物理化学-课后答案-热力学第一定律
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物理化学第四版 第二章热力学第一定律习题(答案)
p外
(
nRT2 p2
nRT1 ) p1
nCV ,m (T2
T1)
T2 174.8K
U 5.40 kJ, H -9.0 kJ , w 5.40kJ
2020/4/12
14
例3. 试求下列过程的U和H：
A(蒸气) n = 2mol T1 = 400K p1 = 50.663kPa
A(液体) n = 2mol T2 = 350K p2 = 101.325kPa
⑥ 任何绝热过程
W=ΔU
2020/4/12
4
（ⅱ）热量Q的计算：
QV= ∫nCV,mdT= ΔU Qp = ∫nCp,mdT= ΔH
相变热 Qp = ΔH （定温、定压）
ΔvapHm(T) ΔfusHm(T) …
2020/4/12
5
1.试写出实际气体的范德华方程
。
2.封闭系统的热力学第一定律的数学表达式为
= H + nRT =－79 kJ + 2 8.314 400 103 kJ
2020/4/12
=－72.35 kJ
16
例4：求反应CH3COOH(g)
CH4(g)+CO2(g)在
1000K时的标准摩尔反应焓 r H m，已知数据如下表：
物质
CH3COOH(g)
f
H
m
(298K
)
kJ.mol -1
He(g)
n= 4.403mol
T1=273K p1=1.0×106 Pa
V1=0.01m3
(1) Q = 0,可逆
(2) Q = 0 p外= p2
He(e)
n=4.403mol
T2=? P2=1.0×105Pa
第五版物理化学第二章习题答案
第二章热力学第一定律1mol理想气体在恒定压力下温度升高1℃，求过程中系统与环境交换的功。
解：理想气体n = 1mol对于理想气体恒压过程,应用式（2.2.3）W =－p ambΔV =－p(V2-V1) =－(nRT2-nRT1) =－1mol水蒸气(H2O,g)在100℃,下全部凝结成液态水。
求过程的功。
假设：相对于水蒸气的体积，液态水的体积可以忽略不计。
解: n = 1mol恒温恒压相变过程,水蒸气可看作理想气体, 应用式（2.2.3）W =－p ambΔV =－p(V l-V g ) ≈ pVg = nRT =在25℃及恒定压力下，电解1mol水(H2O,l)，求过程的体积功。
H2O(l) ＝ H2(g) + 1/2O2(g)解: n = 1mol恒温恒压化学变化过程, 应用式（2.2.3）W=－p ambΔV =－(p2V2-p1V1)≈－p2V2 =－n2RT=－系统由相同的始态经过不同途径达到相同的末态。
若途径a的Q a=,Wa=－；而途径b的Q b=－。
求W b.解: 热力学能变只与始末态有关,与具体途径无关,故ΔU a= ΔU b 由热力学第一定律可得Qa + Wa = Q b + W b∴ W b = Q a + W a－Q b = －始态为25℃，200 kPa的5 mol某理想气体，经途径a，b两不同途径到达相同的末态。
途经a先经绝热膨胀到 -28.47℃，100 kPa，步骤的功；再恒容加热到压力200 kPa的末态，步骤的热。
途径b为恒压加热过程。
求途径b的及。
解：先确定系统的始、末态3111061902000001529831485m ...P nRT V =××==32101601000005824431485m ...P nRT V V =××=== kJ .kJ )..(Q W U Δa a 85194225575=+=+=－对于途径b ，其功为kJ .J ..V Δp W b 932706190101602000001－）－（－－===根据热力学第一定律4mol 某理想气体，温度升高20℃, 求ΔH－ΔU 的值。
大学物理化学1-热力学第一定律课后习题及答案
热力学第一定律课后习题一、是非题下列各题中的叙述是否正确？正确的在题后括号内画“√”，错误的画“⨯”。
1.在定温定压下，CO2由饱和液体转变为饱和蒸气，因温度不变，CO2的热力学能和焓也不变。
( )2. d U = nC V,m d T这个公式对一定量的理想气体的任何pVT过程均适用。
( )3. 一个系统从始态到终态，只有进行可逆过程才有熵变。
( )4. 25℃时H2(g)的标准摩尔燃烧焓等于25℃时H2O(g)的标准摩尔生成焓。
( )5. 稳定态单质的∆f H(800 K) = 0。
( )二、选择题选择正确答案的编号，填在各题后的括号内：1. 理想气体定温自由膨胀过程为：（）。
（A）Q > 0；（B）∆U < 0；（C）W <0；（D）∆H = 0。
2. 对封闭系统来说，当过程的始态和终态确定后，下列各项中没有确定的值的是：( )。
( A ) Q；( B ) Q＋W；(C ) W( Q = 0 )；( D ) Q( W = 0 )。
3. pVγ = 常数(γ = C p,m/C V,m)适用的条件是：( )(A)绝热过程；( B)理想气体绝热过程；( C )理想气体绝热可逆过程；(D)绝热可逆过程。
4. 在隔离系统内：( )。
( A ) 热力学能守恒，焓守恒；( B ) 热力学能不一定守恒，焓守恒；(C ) 热力学能守恒，焓不一定守恒；( D) 热力学能、焓均不一定守恒。
5. 从同一始态出发，理想气体经可逆与不可逆两种绝热过程：( )。
( A )可以到达同一终态；( B )不可能到达同一终态；( C )可以到达同一终态，但给环境留下不同影响。
6. 当理想气体反抗一定的压力作绝热膨胀时，则：( )。
( A )焓总是不变；(B )热力学能总是增加；( C )焓总是增加；(D )热力学能总是减少。
7. 已知反应H2(g) +12O2(g) ==== H2O(g)的标准摩尔反应焓为∆r H(T)，下列说法中不正确的是：（）。
【理想】大学物理化学1热力学第一定律课后习题及答案
