您的答案：错误题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注：第20 题恒沸点和临界点时的气体和液体都是平衡的，而且两相的组成是相同的，其它的性质也相同您的答案：错误题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注：第21题气体混合物的virial系数，如B, C…，只是温度和组分的物性的函数您的答案：错误题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注：第22 题纯物质的三相点随着温度或压力的不同而改变您的答案：错误题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注：第23题对于纯物质，当P> PC T> TC时，物质以液态存在您的答案：错误题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注：第24题当压力大于临界压力时，纯物质就以液态存在您的答案：错误题目分数：0.5此题得分：0.5批注：第25 题温度和压力相同的两种理想气体（纯物质）等温等压混合后，则总体积为原来两气体体积之和，总熵为原来两气体熵之和您的答案：错误题目分数：0.5此题得分：0.5批注：第26 题由于分子间相互作用力的存在，实际气体的体积一定小于同温、同压下理想气体的体积，所以理想气体的压缩因子Z=1，实际气体的压缩因子Z< 1 您的答案：错误题目分数：0.5此题得分：0.5批注：第27 题纯物质的第二维里仅仅是温度的函数您的答案：正确题目分数：0.5此题得分：0.5批注：第28 题节流过程为等焓过程，所以节流后流体的温度不变您的答案：错误题目分数：0.5此题得分：0.5批注：第29 题对于一个绝热不可逆过程，其熵变可以设计一个可逆过程来计算您的答案：正确题目分数：0.5此题得分：0.5批注：第30 题吸热过程一定使系统熵增。

1-1体积为2L 的气瓶内盛有氧气2.858g，求氧气的比体积、密度和重度。

解：氧气的比体积为3310858.2102−−××==m V v =0.6998 m 3/kg 密度为vm V 110210858.233=××==−−ρ=1.429 kg/m 3重度80665.9429.1×==g ργ=14.01 N/m 31-2某容器被一刚性器壁分为两部分，在容器的不同部分安装了测压计，如图所示。

压力表A 的读数为0.125MPa，压力表B 的读数为0.190 MPa，如果大气压力为0.098 MPa，试确定容器两部分气体的绝对压力可各为多少？表C 是压力表还是真空表？表Ｃ的读数应是多少？ 解：设表A、B、C 读出的绝对压力分别为A p 、B p 和C p 。

则根据题意，有容器左侧的绝对压力为=+=+==125.0098.0gA b A p p p p 左0.223 MPa 又∵容器左侧的绝对压力为gB C B p p p p +==左 ∴033.0190.0223.0gB C =−=−=p p p 左 MPa＜b p∴表C 是真空表，其读数为033.0098.0C b vC −=−=p p p =0.065 MPa 则容器右侧的绝对压力为=−=−=065.0098.0vC b p p p 右0.033 MPa1-5水银温度计浸在冰水中时的水银柱长度为4.0cm，浸在沸水中时的水银柱长度为24.0cm。

试求：1）在室温为22℃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，求溶液的温度。

解：假设水银柱长度随温度线性增加。

则1℃间隔的水银柱长度为424100−=ΔΔz t =5.00 ℃/cm 1） 在室温为22℃时水银柱的长度为=+=ΔΔ+5/224/0ztt z 8.4 cm2） 水银柱的长度为25.4cm时，溶液的温度为=×−=ΔΔ×−=5)44.25()(0ztz z t 107 ℃1-6如图所示，一垂直放置的汽缸内存有气体。

