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热力学第一、第二定律习题课

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热力学第二定律(习题)

热力学第二定律(习题)

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例题
将1mol、298K 的O2(g) 放在一恒压容器中，由 容器外的 13.96K 的液态 H2作冷却剂，使体系 冷却为 90.19K 的 O2 (l)。已知 O2在 90.19K 时 的摩尔气化热为 6.820 kJ·mol-1，试计算该冷却 过程中的体系熵变、环境熵变和总熵变。
−1
∴∆G = ∆H − ∆(TS ) = ∆H − (T2 S2 − T1S1 ) = −29488 J
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例题
(C ) ∵ ∆S = nCv ,m ln(T2 T1 ) = 1.5 R ln 2 = 8.644 J ⋅ K −1 ∴ S 2 = S1 + ∆S = 108.6 J ⋅ K
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例题
1mol He(视为理想气体) 其始态为V1＝22.4 dm3， T1＝273K，经由一任意变化到达终态，P2＝202.65 kPa，T2＝303K。试计算体系的熵变。
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例题
解: 终态的体积为 V2= nRT2/P2=8.314×303/202.65 = 12.43 dm3 该过程中体系的熵变为: ∆S = nCV, m ln(T2/ T1)+nRln(V2/ V1) = n3/2 Rln(T2/ T1)+nRln(V2/ V1) =1×8.314×[3/2ln(303/273)+ln(12.43/22.4)] =-3.60 J·K-1
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例题
298.15K 时，液态乙醇的摩尔标准熵为 160.7J· K -1 ·mol -1，在此温度下蒸气压是 7.866kPa， 蒸发热为 42.635 kJ·mol-1。 计算标准压力PӨ下，298.15K 时乙醇蒸气的摩尔标 准熵。假定乙醇蒸气为理想气体。
热力学第一,第二定律习题课-2012

热力学第一,第二定律习题课-2012

A U TS
2016年2月20日星期六 上一内容
U CV T V
G H TS
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第一，二对比
Theory
热力学第一定律
Function
U
H U pV
Equation
U Q W
H U ( pV )
热力学第2定律小结
由热力学第一定律和状态函数U和H，解决了 过程能量变化的计算； 由热力学第二定律和状态函数S, A和G，得到 了一定条件下过程自发进行的方向和限度的判 据； 由热力学第三定律解决了物质规定熵值的计 算，进而解决了化学反应熵变的计算；
热力学三大定律，内容丰富，具有重要的意 义。
A判据
AT,V 0
GT,p 0
自发 (等温 , 等容 ,W ' 0) 平衡 自发 (等温 , 等压 ,W ' 0) 平衡
G判据
2016年2月20日星期六
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S iso S sys S amb
(B) 理想气体的绝热过程 (D) 理想气体的等温过程
(A) 实际气体的绝热过程 (C) 实际气体的等温过程 (A) (B) (C) (D)
3. 关于焓的性质, 下列说法中正确的是 焓是系统内含的热能, 所以常称它为热焓 焓是能量, 它遵守热力学第一定律 系统的焓值等于内能加体积功 焓的增量只与系统的始末态有关
（1）为可逆过程。
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Siso Ssys Samb 0
2016年2月20日星期六 上一内容
（2）真空膨胀 熵是状态函数，始终态相同，体系熵变也相同，所以：
大学物理化学1-热力学第一定律课后习题及答案

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：（）。

习题课—热力学第一定律及其应用

习题课—热力学第一定律及其应用


W = −∆U = 3420.0 J
'
[P26 例1-4]
1-29 求25℃、Pθ下反应 ℃
4 NH 3 ( g ) + 5O2 ( g ) = 4 NO ( g ) + 6 H 2O ( g )
的△rHmθ（298.15k）。已知下列数据 △ 298.15k）。 ）。已知下列数据
(1)2 NH 3 ( g ) = N 2 ( g ) + 3H 2 ( g ) (2)2 H 2 ( g ) + O2 ( g ) = 2 H 2O ( l ) (3) H 2O ( l ) = H 2O ( g ) (4) N 2 ( g ) + O2 ( g ) = 2 NO ( g )
∆ H ( 298.15k ) = −5154.19 KJ ⋅ mol c m
θ
−1
, CO ( g ) 、H O ( l ) 的标准摩尔 2 2
分别为-393.51KJ﹒mol-1、 生成焓 ∆ f H m ( 298.15k ) 分别为 试求C (s)的标准摩尔生成焓 -285.84KJ﹒mol-1,试求C10H8(s)的标准摩尔生成焓 θ ∆ H ( 298.15k ) 。 f m
解：原式可由(1)×2+ (2)× 3+ (3)× 6+ (4)× 2所得 原式可由 × × × × 所得
θ θ θ θ θ ∴∆ r H m = 2∆ r H m (1) + 3∆ r H m ( 2 ) + 6∆ r H m ( 3) + 2∆ r H m ( 4 )
= 2 × 92.38 + 3 × ( −571.69 ) + 6 × 44.02 + 2 ×180.72 = −904.69kJ ⋅ mol
热力学第一定律习题课