【关键字】理想热力学第一定律课后习题一、是非题下列各题中的叙述是否正确？正确的在题后括号内画“”，错误的画“”。
1. 在定温定压下，CO2由饱和液体转变为饱和蒸气，因温度不变，CO2的热力学能和焓也不变。
( )2. dU = nCV,mdT这个公式对一定量的理想气体的任何pVT过程均适用。
( )3. 一个系统从始态到终态，只有进行可逆过程才有熵变。
( )4. 时H2(g)的标准摩尔燃烧焓等于时H2O(g)的标准摩尔生成焓。
( )5. 稳定态单质的fH(800 K) = 0。
( )2、选择题选择正确答案的编号，填在各题后的括号内：1. 理想气体定温自由膨胀过程为：（）。
（A）Q > 0；（B）U < 0；（C）W < 0；（D）H = 0。
2. 对封闭系统来说，当过程的始态和终态确定后，下列各项中没有确定的值的是：( )。
( A ) Q；( B ) Q＋W；(C ) W( Q = 0 )；( D ) Q( W = 0 )。
3. pV = 常数( = Cp,m/CV,m)适用的条件是：( )(A)绝热过程；( B)理想气体绝热过程；( C )理想气体绝热可逆过程；(D)绝热可逆过程。
4. 在隔离系统内：( )。
( A ) 热力学能守恒，焓守恒；( B ) 热力学能不一定守恒，焓守恒；(C ) 热力学能守恒，焓不一定守恒；( D) 热力学能、焓均不一定守恒。
5. 从同一始态出发，理想气体经可逆与不可逆两种绝热过程：( )。
( A )可以到达同一终态；( B )不可能到达同一终态；( C )可以到达同一终态，但给环境留下不同影响。
6. 当理想气体反抗一定的压力作绝热膨胀时，则：( )。
( A )焓总是不变；(B )热力学能总是增加；( C )焓总是增加；(D )热力学能总是减少。
7. 已知反应H2(g) +O2(g) ==== H2O(g)的标准摩尔反应焓为rH(T)，下列说法中不正确的是：（）。
大学物理化学1-热力学第一定律课后习题及答案
热力学第一定律课后习题一、是非题下列各题中的叙述是否正确？正确的在题后括号内画“√”，错误的画“⨯”。
1.在定温定压下，CO2由饱和液体转变为饱和蒸气，因温度不变，CO2的热力学能和焓也不变。
( )2. d U = nC V,m d T这个公式对一定量的理想气体的任何pVT过程均适用。
( )3. 一个系统从始态到终态，只有进行可逆过程才有熵变。
( )4. 25℃时H2(g)的标准摩尔燃烧焓等于25℃时H2O(g)的标准摩尔生成焓。
( )5. 稳定态单质的∆f H(800 K) = 0。
( )二、选择题选择正确答案的编号，填在各题后的括号内：1. 理想气体定温自由膨胀过程为：（）。
（A）Q > 0；（B）∆U < 0；（C）W <0；（D）∆H = 0。
2. 对封闭系统来说，当过程的始态和终态确定后，下列各项中没有确定的值的是：( )。
( A ) Q；( B ) Q＋W；(C ) W( Q = 0 )；( D ) Q( W = 0 )。
3. pVγ = 常数(γ = C p,m/C V,m)适用的条件是：( )(A)绝热过程；( B)理想气体绝热过程；( C )理想气体绝热可逆过程；(D)绝热可逆过程。
4. 在隔离系统内：( )。
( A ) 热力学能守恒，焓守恒；( B ) 热力学能不一定守恒，焓守恒；(C ) 热力学能守恒，焓不一定守恒；( D) 热力学能、焓均不一定守恒。
5. 从同一始态出发，理想气体经可逆与不可逆两种绝热过程：( )。
( A )可以到达同一终态；( B )不可能到达同一终态；( C )可以到达同一终态，但给环境留下不同影响。
6. 当理想气体反抗一定的压力作绝热膨胀时，则：( )。
( A )焓总是不变；(B )热力学能总是增加；( C )焓总是增加；(D )热力学能总是减少。
7. 已知反应H2(g) +12O2(g) ==== H2O(g)的标准摩尔反应焓为∆r H(T)，下列说法中不正确的是：（）。
《物理化学》课后习题答案(天津大学第四版)
Compound -238.66 0 -379.07 -285.83 -726.51 0 -979.5 0
因此，由标准摩尔生成焓
由标准摩尔燃烧焓
2.37 已知25 °C甲酸甲脂（HCOOCH3, l）的标准摩尔燃烧焓 为 ，甲酸（HCOOH, l）、甲醇（CH3OH, l）、水 （H2O, l）及二氧化碳（CO2, g）的标准摩尔生成焓 分别 为 、 、 及 应用这些数据求25 °C时下列反应的标准摩尔反应焓。 解：显然要求出甲酸甲脂（HCOOCH3, l）的标准摩尔生成焓
2.14 容积为27 m3的绝热容器中有一小加热器件，器壁上有一小孔与 100 kPa的大气相通，以维持容器内空气的压力恒定。今利用加热器 件使器内的空气由0 °C加热至20 °C，问需供给容器内的空气多少 热量。已知空气的 假设空气为理想气体，加热过程中容器内空气的温度均匀。 解：在该问题中，容器内的空气的压力恒定，但物质量随温度 而改变
-46.11
NO2(g) 33.18
90.25
HNO3(l) -174.10
-241.818
Fe2O3(s) -824.2
-285.830 CO(g) -110.525
(1) (2) (3)
2.35 应用附录中有关物资的热化学数据，计算 25 °C时反应 的标准摩尔反应焓，要求： (1) 应用25 °C的标准摩尔生成焓数据； (2) 应用25 °C的标准摩尔燃烧焓数据。 解：查表知
可由
表出（Kirchhoff公式）
设甲烷的物质量为1 mol，则 最后得到
，
，
，
第三章 热力学第二定律
3.1 卡诺热机在 的高温热源和 的低温热源间工作。 求（1） 热机效率 ； （2） 当向环境作功 时，系统从高温热源吸收的热 及 向低温热源放出的热 。
因此，由标准摩尔生成焓
由标准摩尔燃烧焓