1-3 解：根据压力单位换算关系，有2H O Hg 2009.8067Pa 800133.322Pa p p =⨯=⨯所以有(735133.3222009.8067800133.322)Pa 206610.6Pa 206.6kPap =⨯+⨯+⨯==1-4 解：根据微压计的原理，烟道中的压力应等于环境压力和水柱压力之差，所以4sin 2000.89.80.5784Pa=7.8410MPa V p L g ρα-==⨯⨯⨯=⨯0.10.0007840.0992MPa b V p p p =-=-=1-5 解：,,, - = 45k P a g C b g A b g B p p p p p p p p p =+=+=左左右右 ,,,11045155kPa g A g B g C p p p ∴=+=+=2-3 解：（1）根据热一律，有 3573570u q w ∆=-=-= （2）由于完成了一个循环过程，有 120u u u ∆=∆+∆=而 120 0u u ∆=∴∆=（3） 2220590k J u q w ∆=∴=- 2-4 解：（1）a c b a d b a c b a c b a d b a d b U U Q W Q W ----------==∆=∆∴-=-904010 60kJ a d b a d b Q Q ====-=-=（2）50k J (23) 73k Jb a a cb b a b aU U Q Q -----∆=-∆=-=--∴=-（3）50k J5055k Ja db b a b a U U U U U --∆=-=∴=+=5545010kJ 60kJ 50kJd b d b d b a d d b a d Q U W Q Q Q ------=∆+=-+=+==2-5 解：（1）由于流体不可压缩，所以不做功。

（2）由于不做功及绝热，所以0U ∆=。

33()1(30.5)10 2.510kJ H U pV V p ∆=∆+∆=∆=⨯-⨯=⨯3-1 解：（1）2027310.771000273C η+=-=+（2） 92412000.77924kJ 15.4kW 60C W Q P η==⨯=== （3） 211200924276kJ Q Q W =-=-= 3-2 解：（1）建立如图的模型，有,,1 1L A H A B H B H T T W Q W Q T T ⎛⎫⎛⎫=-=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭根据题意，有 ,,L A H B Q Q = 而 ,,,,=11L A A L A H A H AH HQ T TQ Q Q T T η-=-∴= 所以 ,,11L L B H B H AH T T T W Q Q T T T ⎛⎫⎛⎫=-=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭由A B W W =,得,,1=1L H A H AHH T T T Q Q T T T ⎛⎫⎛⎫-- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭()()11900300600K 22H L T T T =+=+= （2）根据 A B ηη=，有11 519.6K L H T TT T T-=-∴=== 3-5 解：循环A 为卡诺循环，其效率为1LA HT T η=-对于循环B ，有 (),,12L B L B H B H L B Q T S Q T T S =∆=+∆，所以 (),, 211112L B L B LB H BH LH L B Q T S T Q T T T T S η∆=-=-=-++∆故11221L H LA H H H L L L H L LB H HH L H LT T T T T T T T T T T T T T T T T T ηη--+====++--++3-6 解：（1） i s o1500800= 1.92J /K 02000300H L H L Q Q S T T -∆+=+=> 所以该循环可行，且不可逆进行。

p734-1 1kg 空气在可逆多变过程中吸热40kJ ，其容积增大为1102v v =，压力减少为8/12p p =，设比热为定值，求过程中内能旳变化、膨胀功、轴功以及焓和熵旳变化。

解：热力系是1kg 空气过程特性：多变过程)10/1ln()8/1ln()2/1ln()1/2ln(==v v p p n ＝0.9由于T c q n ∆=内能变化为R c v 25=＝717.5)/(K kg J •v p c R c 5727==＝1004.5)/(K kg J •=n c ==--v v c n kn c 51＝3587.5)/(K kg J •n v v c qc T c u /=∆=∆＝8×103J膨胀功：u q w ∆-=＝32 ×103J轴功：==nw w s 28.8 ×103J焓变：u k T c h p ∆=∆=∆＝1.4×8＝11.2 ×103J熵变：12ln 12lnp p c v v c s v p +=∆＝0.82×103)/(K kg J •4－2 有1kg 空气、初始状态为MPa p 5.01=，1501=t ℃，进行下列过程：（1）可逆绝热膨胀到MPa p 1.02=；（2）不可逆绝热膨胀到MPa p 1.02=，K T 3002=；（3）可逆等温膨胀到MPa p 1.02=；（4）可逆多变膨胀到MPa p 1.02=，多变指数2=n ；试求上述各过程中旳膨胀功及熵旳变化，并将各过程旳相对位置画在同一张v p -图和s T -图上解：热力系1kg 空气（1） 膨胀功：])12(1[111k k p p k RT w ---=＝111.9×103J熵变为0（2）)21(T T c u w v -=∆-=＝88.3×103J12ln 12ln p p R T T c s p -=∆＝116.8)/(K kg J •（3）21ln1p p RT w =＝195.4×103)/(K kg J • 21ln p p R s =∆＝0.462×103)/(K kg J • （4）])12(1[111n n p p n RT w ---=＝67.1×103J n n p p T T 1)12(12-=＝189.2K 12ln 12ln p p R T T c s p -=∆＝－346.4)/(K kg J •4-3 具有1kmol 空气旳闭口系统，其初始容积为1m 3，终态容积为10 m 3，当时态和终态温度均100℃时，试计算该闭口系统对外所作旳功及熵旳变化。