热力学第一定律习题课


利用
可得
C p,m CV ,m R
CV ,m pdV Vdp CV ,m C p,m pdV
dp dV 0 p V


简化后，有 对上式积分得
pV 常量
r
利用理想气体的状态方程，还可以由此得到
V r 1T 常量
p T
r 1
r
常量
例1、有1mol刚性多原子理想气体，原来压强为 1.0atm，体积为 ，若经过一绝热压缩过程 2.49×10-2 m3 ，体积缩小为原来的1/8，求： （1）气体内能的增加； （2）该过程中气体所作的功；
解题思路：
初状态
P0 Hs nRT0
末状态 P 0 ( H x)s nRT 热力学第 P0 ( H x) s nR (T H 5
7 T T0 5
有一个气筒，除底部外都是绝热的，上边是一个 可以上下无摩擦移动而不计重力的活塞，中间有 一个位置固定的导热隔板，把筒分隔成相等的两 部分A和B，A和B各盛有1mol氮气，现由底部慢 慢地将350J的热量传递给气体，设导热板的热容 量可忽略，求A和B的温度改变了多少？它们各 吸收了多少热量？若将位置固定的导热板换成可 自由滑动的绝热隔板，其他条件不变，则A和B 的温度又改变了多少？
热力学第一定律习题课
例1、如图所示，A、B两球完全相同，分别浸没在 水和水银的同一深度内，A、B球用同一种特殊的 材料制作，当温度稍微升高时，球的体积明显地增 大，如果水和水银的初温及缓慢升高后的末温都相 同，且两球膨胀后体积也相等，两球也不再上升， 则（ B ） A．A球吸收的热量多 B．B球吸收的热量多 C．A、B二球吸收的热量一样多 D．不能确定吸收热量的多少
C P 叫做理想气体定压摩尔热容；上式表明1摩尔理想气 体等压升温1开比等容升温1开要多吸收8.31焦耳的热量， 这是因为1摩尔理想气体等压膨胀温度升高1开时要对外做 功8.31焦耳的缘故。
习题课-第二章 热力学第一定律

习题课-第二章 热力学第一定律


（2）B为等压过程，则
ΔBU=3.40kJ, ΔBH=5.67kJ
WB′=p3(V3-V2) =2×100×103×(22.4-11.2) ×10-3J =2.27kJ QB=ΔBU+WB′=5.67kJ
（3）C过程只是T1=T3，并不是恒温过程，所以W′ 的求算无现成公式。 利用直线上两点坐标求出直 线方程：
1 8.314 373 J 172 .3J 18.0
Δ1U=Q1- W1′= 2259J-172.3J=2086.7J
（2）可设计为等温相变及等温可逆压缩过程 W2′=p外′ΔV+nRTln0.5=52.9J
Δ2U=Δ1U=2086.7J, Δ2H=Δ1H=2259J
Q2=Δ2U + W2′=2086.7J +52.9J =2139.6J （3）向真空汽化 W3′=0， Q3=Δ3U =Δ1U =2086.7J Δ3H=Δ1H=2259J
过程（1）为恒温可逆压缩过程，可直接用理想气 体求W的公式，另外，由P1V1=P2V2，得V2=50dm3。
过程（2）为恒温恒压下相变过程，显然有40dm3 的水蒸气凝结了，为放热过程。注意水蒸气量的变 化。
始态
n g ,i p1V1 0.5 100000 100 10 3 mol 1.634 mol RT1 8.314 373
总的过程： Q = Q1+ Q2= -56.7kJ W′= W′1+W′2= -7.57kJ Δ U=Δ 1U+Δ 2U = -49.1kJ Δ H=Δ 1H+Δ 2H = -53.1kJ
[例5] 2molNH3(g)理想气体，由300K、2pθ分别经 下 列 两 种 过 程 膨 胀 到 pθ ， 请 求 算 下 述 两 过 程 中 NH3(g) 做的功W′ ，NH3(g)的ΔU、ΔH。 (1)绝热可逆； (2)对抗恒定的pθ做绝热快速膨胀。 已知NH3(g) Cp,m=35.606J⋅K-1⋅mol-1,并为常数。 解析 绝热过程体系从同一始态出发是不可能 通过可逆和不可逆（均在绝热条件下）达到相同的 终态的。因此（1）和（2）终态虽然 pθ相同，但T 是不同的。
《热力学第一、第二定律》习题