2.37 已知25 °C甲酸甲脂（HCOOCH3, l）的标准摩尔燃烧焓 为 ，甲酸（HCOOH, l）、甲醇（CH3OH, l）、水 （H2O, l）及二氧化碳（CO2, g）的标准摩尔生成焓 分别 为 、 、 及 应用这些数据求25 °C时下列反应的标准摩尔反应焓。 解：显然要求出甲酸甲脂（HCOOCH3, l）的标准摩尔生成焓
2.14 容积为27 m3的绝热容器中有一小加热器件，器壁上有一小孔与 100 kPa的大气相通，以维持容器内空气的压力恒定。今利用加热器 件使器内的空气由0 °C加热至20 °C，问需供给容器内的空气多少 热量。已知空气的 假设空气为理想气体，加热过程中容器内空气的温度均匀。 解：在该问题中，容器内的空气的压力恒定，但物质量随温度 而改变
-46.11
NO2(g) 33.18
90.25
HNO3(l) -174.10
-241.818
Fe2O3(s) -824.2
-285.830 CO(g) -110.525
(1) (2) (3)
2.35 应用附录中有关物资的热化学数据，计算 25 °C时反应 的标准摩尔反应焓，要求： (1) 应用25 °C的标准摩尔生成焓数据； (2) 应用25 °C的标准摩尔燃烧焓数据。 解：查表知
可由
表出（Kirchhoff公式）
设甲烷的物质量为1 mol，则 最后得到
，
，
，
第三章 热力学第二定律
3.1 卡诺热机在 的高温热源和 的低温热源间工作。 求（1） 热机效率 ； （2） 当向环境作功 时，系统从高温热源吸收的热 及 向低温热源放出的热 。
物理化学-第一章-热力学第一定律-习题精选全文
273.15K
Q p1T1 p2T2
T2
p1T1 p2
2101.325 273.15 4 101.325
136.6K
V2
nRT2 p2
2.80dm3
2. U nCVmT 1.70kJ
H nCpmT 2.84kJ
3. QT C
p
Q pV RT CR p
p2 CR V
p CR V
(2)
9．反响CO〔g〕+1/2O2〔g〕→CO2〔g〕的 △rHmθ，以下说法何者是不正确的？
〔1〕△rHmθ是CO2〔g〕的标准摩尔生成焓 〔2〕△rHmθ是CO〔g〕的标准摩尔燃烧焓 〔3〕△rHmθ是负值 〔4〕△rHmθ与△rUmθ值不等
(1)
三.填空
1．在一绝热箱中置一绝热隔板，将箱分成两 局部。分别装有温度压力都不同的两种气 体。将隔板抽走使气体混合，假设以气体 为系统，那么Q0=〔 〕；W0=〔 〕； △U=〔 0 〕。
四 计算
1．1mol单原子理想气体，始态 2×101.325kPa，11.2dm3，经pT=常数的 可逆过程，压缩到终态为4×101.325kPa， Cvm=3/2R，求：
〔1〕终态的体积和温度； 〔2〕△U和△H； 〔3〕所作的功。
1.
T1
p1V1 nR
2 101.325 11.2 1 8.314
〔1〕B→C过程的△U2； 〔2〕B→C过程的Q2。
U U1 U2 U3 0 U1 0
U2 U3 W3
(2) B→C过程的Q2
∵△U=0, Q=-W(ABC围起的面积) ∵Q=Q1+Q2+Q3, Q3=0 ∴Q2=Q-Q1 Q1 (AB线下面的面积)
物理化学热力学第一定律习题答案
物理化学热力学第一定律习题答案第二章热力学第一定律2-1 1mol 理想气体于恒定压力下升温「C,试求过程中气体与环境交换的功 W 解：体系压力保持恒定进行升温，即有P 外=P ，即反抗恒定外压进行膨胀，W P amb (V 2 M) pV 2 pV t nRT 2 nR 「 nR T 8.314J2-2系统由相同的始态经过不同途径达到相同的末态。
若途径a 的Q a =2.078kJ,W a = -4.157kJ;而途径 b 的 Q b = -0.692kJ 。
求 W b 。
解：应用状态函数法。
因两条途径的始末态相同，故有△U b ，则 Q a W a Q b W b2-4某理想气体C V,m 1.5R 。
今有该气体5 mol 在恒容下温度升高50C ，求过程的W ，Q ,A H 和厶U 。
所以有，W b Q a W a Q2.078 4.157 0.6921.387kJ2-3 4mol 某理想气体,温度升高20C ，求厶H -△ U 的值。
解：方法一:T 20KU T n C p,m dTT 20Kn (Cp,mCV,m )dT方法二：可以用T 20KTn C V,m dT_ T 20KT r-p,m-v,m ；二T n RdT nR(T4 8.314 20 665.16J20K T)△ H=A U+A (PV)进行计算。
8.3145 50 5196J 5.196kJ根据热力学第一定律，：W=0故有Q=A U=3.118kJ 2-5某理想气体C V m 2.5R 。
今有该气体5 mol 在恒压下温度降低50C ，求过程的W ，Q ,A H 和厶U 。
解：恒容：W=0T 50KUT nC v,m dT nCV,m(T 50K T)nCV ,m 50K 5 38.3145 5023118J3.118kJT 50KT nC p,m dTH nC p,m (T 50K T) n(C V,m R) 50K H 7.275kJ U Q 5.196kJ( 7.725kJ) 2.079kJC Pm 7R 。
(完整版)物理化学课后答案-热力学第一定律
欢迎共阅第二章热力学第一定律【复习题】【1】判断下列说法是否正确。
（1）状态给定后，状态函数就有一定的值，反之亦然。
（2）状态函数改变后，状态一定改变。
（3）状态改变后，状态函数一定都改变。
（4）因为△ U=Q v, △H =Q p，所以Q v，Q p是特定条件下的状态函数。
（5）恒温过程一定是可逆过程。
（6）汽缸内有一定量的理想气体，反抗一定外压做绝热膨胀，则△H= Q p=0。
（7）根据热力学第一定律，因为能量不能无中生有，所以一个系统若要对外做功，必须从外界吸收热量。
（8）系统从状态Ⅰ变化到状态Ⅱ，若△T=0 ，则Q=0 ，无热量交换。