《物理化学》第二章-热力学第一定律练习题(含答案)————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：第二章练习题一、填空题1、根据体系和环境之间能量和物质的交换情况，可将体系分成、、。

2、强度性质表现体系的特征，与物质的数量无关。

容量性质表现体系的特征，与物质的数量有关，具有性。

3、热力学平衡状态同时达到四种平衡，分别是、、、。

4、体系状态发生变化的称为过程。

常见的过程有、、、、。

5、从统计热力学观点看，功的微观本质是，热的微观本质是。

6、气体各真空膨胀膨胀功W= 07、在绝热钢瓶中化学反应△U= 08、焓的定义式为。

二、判断题（说法对否）：1、当体系的状态一定时，所有的状态函数都有一定的数值。

（√）2、当体系的状态发生变化时，所有的状态函数的数值也随之发生变化。

（χ）3．因= ΔH， = ΔU，所以与都是状态函数。

（χ）4、封闭系统在压力恒定的过程中吸收的热等于该系统的焓。

（χ）错。

只有封闭系统不做非膨胀功等压过程ΔH=Q P5、状态给定后，状态函数就有定值；状态函数确定后，状态也就确定了。

（√）6、热力学过程中W的值应由具体过程决定( √ )7、1mol理想气体从同一始态经过不同的循环途径后回到初始状态，其热力学能不变。

( √ )三、单选题1、体系的下列各组物理量中都是状态函数的是（ C ）A 、T、P、V、QB 、m、W、P、HC、T、P、V、n、D、T、P、U、W2、对于内能是体系的单值函数概念，错误理解是（ C ）A体系处于一定的状态，具有一定的内能B对应于某一状态，内能只能有一数值不能有两个以上的数值C状态发生变化，内能也一定跟着变化D对应于一个内能值，可以有多个状态3下列叙述中不具有状态函数特征的是（D ）A体系状态确定后，状态函数的值也确定B体系变化时，状态函数的改变值只由体系的始终态决定C经循环过程，状态函数的值不变D状态函数均有加和性4、下列叙述中正确的是（ A ）A物体温度越高，说明其内能越大B物体温度越高，说明其所含热量越多C凡体系温度升高，就肯定是它吸收了热D凡体系温度不变，说明它既不吸热也不放热5、下列哪一种说法错误（ D ）A焓是定义的一种具有能量量纲的热力学量B只有在某些特定条件下，焓变△H才与体系吸热相等C焓是状态函数D焓是体系能与环境能进行热交换的能量6、热力学第一定律仅适用于什么途径（A）A同一过程的任何途径B同一过程的可逆途径C同一过程的不可逆途径D不同过程的任何途径7. 如图，将CuSO4水溶液置于绝热箱中,插入两个铜电极，以蓄电池为电源进行电解，可以看作封闭系统的是（A）(A) 绝热箱中所有物质； (B) 两个铜电极；(C) 蓄电池和铜电极；(D) CuSO4水溶液。

第八章 热力学基础一、选择题［ A ］1.（基础训练4）一定量理想气体从体积V 1，膨胀到体积V 2分别经历的过程是：A →B 等压过程，A →C 等温过程；A →D 绝热过程，其中吸热量最多的过程(A)是A →B. (B)是A →C. (C)是A →D.(D)既是A →B 也是A →C , 两过程吸热一样多。