《热力学第一、第二定律》习题

《热力学第一、第二定律》习题本章从能量的观点研究物质热现象的宏观基本规律及其应用，是热力学的基础内容。

主要有：准静态过程、热量、功、内能等基本概念，与热力学第一定律及其对理想气体各等值过程的应用，理想气体的摩尔热容，循环过程，卡诺循环和热力学第二定律等。

基本要求掌握功和热量的概念，理解平衡过程。

掌握热力学第一定律，能熟练地分析、计算理想气体各等值过程和绝热过程中功、热量、内能的改变量及卡诺循环的效率。

理解可逆过程和不可逆过程，理解热力学第二定律的两种叙述。

一、基本练习在下列理想气体各种过程中，那些过程可能发生？（）(A) 等体加热，内能减少，压强升高 (B) 等温压缩，吸收热量，压强升高(C) 等压压缩，吸收热量，内能增加 (D) 绝热压缩，内能增加，压强升高2在实际应用中，提高热机的效率可行的办法是（）(A) 提高高温热源的温度 (B) 降低低温热源的温度(C) 选择单原子理想气体作工作物质 (D) 增大热机功的输出3下列说法那一个是正确的（）(A) 热量不能从低温物体传到高温物体(B) 热量不能全部转变为功(C) 功不能全部转化为热量(D) 气体在真空中的自由膨胀过程是不可逆过程4 在绝热容器中，气体分子向真空中自由膨胀，在这过程中（ ）(A)气体膨胀对外作功，系统内能减小 (B)气体膨胀对外作功，系统内能不变(C)系统不吸收热量，气体温度不变 (D)系统不吸收热量，气体温度降低5 一定量的理想气体，从p-V 图上初态a 经历①或②过程到达末态b ，已知a 、b 两态处于同一条绝热线上（图中虚线所示），问各过程中气体吸热还是放热。

（ ）(A) ①过程吸热，②过程放热(B) ①过程放热，②过程吸热(C) 两种过程都吸热 (D) 两种过程都放热6 一定量的理想气体分别由初态a 经①过程a b 和由初态a '经②过程a 'cb 到达相同的终态b ，如p -T 图所示，则两个过程中气体从外界吸收热量Q 1、Q 2的关系为（ ）(A) 211,0Q Q Q >< (B) 211,0Q Q Q >>(C) 211,0Q Q Q << (D) 211,0Q Q Q <>7 一定量的理想气体从体积V 1膨胀到体积V 2分别经历的过程如 下左图：AB 等压过程；AC 等温过程；AD 绝热过程，其中吸热最多的过程（ ）(A) AB (B) AC (C) AD (D) 一样多8 如上面右图所示,下列说法正确的是（）(A) a gd线上各状态的温度比a cd线上各状态的温度高(B) a gd所表示的过程系统放出热量(C) 路径a cd和a gd表示等温过程(D) 面积a cdg a表示循环过程中系统所作的功9 1mol的单原子理想气体从A状态变为B状态，如果不知道是什么气体，变化过程也不清楚，但是可以确定A、B两态的宏观参量，则可以求出（）(A) 气体所作的功 (B) 气体内能的变化(C) 气体传给外界的热量 (D) 气体的质量10 在标准大气压下，1g水的体积为1.0cm3，水沸腾后完全汽化，变成1.671×10-3m3的蒸气，在此过程中内能的增量为（标准大气压下水的汽化热为2.26⨯106J·kg-1）。