（9）在等压下，机械搅拌绝热容器中的液体，使其温度上升，则△H = Q p = 0。
（10）理想气体绝热变化过程中，W=△U，即W R=△U=C V△T，W IR=△U=C V△T，所以W R=W IR 。
（11）有一个封闭系统，当始态和终态确定后；（a）若经历一个绝热过程，则功有定值；（b）若经历一个等容过程，则Q 有定值（设不做非膨胀力）；（c）若经历一个等温过程，则热力学能有定值；（d）若经历一个多方过程，则热和功的代数和有定值。
（12）某一化学反应在烧杯中进行，放热Q1，焓变为△ H 1，若安排成可逆电池，使终态和终态都相同，这时放热Q2，焓变为△ H2，则△ H1=△H 2。
【答】（1）正确，因为状态函数是体系的单质函数，体系确定后，体系的一系列状态函数就确定。
相反如果体系的一系列状态函数确定后，体系的状态也就被惟一确定。
（2）正确，根据状态函数的单值性，当体系的某一状态函数改变了，则状态函数必定发生改变。
（3）不正确，因为状态改变后，有些状态函数不一定改变，例如理想气体的等温变化，内能就不变。
（4）不正确，ΔH＝Qp，只说明Qp 等于状态函数H 的变化值ΔH，仅是数值上相等，并不意味着Qp 具有状态函数的性质。
ΔH＝Qp 只能说在恒压而不做非体积功的特定条件下，Qp 的数值等于体系状态函数H 的改变，而不能认为Qp 也是状态函数。
第二章 热学第一定律-附答案
第二章热力学第一定律――附答案引用参考资料（1）天津大学物理化学习题解答（第五版）；（2）江南大学课件附带习题中选择题和填空题部分；（3）2001－山东大学－物理化学中的术语概念及练习；一、填空题1. 理想气体向真空膨胀过程, 下列变量中等于零的有: 。
2. 双原子理想气体经加热内能变化为，则其焓变为。
3. 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。
=、=、=4. 绝热刚壁容器内发生CH4+2O2=CO2+2H2O的燃烧反应,系统的Q ___ 0 ; W ___ 0 ; ∆U ___ 0 ; ∆H ___ 0 ＝＝＝<=+∆=∆∆UpH∆VpV5. 某循环过程Q = 5 kJ, 则∆U + 2W + 3 ∆(pV) = __________. -10kJ6. 298K时, S的标准燃烧焓为－296.8 kJ×mol－1, 298K时反应的标准摩尔反应焓∆r H m = ________ kJ×mol－1 . 148.47. 已知的, 则的。
-285.848. 某均相化学反应在恒压，绝热非体积功为零的条件下进行，系统的温度由升高到则此过程的；如果此反应是在恒温，恒压，不作非体积功的条件下进行，则。
=、<9. 25 ℃ 的液体苯在弹式量热计中完全燃烧 , 放热则反应的 。
-6528 、－653510．系统的宏观性质可以分为（ ），凡与系统物质的量成正比的物理量皆称为（ ）。
广度量和强度量；广度量11．在300K 的常压下，2mol 的某固体物质完全升华过程的体积功W=( ).。
-4.99kJ ()kJ 99.4-J 300314.82-g =⨯⨯-==-=∆-=nRT pV V p W12．某化学反应：A(l)+0.5B(g)-- C(g) 在500K 恒容条件下进行，反应进度为1mol 时放热10KJ,若反应在同样温度恒压条件下进行，反应进度为1mol 时放热（ ）。
(完整版)物理化学热力学第一定律习题答案..
第二章 热力学第一定律2-1 1mol 理想气体于恒定压力下升温1℃，试求过程中气体与环境交换的功W 。
解：体系压力保持恒定进行升温，即有P 外=P ，即反抗恒定外压进行膨胀，JT nR nRT nRT pV pV V V p W amb 314.8)(121212-=∆-=+-=+-=--=2-2 系统由相同的始态经过不同途径达到相同的末态。
若途径a 的Q a =2.078kJ ，W a = -4.157kJ ；而途径b 的Q b = -0.692kJ 。
求W b 。
解：应用状态函数法。
因两条途径的始末态相同，故有△U a =△U b ，则 bb a a W Q W Q +=+所以有，kJQ W Q W b a a b 387.1692.0157.4078.2-=+-=-+=2-3 4mol 某理想气体，温度升高20℃，求△H -△U 的值。
解： 方法一： 665.16J208.3144 )20()( 2020,,20,20,=⨯⨯=-+==-=-=∆-∆⎰⎰⎰⎰++++T K T nR nRdT dT C C n dTnC dT nC U H K T TKT Tm V m p KT Tm V KT T m p 方法二：可以用△H=△U+△(PV)进行计算。
2-4 某理想气体。
今有该气体5 mol 在恒容下温度升高50℃，求过, 1.5V m C R =程的W ，Q ，△H 和△U 。
解：恒容：W=0；kJJ K nC T K T nC dT nC U m V m V K T Tm V 118.33118503145.823550 )50(,,50,==⨯⨯⨯=⨯=-+==∆⎰+kJJ KR C n T K T nC dT nC H m V m p KT Tm p 196.55196503145.8255 50)()50(,,50,==⨯⨯⨯=⨯+==-+==∆⎰+根据热力学第一定律，：W=0，故有Q=△U=3.118kJ2-5某理想气体。
参考答案 物理化学 第三版 (程兰征 章燕豪 著) 上海科学技术出版社 课后答案
（2）Q=0 ;γ=2.5R/1.5R=1.67 γ γ 。 。 。 。 根据 p1- T =常数，得 10101-1 672441 67=5051-1 67T21 67 ,解得 T2=183K W=ΔU= nCV,m(T2-T1)=1.5³8.314³(183-244)=-761(J)
kh
W=-Q=-nRTln
18 18 )³10-6=-0.165(J) 0.917 1
da w.