【提示】功即过程曲线下的面积，由图可知AD AC AB A A A >>； 根据热力学第一定律：E A Q ∆+= AD 绝热过程：0=Q ； AC 等温过程：AC A Q =；AB 等压过程：AB AB E A Q ∆+=，且0>∆AB E［ B ］2.（基础训练6）如图所示，一绝热密闭的容器，用隔板分成相等的两部分，左边盛有一定量的理想气体，压强为p 0，右边为真空．今将隔板抽去，气体自由膨胀，当气体达到平衡时，气体的压强是(A) p 0． (B) p 0 / 2． (C) 2γp 0． (D) p 0 / 2γ． 【提示】该过程是绝热自由膨胀：Q=0，A=0；根据热力学第一定律Q A E =+∆得 0E ∆=，∴0T T =；根据状态方程pV RT ν=得00p V pV =；已知02V V =，∴0/2p p =.［ D ］3.（基础训练10）一定量的气体作绝热自由膨胀，设其热力学能增量为E ∆，熵增量为S ∆，则应有 (A) 0......0=∆<∆S E (B) 0......0>∆<∆S E ． (C) 0......0=∆=∆S E ． (D) 0......0>∆=∆S E【提示】由上题分析知：0=∆E ；而绝热自由膨胀过程是孤立系统中的不可逆过程，故熵增加。

［ D ］4.（自测提高1）质量一定的理想气体，从相同状态出发，分别经历等温过程、等压过程和绝热过程，使其体积增加1倍．那么气体温度的改变(绝对值)在 (A) 绝热过程中最大，等压过程中最小． (B) 绝热过程中最大，等温过程中最小． (C) 等压过程中最大，绝热过程中最小．(D) 等压过程中最大，等温过程中最小． 【提示】如图。