热力学习题课2013

热力学习题课2013


C. △H1< △H2 D. 无法确定
6. 已知在298K时，H2O(g)的标准摩尔生成焓和H2(g)的标准摩尔 燃烧焓的数据如下
f Hm ( H 2O, g ) 241.82kJ mol 1
则在298K和标准压力下，平衡 H 2O(l ) H 2O( g ) A. -44.01kJ/mol C. 241.82 kJ/mol B. 44.01kJ/mol D. 285.83kJ/mol
B. △U< △ H, △A< △G, △S>0 C. △U> △ H, △A> △G, △S<0 D. △U< △ H, △A< △G, △S<0
4
5. 一定量的理想气体从同一始态出发，分别经如下两个过程达到 相同压力的终态，（1）等温压缩，其焓变为△H1，（2）绝热 压缩，其焓变为△H2，两者之间的关系为 A. △H1> △H2 B. △H1= △H2
2. 液体苯在一绝热刚性的氧弹中燃烧，其化学反应为 C6H6（l）+7.5O2（g）=6CO2（g）+ 3H2O（g）, 则下面表示准确的是 ( ) A.△U=0,△H<0,Q=0 B. △U=0,△H>0,W=0
C. △U=0,△H=0,Q=0
D. △U ≠ 0,△H ≠ 0,Q=0
3
3. 对于一定量的理想气体，下列不可能发生的过程是（）
（1）恒温下绝热膨胀；（2）恒压下做绝热膨胀；
（3）同时对外做功并放热； （4）不做非膨胀功，恒容下发生绝热过程，使系统温度上升 A. (1),(2) B. (3),(4) C. (1),(3) D. (2),(4) 4. 一定量的液态环己烷在其正常沸点时变为同温、同压的蒸 气，则（）
现代化学基础第五章_热力学第一定律_习题课

现代化学基础第五章_热力学第一定律_习题课


3 （2）U = nCV .m (T2－T1 ) = 1× R × (136.5 273) = 1702J 2 3 H = nC p.m (T2－T1 ) = 1 × ( R + R) × (136.5 273) = 2837J 2 V2 K nRT nRT 2 （3）功的计算：W = ∫ pdV 因为pT = 常数 = K，p = ,V = = V1 T p K nR 2 2nRT 所以dV = dT = dT，将p与dV 代入功的计算式，得 K K T2 K 2nRT T2 W = ∫ pdV = ∫ dT = ∫ 2nRdT = -2nRT = {2 × 1 × 8.314 × (136.5 273)} J = －2270J T1 T T1 K
解：
Q p－QV = ng）RT （
(2)（1-3） 8.314 × 298.15 J = -4958 J (3)（2- 2） 8.314 × 298.15J = 0 × ×
(1) 2-1） 8.314 × 298.15 J = 2479J （ ×
13. 已知下列两个反应：求298 K时水的标准摩尔汽化 已知下列两个反应： 时水的标准摩尔汽化 热。
W = p外V = 97.272 × 103 Pa × (1.5 × 103 1.2 × 103 )m3 = 29.2J
U = Q + W = 800J + (29.2)J = 770.8J
3.理想气体等温可逆膨账，体积从V1膨胀至 理想气体等温可逆膨账，体积从 膨胀至10V1，对 理想气体等温可逆膨账 外作了41.85kJ的功， 若气体的量为 的功， 外作了 的功 若气体的量为2mol ，始态压 力为202.65kPa。试求系统的温度、体积 。 。试求系统的温度、 力为 分析： V ，T=？已知：P，W，n ？已知： ， ， 分析： 解： W = nRT ln V1
热力学第一定律习题课 (1)全

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= 1.3%
（５）
P
qm ws
220 t/h103 kg/t 3600 s/h
1.1361 03
kJ/kg
=
6.94 104
kW
讨论
（１）本题的数据有实际意义，从计算中可以看到，忽略进出 口的动、位能差，对输轴功影响很小，均不超过3%，因此在实 际计算中可以忽略。 （２）蒸汽轮机散热损失相对于其他项很小，因此可以认为一 般叶轮机械是绝热系统。
m2u2 m1u1 m2 m1 h 0
u2
m2
m1 h
m2
m1u1
方法三 取充入气罐的m2-m1空气为闭口系
Q U W
Q 0 ? W ? U ?
U m2 m1 u2 u
W W1 W2 m2 m1 pv W2
2
则 Q23 U23 W23 U3 U2 87.5 kJ175 kJ 87.5 kJ
U1 U3 U123 87.5 kJ (77.5 kJ) 165 kJ
讨论
热力学能是状态参数，其变化只决定于初 终状态，于变化所经历的途径无关。
而热与功则不同，它们都是过程量，其变 化不仅与初终态有关，而且还决定于变化所 经历的途径。
1 2
(cf23
c22 )
ws
因为w3 0，所以
燃烧室 压 气 机
cf 3' 2 q (h3' h2 ) cf22
2 670103 J/kg- (800 - 580) 103 J/kg + (20 m/s)2 = 949 m/s
( 4 ) 燃气轮机的效率
取燃气轮机作为热力系，因为燃气在
( 5 ) 燃气轮机装置的总功率 装置的总功率＝燃气轮机产生的功率－压气机消耗的功率
热力学第一、第二定律习题课