案 网
1 1 ) ³10-3=-22.45(kJ) 3 101 10 丝 电池 W>0,Q=0, ΔU>0 电池+电阻丝 水 W=0,Q<0, ΔU<0
2、在一绝热箱中装有水，接联电阻丝，由蓄电池供应电流，试问在下列情况下，Q、W 及 ΔU 的值时大于零，小于零，还是等于零？
100 ³3.5R³(546-273)=28372(J) 28
co m
ΔH= nCp,m(T2-T1)=2.5³8.314³(183-244)=-1268(J) 14、在 101325Pa 下，1.00mol 的水从 50℃变为 127℃的水蒸气，求所吸收的热。 解：Cp,m(l)=46.86+0.03T , Cp,m(g)=30+0.011T
1000 1000 1000 ³24.48³(1083-25)+ ³13560+ ³31.40³(1200-1083) 63.54 63.54 63.54
=407615+213409+57819=678843（J）=678.8kJ 9、求 55.85kg 的α-Fe 从 298K 升温到 1000K 所吸收的热。 （1） 按平均热溶计算，Cp,m=30.30Jmol-1K-1; （2） 按 Cp,m=a+bT 计算（查本书附录） 解： （1）Qp=
物理化学 第五版 答案02 热力学第一定律习题解答
湖北民院化环院——天大教材——热力学第一定律课外练习解答
ο 查表得 Δ f H m (H 2 O,g) -241.818kJ mol 1 ο ο H1 =Δ r H m Δf H m (H 2 O,g) 1mol -241.818kJ
子气体
Cv,m 2.5R , Cv, p 3.5R , C p ,m / Cv,m 1.4 ，
1
碳 （ CO2,
g ） 的 标 准 摩 尔 生 成 焓
o f Hm
分 别 为
1molH2 O
(2)
424.72kJ mol1、 285.83kJ mol1、 309.509kJ mol1 。应用这些数据求 25℃时下列
0.25 molO 2 2.8214 molN 2 25 ο C,100kPa
根据热力学第一定律
氮气： n ( N 2 ) 0.79 3.5714mol 2.8214mol 剩余氧气： n (O 2 ) (0.21 3.5714 0.5)mol 0.25mol
1molH 2 0.75molO 2 2.8214 molN 2 25 C,100kPa (1)
W , Q , H , U 。
3
HCOOH(l )+2O2 (g)=2H 2O(l )+2CO 2 (g)
o o o o c Hm (HCOOCH3 , l ) 2 f H m (CO 2 , g ) 2 f H m (H 2 O, l ) f H m (HCOOCH 3 , l )
T2
T3
由于 p1V1 p2V2 ，则 T3 T1 ，对有理想气体ΔH 和ΔU 只是温度的函数 ΔH=ΔU=0 该途径只涉及恒容和恒压过程，因此计算功是方便的
物理化学核心教程课后答案完整版(第二版学生版)
等 压 摩 尔 热 容 （ 设 与 温 度 无 关 ） 分 别 为 Cm H 2，g =28.82J K 1 mol 1 ，
Cm O2， g =29.36J K 1 mol 1 ， Cm H 2O，g =33.58J K 1 mol 1 。试计算： 298K 时
的标准摩尔反应焓变 r H m (298 K) 和热力学能变化 rU m (298 K) ；（ 2）498K 时的标准摩尔反应焓
ΔS
2mol ，500kPa，323K
2mol ，1000kPa，373K
dT=0
ΔS1
dp=0 ΔS2
2mol ，1000kPa，323K
理想气体等温可逆过程：即有： ΔU=ΔH=0 ，则有
QR=-W= nRTln V2 V1
nRTln p1 p2
ΔS1 = Q R = nRln p1 =2×8.314 ×ln 500 = -11.52 J K·-1
2. 在 300 K 时，有 10 mol 理想气体，始态压力为 1000 kPa。计算在等温下，下列三个过程做膨胀 功：
（1）在 100 kPa 压力下体积胀大 1 dm3 ； （2）在 100 kPa 压力下，气体膨胀到压力也等于 100 kPa ；
（3）等温可逆膨胀到气体的压力等于 100 kPa 。
50
2)
nRT
V2
V3
50 100
1 mol 8.314 J mol 1 K 1 373 K 3101 J
说明作功与过程有关，系统与环境压差越小，膨胀次数越多，做的功也越大。
14. 在 373K 和 101.325kPa 时，有 1glH 2O 经（ l）等温、等压可逆气化； （ 2）在恒温 373K 的真空箱 中突然气化，都变为同温、同压的 H 2O（ g）。分别计算两个过程的 Q、 W、 ΔU 和 ΔH 的值。已知水的气 化热 2259J·g-1，可以忽略液态水的体积。 解：（ 1）水在同温同压条件下的蒸发
Cm O2， g =29.36J K 1 mol 1 ， Cm H 2O，g =33.58J K 1 mol 1 。试计算： 298K 时
的标准摩尔反应焓变 r H m (298 K) 和热力学能变化 rU m (298 K) ；（ 2）498K 时的标准摩尔反应焓
ΔS
2mol ，500kPa，323K
2mol ，1000kPa，373K
dT=0
ΔS1
dp=0 ΔS2
2mol ，1000kPa，323K
理想气体等温可逆过程：即有： ΔU=ΔH=0 ，则有
QR=-W= nRTln V2 V1
nRTln p1 p2
ΔS1 = Q R = nRln p1 =2×8.314 ×ln 500 = -11.52 J K·-1
2. 在 300 K 时，有 10 mol 理想气体，始态压力为 1000 kPa。计算在等温下，下列三个过程做膨胀 功：
（1）在 100 kPa 压力下体积胀大 1 dm3 ； （2）在 100 kPa 压力下，气体膨胀到压力也等于 100 kPa ；
（3）等温可逆膨胀到气体的压力等于 100 kPa 。
50
2)
nRT
V2
V3
50 100