经典课时作业热力学定律、气体（含标准答案及解析）时间：45分钟分值：100分1.对一定量的气体,下列说法正确的是( )A.气体的体积是所有气体分子的体积之和B.气体分子的热运动越剧烈,气体温度就越高C.气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的D.当气体膨胀时,气体分子之间的势能减小,因而气体的内能减少2.地面附近有一正在上升的空气团,它与外界的热交换忽略不计.已知大气压强随高度增加而降低,则该气团在此上升过程中(不计气团内分子间的势能)( )A.体积减小,温度降低B.体积减小,温度不变C.体积增大,温度降低D.体积增大,温度不变3.下列说法正确的是( )A.物体吸收热量,其温度一定升高B.热量只能从高温物体向低温物体传递C.遵守热力学第一定律的过程一定能实现D.做功和热传递是改变物体内能的两种方式4.如图所示,一绝热的内壁光滑的厚壁容器内装有一个大气压的空气,它的一端通过胶塞插进一支灵敏温度计和一根打气针;另一端有一可移动的胶塞(用卡子卡住).用打气筒慢慢向容器内打气,当容器内空气的压强增大到一定程度时停止打气,读出灵敏温度计的示数,则下列说法中可能正确的是( )A.打开卡子,胶塞向右移动,气体压强减小,温度计示数不变B.打开卡子,胶塞向右移动,气体压强不变,温度计示数减小C.打开卡子,胶塞向右移动,气体压强减小,温度计示数减小D.打开卡子,胶塞向右移动,气体压强不变,温度计示数增大5.如图所示,一带活塞的汽缸内盛有气体,缸外为恒温环境,汽缸是导热的.现将活塞向外移动一段距离,在此过程中气体吸热,对外做功,此功用W1表示.然后设法将汽缸及活塞绝热,推动活塞压缩气体,此过程中外界对气体做功用W2表示,则( )A.有可能使气体回到原来状态,且W1<W2B.有可能使气体回到原来状态,且W1=W2C.有可能使气体回到原来状态,且W1>W2D.上面A､B､C三种说法都不可能实现6.如图所示,质量不计的活塞把一定质量的理想气体封闭在上端开口的直立圆筒形气缸中,活塞上堆放细砂,活塞处于静止状态.现在对气体缓慢加热,同时不断取走细砂,使活塞缓慢上升,直到细砂全部取走,则在此过程中( )A.气体压强增大,内能可能不变B.气体温度可能不变,气体对外做功C.气体的体积增大,压强减小,对外不做功D.气体对外做功,内能一定增加7.如图所示,一气缸竖直倒放,气缸内有一质量不可忽略的活塞,将一定质量的理想气体封在气缸内,活塞与气缸壁无摩擦,气体处于平衡状态,现保持温度不变把气缸稍微倾斜一点,在达到平衡后与原来相比,则( )A.气体的压强变大B.气体的压强变小C.气体的体积变大D.气体的体积变小8.如图所示,柱形容器内封有一定质量的空气,光滑活塞C(质量为m)与容器用良好的隔热材料制成的.另有质量为M的物体从活塞上方的A点自由下落到活塞上,并随活塞一起到达最低点B而静止.在这一过程中,空气内能的改变量ΔU､外界对空气所做的功W与物体及活塞的重力势能的变化关系是( )A.Mgh+mgΔh=ΔU+WB.ΔU=W,W=Mgh+mgΔhC.ΔU=W,W<Mgh+mgΔhD.ΔU≠W,W=Mgh+mgΔh9.(1)注意观察的同学会发现,用来制冷的空调室内机通常持在高处,而用来取暖的暖气片却装在较低处,这是由于利用热空气密度较小而冷空气密度较大来形成对流的缘故.请你解释,为什么热空气密度小而冷空气密度大?(2)将一氢气球放飞,随着气球高度的不断增大,若高空气压不断降低,气球的体积也不断增大,而温度基本不变,请问在此过程中其能量是怎样转化与转移的?10.如图所示,一定质量的理想气体从状态A变化到状态B,再从状态B变化到状态C.已知状态A的温度为480 K.求:(1)气体在状态C时的温度;(2)试分析从状态A变化到状态B的整个过程中,气体是从外界吸收热量还是放出热量.11.如图所示,在竖直放置圆柱形容器内用质量为m的活塞密封一部分气体,活塞与容器壁间能无摩擦滑动,容器的横截面积为S,开始时气体的温度为T0,活塞与容器底的距离为h0.现将整个装置放在大气压恒为p0的空气中,当气体从外界吸收热量Q后,活塞缓慢上升d后再次平衡,问:(1)外界空气的温度是多少?(2)在此过程中密闭气体的内能增加了多少?12.物理学家帕平发明了高压锅,高压锅与普通锅不同,锅盖通过几个牙齿似的锅齿与锅体镶嵌旋紧,加上锅盖与锅体之间有橡皮制的密封圈,所以锅盖与锅体之间不会漏气,在锅盖中间有一排气孔,上面再套上类似砝码的限压阀,将排气孔堵住.当加热高压锅,锅内气体压强增加到一定程度时,气体就把限压阀顶起来,这时蒸气就从排气孔向外排出.由于高压锅内的压强大,温度高,食物容易煮烂.