1 mol 8.314 J mol 1 K 1 373 K 3101 J
说明作功与过程有关，系统与环境压差越小，膨胀次数越多，做的功也越大。
14. 在 373K 和 101.325kPa 时，有 1glH 2O 经（ l）等温、等压可逆气化； （ 2）在恒温 373K 的真空箱 中突然气化，都变为同温、同压的 H 2O（ g）。分别计算两个过程的 Q、 W、 ΔU 和 ΔH 的值。已知水的气 化热 2259J·g-1，可以忽略液态水的体积。 解：（ 1）水在同温同压条件下的蒸发
物理化学(天津大学第四版)课后答案 第二章 热力学第一定律
燃烧成 CO2(g)和 H2O(l)。过程放热 401.727 kJ。求 （1）
（2）
的
；
（3）
的
；
解：（1）C10H8 的分子量 M = 128.174，反应进程 。
（2）
。
（3）
2.34 应用附录中有关物资在 25 °C 的标准摩尔生成焓的数据，计算下列反应
在 25 °C 时的
及
。
（1）
（2）
为
，甲酸（HCOOH, l）、甲醇（CH3OH, l）、水（H2O, l）及二氧
化碳（CO2, g）的标准摩尔生成焓
分别为
、
及
°C 时下列反应的标准摩尔反应焓。
、 。应用这些数据求 25
解：显然要求出甲酸甲脂（HCOOCH3, l）的标准摩尔生成焓
课 后 答 案 网
2.39 对于化学反应
（3）
课 后 答 案 网
解：查表知
NH3(g) -46.11 NO2(g) 33.18
NO(g) 90.25
H2O(g)
H2O(l)
-241.818 -285.830
HNO3(l) -174.10
Fe2O3(s) -824.2
CO(g) -110.525
（1） （2） （3） 3.35 应用附录中有关物资的热化学数据，计算 25 °C 时反应
通电缓慢加热左侧气体 A，使推动活塞压缩右侧气体 B 到最终压力增至 200 kPa。
求：
课 后 答 案 网
（1）气体 B 的末态温度 。 （2）气体 B 得到的功 。 （3）气体 A 的末态温度 。
（4）气体A从电热丝得到的热 。 解：过程图示如下
由于加热缓慢，B 可看作经历了一个绝热可逆过程，因此 功用热力学第一定律求解
（2）
的
；
（3）
的
；
解：（1）C10H8 的分子量 M = 128.174，反应进程 。
（2）
。
（3）
2.34 应用附录中有关物资在 25 °C 的标准摩尔生成焓的数据，计算下列反应
在 25 °C 时的
及
。
（1）
（2）
为
，甲酸（HCOOH, l）、甲醇（CH3OH, l）、水（H2O, l）及二氧
化碳（CO2, g）的标准摩尔生成焓
分别为
、
及
°C 时下列反应的标准摩尔反应焓。
、 。应用这些数据求 25
解：显然要求出甲酸甲脂（HCOOCH3, l）的标准摩尔生成焓
课 后 答 案 网
2.39 对于化学反应
（3）
课 后 答 案 网
解：查表知
NH3(g) -46.11 NO2(g) 33.18
NO(g) 90.25
H2O(g)
H2O(l)
-241.818 -285.830
HNO3(l) -174.10
Fe2O3(s) -824.2
CO(g) -110.525
（1） （2） （3） 3.35 应用附录中有关物资的热化学数据，计算 25 °C 时反应
通电缓慢加热左侧气体 A，使推动活塞压缩右侧气体 B 到最终压力增至 200 kPa。
求：
课 后 答 案 网
（1）气体 B 的末态温度 。 （2）气体 B 得到的功 。 （3）气体 A 的末态温度 。
（4）气体A从电热丝得到的热 。 解：过程图示如下
由于加热缓慢，B 可看作经历了一个绝热可逆过程，因此 功用热力学第一定律求解
物理化学 1第一章 热力学第一定律
第一章热力学第一定律内容提要1、热力学热力学（thermodynamics）是研究热、功、能相互转换过程中所遵循的规律的科学。
它研究物理变化和化学变化过程中所发生的能量效应、方向和限度。
热力学第一定律是能量守恒与转化定律在热现象领域内所具有的特殊形式，阐明了内能、热、功之间的相互转化和定量关系；热力学第二定律解决在一定条件下化学变化或物理变化的方向和限度问题；热力学第三定律是关于低温现象的定律。
2、体系与环境体系（system）是指将一部分物质从其余的物质之中划分出来作为研究的对象；环境（surroundings）是指体系之外与体系密切相关的部分。
根据体系与环境之间能量传递和物质交换的不同，体系可以分为三种：(1)隔离体系是指体系与环境之间既无物质的交换，也无能量的传递，又称孤立体系。
(2)敞开体系是指体系与环境之间既有物质的交换，又有能量的传递，又称开放体系。
(3)封闭体系是指体系与环境之间没有物质的交换，但有能量的传递。
3、体系的性质体系的性质分为广度性质与强度性质两类。
广度性质是指数值的大小与体系中所含物质的量成正比的体系性质，如体积、质量、热容、内能、吉布斯能、熵等。
广度性质具有加和性。
强度性质是指仅取决于体系的特征而与体系所含物质的量无关的体系性质，如温度、压力、密度、粘度等。
强度性质不具有加和性。
体系的某一广度性质除以另一广度性质得一强度性质，体系的某一广度性质乘以另一强度性质得一广度性质。
4、热力学平衡态热力学平衡态同时存在下列平衡：(1)热平衡：体系中温度处处相等。
(2)力学平衡：体系各部分之间及体系与环境之间没有不平衡的力存在。
(3)相平衡：体系中各相的组成和数量不随时间而变。
(4)化学平衡：体系中发生的化学反应达到平衡，体系的组成不随时间而变。
5、状态函数（state function ）状态函数是指由体系的状态所确定的体系的各种热力学性质。
它具有下列特性：(1)状态函数是体系状态的单值函数，与体系到达此状态前的历史无关。
物理化学-第二章-热力学第一定律-经典习题及答案
。由始态 100 kPa，50 dm3，先恒容加热使
压力体积增大到 150 dm3，再恒压冷却使体积缩小至 25 dm3。求整个过程的
。
解：过程图示如下
n = 2mol
n = 2mol
n = 2mol
理想气体
理想气体
T1 = ?
恒容 → T2 = ?
理想气体 恒压 → T3 = ?
p1 = 100kPa
解：环境对体系做最小的功，必然是一个可逆过程
（1）
n = 1mol
n = 1mol
理想气体 T1 = 300K p1 = p外
理想气体 恒温可逆压缩 → T2 = 300K
p2 = p外
V1 = 0.040m3
V2 = 0.010m3
∫ ∫ Wr = −
pdV = − V2 nRT dV = nRT ln V1
n = 5mol 理想气体
T3 = ? p3 = 200kPa V3 = V2
两种过程始终态相同，先确定系统的始、末态 由理想气体状态方程
V1
=
nRT1 p1
=
5×8.314× 298.15 200 ×103
=
0.06197m3
V3
= V2
=
nRT2 p2
=
5×8.314× 244.18 100 ×103
解：
CV ,m = 20.92J ⋅ mol−1 ⋅ K −1
n = 1mol
n = 1mol
n = 1mol
理想气体
理想气体
理想气体
恒温
恒容
T1 = 300.15K p1 = 101.325kPa
→ p外 = p2
T2 p2
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（5）压缩空气突然冲出筒外，可视为决热膨胀过程，终态为室内气压 会儿，温度升至室温，压力大于 pθ 。
pθ ，筒内温度降低，盖上筒盖，过一
（6） Kirchhoff 定律中的△ rH m(T 2)和△ rH m(T 1)是按反应计量系数完全进行到底，即 ξ =1mol时的热效应，实 验测得的热量是反应达到平衡时放出的热量， 即 ξ＜ 1mol ，它们之间的关系为△ rH m =△ rH / ξ， 所以△ rH 的值不符合 Kirchhoff 定律。
（7）从同一始态出发经一绝热可逆膨胀过程和一经绝热不可逆膨胀过程，当到达相同的终态体积
V 2 或相同
的终态压力 p2 时，绝热可逆过程比绝热不可逆过程作功大，又因为
W （绝热） =C V（ T2-T 1），所以 T 2
（绝热不可逆）大于 T2（绝热可逆），在 V 2 相同时， p=nRT/V, 则 p2（绝热不可逆）大于 p2（绝热可
△ P=0）。
（7） W>0 ，Q<0 ，△ U<0
(8)理想气体 Joule-Thomson 的节流过程 Q=0， △H=0 。
J-T 系数 μ的表达式为：
对于理想气体：
，则
又因为
所以
，理想气体的内能是温度的函数。
△U=0 ，W= △ U-Q=0 【6】请列举 4 个不同类型的等焓过程。
反应前后 T,p,V 均未发生变化，设所有的气体都可以看作是理想气体。因为理想气体的热力学能仅是温度的 函数， U=U （ T），所以该反应的△ U=0 。这个结论对不对？为什么？
【答】 （ 1）不会，因为要使液体沸腾，必须有一个大于沸点的环境热源，而槽中水的温度与试管中水的沸点 温度相同无法使其沸腾。
W R≠W IR。
（11）（ a）正确，因为始终态确定后，△ U 就确定，又是绝热过程，则 Q=0，根据热力学第一定律， W= △ U
有定值；
（b）正确，因为始终态确定后，△ U 就确定，又是等容过程，则 W=0 ，根据热力学第一定律， Q=△ U 有定
值；
（c）不正确，只有理想气体的等温过程，热力学能才有定值；
逆）。在终态 p2 相同时， V =nRT/p ，V 2（绝热不可逆）大于 V 2（绝热可逆）。
不可逆过程与等温可逆过程相比较：由于等温可逆过程温度不变，绝热膨胀温度下降，所以
T 2（等温
可逆）大于 T2（绝热不可逆）；在 V 2 相同时， p2（等温可逆）大于 p2（绝热不可逆）。在 p2 相同时，
为什么？
（2）夏天将室内电冰箱的门打开，接通电源并紧闭门窗（设墙壁、门窗都不传热），能否使室内温度降低，
为什么？
（3）可逆热机的效率最高，在其他条件都相同的前提下，用可逆热机去牵引火车，能否使火车的速度加快，
为什么？
（4）Zn 与稀硫酸作用， （ a）在敞口的容器中进行； (b)在密闭的容器中进行。 哪一种情况放热较多， 为什么？
（2）在 268K ，101.3kPa 压力下，水凝结为同温、同压的冰。
解 （ 1）设计过程如下：
a 为等压可逆升温； b 为可逆等温等压蒸发； c 为等压可逆降温。 或经过 d、e、 f 过程 d 为可逆等温降压， PS 为水在 298K 时的饱和蒸汽压； e 为可逆等温等压蒸发； f 为可逆等温升压。 （2）设计过程如下：
④以电池和电阻丝为系统 ⑤以水、电池和电阻丝为系统； （2） van der Waals 气体等温自由膨胀； （3）密闭非绝热容器中盛有锌粒和盐酸，容器上部有可移动的活塞； （4） C6H6（ s,101.3kPa,Tf） →Ｃ6H6(1,101.3kPa,T f );
图 2.17
(5)恒容绝热容器中发生如下反应
（c）若经历一个等温过程，则热力学能有定值；
（d）若经历一个多方过程，则热和功的代数和有定值。
（12）某一化学反应在烧杯中进行，放热 Q1，焓变为△ H 1，若安排成可逆电池，使终态和终态都相同，这时 放热 Q2，焓变为△ H2 ，则△ H1=△ H 2。
【答】（ 1）正确，因为状态函数是体系的单质函数，体系确定后，体系的一系列状态函数就确定。相反如果
Q=0，不是 Qp=0。绝热膨胀后， p2