若已知排气孔的直径为0.3 cm,外界大气压为1.0×105 Pa,温度为20 ℃,要使高压锅内的温度达到120 ℃,则限压阀的质量应为多少?(g取10 m/s2)标准答案及解析：1.解析:气体的体积指气体分子能到达的空间,气体的体积远大于气体分子的体积之和,故A错;温度是分子平均动能的标志,温度越高,分子运动越剧烈,分子的无规则运动又叫热运动,故B正确;大量分子对器壁的碰撞是形成气体压强的原因,故C正确;气体膨胀时,考虑分子间的作用力是引力且减小,所以分子势能是增大的,而且内能的变化还与温度有关,故D错.答案:BC2.解析:由于大气压强随高度增加而降低,则该气团上升过程中气体要膨胀对外做功;又因气团与外界没有热交换(属绝热膨胀),所以气团的体积增大,内能减小(不计分子势能)温度降低.故C正确,A､B､D错误.答案:C3.解析:物体吸收热量,如果对外做功,温度可能降低,故A错;热量可以从低温物体向高温物体传递,但要引起其他变化,故B错;根据热力学第二定律,凡是与热现象有关的宏观过程都具有方向性,故C错;改变内能的方式有做功与热传递,两者效果相同,但本质不同,故D正确.答案:D4.解析:打气后,容器内气体压强大于外界大气压强,打开卡子后,胶塞向右移动,移动过程容器内压强减小,直到与外界大气压强相等为止,因为绝热,没有热传递.气体对外做功,内能减少,因此温度下降.答案:C5.解析:由于汽缸及活塞绝热,所以外界对于气体做功,气体内能必然增大,温度升高,即不可能回到原来状态.D正确.答案:D6.解析:对气体缓慢加热,使活塞缓慢上升过程中,由于不断取走细砂,气体压强减小,气体对外做功,气体吸收热量.若吸收热量大于气体对外做功则内能增加,气体温度升高,若吸收热量小于气体对外做功则内能减小,气体温度降低.B正确.答案:B7.解析:以活塞为研究对象,设其质量为M,横截面积为S.达到平衡时,活塞受力平衡,当气缸竖直倒放时,缸内气体压强p1可由下式求得:p1S+Mg=p0S.式中p0为外界大气压强,由此可得p1=p0-Mg/S;同理可知,当气缸倾斜一点,缸壁与水平方向夹角为θ时,缸内气体压强p2可由下式求得:p2S+Mgsinθ=p0S,由此可得p2=p0-Mgsinθ/S,必有p1<p2.根据气体压强与体积的关系可知,气缸稍微倾斜一点后,由于缸内气体压强变大,所以缸内气体体积变小.正确选项为A､D.答案:AD8.解析:因活塞和容器用良好的隔热材料制成,容器内的空气与外界无热交换,Q=0,所以ΔU=W;但由于物体和活塞做完全非弹性碰撞(即碰后不分开)时损失一部分机械能,因此有:W<Mgh+mgΔh,故本题选C.这里,虽然W<Mgh+mgΔh,但仍遵守能的转化和守恒定律,只不过减少的机械能不是全部转化为空气的内能,而是有一部分在碰撞时转化为活塞和物体的内能了,能的总量并未减少.答案:C9.解析:(1)根据盖·吕萨克定律可知,对于质量一定的气体,在压强一定的情况下,温度越高,体积越大,故密度越小.(2)气体要不断从外界吸热,将吸取的能量用来不断对外做功.10.解析:(1)A ､C 两状态体积相等,则有C A A Cp p T T =① 得T C =C A p p T A =0.54801.5⨯ K=160 K.② (2)由理想气体状态方程得A AB B A B p V p V T T =③ 得T B =B B A A p V p V T A =0.534801.51⨯⨯⨯K=480 K ④ 由此可知A ､B 两状态温度相同,故A ､B 两状态内能相等.答案:(1)160 K (2)既不能吸收也不放出11.解析:(1)取密闭气体为研究对象,活塞上升过程中等压变化,由盖·吕萨克定律0V V ≈0T T 得外界温度0V T V =T 0=0000()h d S h d T h S h +=T 0. (2)取活塞为研究对象,设活塞对密闭气体做功为W,由动能定理得-W-mgd-p 0Sd=0 根据热力学第一定律W+Q=ΔU联立上面两式得密闭气体增加的内能ΔU=Q -mgd-p 0Sd.答案:(1)00h d h + T 0 (2)Q-mgd-p 0Sd 12.解析:选锅内气体为研究对象,则初状态:T 1=293 K,p 1=1.0×105 Pa末状态:T 2=393 K由查理定律得p 2=5211393 1.010293T p T ⨯⨯=Pa=1.34×105 Pa 对限压阀受力分析可得mg=p 2S-p 1S=(p 2-p 1)S=(p 2-p 1)π·24d=(1.34×105-1.0×105)×3.14×22(0.310)4-⨯N=0.24 N 所以m=0.024 kg.答案:0.024 kg。