（8）不正确，因为△ T=0 时只能说明体系的内能不变，而根据热力学第一定律，只有当功为零的时候，热才
是零。
（9）不正确，在等压下，机械搅拌绝热容器中的液体，是环境对体系做功，
W f ＞0，使其△ H ≠Qp。
（10）不正确，虽然不管是否可逆， WR=△ U=C V△ T，但可逆与不可逆过程的最终温度不同，所以
体系的一系列状态函数确定后，体系的状态也就被惟一确定。
（2）正确，根据状态函数的单值性，当体系的某一状态函数改变了，则状态函数必定发生改变。
（3）不正确，因为状态改变后，有些状态函数不一定改变，例如理想气体的等温变化，内能就不变。
（ 4 ） 不 正 确 ， ΔＨ＝ Qp，只说明 Qp 等于状态函数 H的变化值 ΔＨ，仅是数值上相等，并不意味着 Qp
（4）用于电池使灯泡发光；
（5）用对消法测可逆电池的电动势；
（6） N 2（g）， O2（ g）在等温、等压下温和； （7）恒温下将 1 mol 水倾入大量溶液中，溶液浓度不变；
（8）水在冰点时变成同温同压的冰。
答：可逆过程基本特征：（ 1）过程以无限小变化进行，由一连串接近于平衡的状态构成；（
2）在反向
H2(g)+Cl 2(g) → 2HCl(g)
(6)恒容非绝热容器中，发生与（ 5）相同的反应，反应前后温度相同； （7）在大量的水中 ,有一个含有 H 2(g) ，O2(g)的气泡，通一电火花使其化合变为水，以
统，忽略电火花能量；
(8)理想气体 Joule-Thomson 的节流过程。 【解】（ 1）
H = Q p = 0。
（10）理想气体绝热变化过程中， W= △ U，即 W R=△ U=C V△ T， W IR=△U=C V △T ，所以 W R=W IR。
（11）有一个封闭系统，当始态和终态确定后；
（a）若经历一个绝热过程，则功有定值；
（b）若经历一个等容过程，则 Q 有定值（设不做非膨胀力）；
第二章 热力学第一定律
【复习题】
【1】 判断下列说法是否正确。
（1）状态给定后，状态函数就有一定的值，反之亦然。
（2）状态函数改变后，状态一定改变。
（3）状态改变后，状态函数一定都改变。
（4）因为△ U=Q v, △ H =Q p，所以 Qv， Qp 是特定条件下的状态函数。 （5）恒温过程一定是可逆过程。
为 V 不变，该反应为放热反应，在绝热容器中温度升高，故压力也升高，
△ P>0）。
(6) 因为是恒容、非绝热反应， QV >0W=P 外△ V=0 ， △ U=Q+W>0 ， △ H=△ U+ △ （PV） =△ U+ V △ P >0（因
为 V 不变，该反应为放热反应，在非绝热容器中温度不变，故压力也不变，
△ rH m(T 2)=△ rH m(T 1)+
（7）从同一始态 A 出发，经历三种不同途径到达不同的终态：（ 1）经等温可逆过程从 A→Ｂ ；（ 2）经绝热 可逆过程从 A→Ｃ ；（ 3）经绝热不可逆过程从 A→Ｄ 。试问：
（a）若使终态的体积相同， D 点应位于 BC 虚线的什么位置，为什么？ （b）若使终态的压力相同， D 点应位于 BC 虚线的什么位置，为什么，参见图 2.16。 （8）在一个玻璃瓶中发生如下反应：
（2）不能， 因为将室内看成是一个绝热的封闭体系， 接通电源后相当于环境对体系做电功 W f，QV =0；We=0;
△ U=Q V+ W e+ W f= W f ＞0,所以室内温度将会升高，而不是降低。 （3）不能，因为可逆热机的效率是指热效率，即热转换为功的效率，而不是运动速率，热力学没有时间的坐
过程中必须沿着原来过程的逆过程用同样的手续使体系和环境复原；
（ 3）等温可逆膨胀过程中体系对环境做
最大功，等温可逆压缩过程中环境对体系做最小功。
只有（ 3）、（ 5）和（ 8）是可逆过程，其余过程均为不可逆过程。
【4】试将如下的两个不可逆过程设计成可逆过程：
（1）在 298K ，101.3kPa 压力下，水蒸发为同温、同压的气；
V 2（等温可逆）大于 V 2（绝热不可逆）。 综上所述，从同一始态出发经三种不同过程，
当 V 2 相同时， D 点在 B、 C 之间， p2（等温可逆）＞ p2（绝热不可逆）＞ p2（绝热可逆） 当 p2相同时， D 点在 B、 C 之间， V 2（等温可逆）＞ V 2（绝热不可逆）＞ V 2（绝热可逆）。
a 为等压可逆升温； b 为可逆等温等压相变； c 为等压可逆降温。 【5】判断下列各过程中的 Q， W ，△ U 和可能知道的△ H 值，用 >0,<0 或 =0 表示 .
(1)如图 2.17 所示 ,当电池放电后 ,选择不同的对象为研究系统 , ①以水和电阻丝为系统 ②以水为系统 ③以电阻丝为系统
过程，即为可逆过程。恒温过程不同与等温过程，后者只需始终态温度相同即可，而不管中间经历的状态如
何。等温可逆过程则一定是恒温过程。
（ 6）不正确，因为这是外压一定，不是体系的压力一定，绝热膨胀时，
＜p1,T2＜ T1,理想气体的焓是温度的函数，所以该过程中△
H＜ 0。
（7）不正确，因为还可以降低体系的温度来对外作功。
（5）在一铝制筒中装有压缩空气，温度与环境平衡。突然打开筒盖，使气体冲出，当压力与外界相等时，立
即盖上筒盖，过一会儿，筒中气体压力有何变化？
（6）在 N 2 和 N1 的物质的量之比为 1 ： 3 的反应条件下合成氨，实验测得在温度
T1 和 T2 时放出的热量分别