热力学第一、第二定律习题课


5.理想气体在下列过程中，系统与环境的总熵变是多少？
恒温下向真空中膨胀（始态P1、V1、T1末态P2、V2、T2）。 恒温可逆膨胀。
6．一切绝热过程的熵变都等于零，这样理解是否正确？为什么？
7. 进行下述过程时，系统的ΔU、ΔH、ΔS和ΔG何者为零？
（1）非理想气体的卡诺循环；（2）在100℃,101325Pa下1mol水蒸发
（A ）
A. 等于2.5mol B. 等于－2.5mol C. 对不同反应物计算结果不一样 D. 反应物没反应完而无法计算
已知某温度下，∆fHmΘ(CO2)=－393.3kJ/mol，∆cHmΘ(CO)=－ 282.8kJ/mol，则∆fHmΘ(CO)为 （C）－676.1 kJ/mol； （A ） （A）－110.5 kJ/mol ； （B）110.5 kJ/mol ； （D）－172.3 kJ/mol
（B）
在300K时，2mol某理想气体的吉布斯函数G与赫姆霍
兹函数A的差值为 （ C ）
A. G-A=1.247kJ; C. G-A = 4.988kJ; B. G-A= 2.494kJ; D. G-A = 9.977kJ
当10mol N2和20mol H2混合通过合成氨塔，反应一段时间后有5mol NH3生成。对反应式N2+3H2=2NH3，反应进度
ΔrSm,隔离 = ΔrSm,体+ ΔSm,环= 147.6 J· K-1· mol-1
(3) ΔrGm = ΔrHm- TΔrSm= QR' - QR= - 4.400 kJ
Wf = -ΔrGm= 44.000 kJ
2. 2mol单原子理想气体始态为298K，3039.75kPa，经绝热膨胀压 力突然降到1013.25kPa，做了2095 J的功，求该体系的熵变值。 [答 ] 因为是绝热过程，所以Q=0，所以有：

物理化学课件及考试习题 试卷 答案第一次习题课 (热力学第一定律、第二定律).

ΔH＝nCP,m(T2－T1)＝1×2.5×8.314 × (234.2－298.2)
＝－1329 J
3. 乙醇的燃烧反应为： C2 H 5OH (l ) 3O2 ( g ) 2CO2 ( g ) 3H 2O(l )。已知在298K 时乙醇的标准摩尔燃烧焓为―1366.91 kJ m ol1，试计算298K时乙醇的 标准摩尔生成焓。已知298K时 CO2 ( g ) 和 H 2O(l ) 的的标准摩尔生成焓分
绝热可逆膨胀
1mol单原子理想气体 P2=101.3 kPa T2=？，V2＝11.95 dm3
反抗恒外压绝热不可逆膨胀
1mol单原子理想气体 P1=101.3 kPa T3=？,V2＝11.95 dm3
（1）对绝热可逆膨胀过程，由热力学第一定律及过程特征有：
(P1)1- γ(T1) γ ＝(P1) 1-γ (T2) γ 据此可解出T2＝145.6K。 W＝ΔU＝nCv,m(T2－T1)＝1×1.5×8.314×(145.6－298.2)＝－1903 J Q＝0 ΔH＝nCP,m(T2－T1)＝1×2.5×8.314×(145.6－298.2)＝－3172 J
(2) 对反抗恒外压的绝热不可逆膨胀过程，根据 热力学第一定律及体积功的定义有：
W＝ΔU＝nCv,m(T2－T1)＝－Psur(V2－V1) ＝－ Psur(V2－V1) ＝－101.325(11.95－nRT1/P1)
＝－ 101.325(11.95－1×8.314×298.2/607.95)
＝－797.6 J T2＝T1－797.6/(1.5×8.314) ＝298.2－64.0 ＝234.2K
4. 2mol双原子理想气体从状态300K,150KPa先恒容 冷却使压力降至50KPa,再恒温可逆压缩至100KPa。 求整个过程的Q、W、 ΔU、 ΔH及ΔS。

热力学第一、第二定律习题讲解

热力学习题讲解一、填空1、我们将研究的对象称为系统，系统以外且与系统密切相关的物质称为环境(surrounding)，以体系与环境之间能否交换能量和物质为依据,将系统分为封闭系统(closed system )、孤立系统(isolated system)、敞开系统(open system)。

2、系统的诸性质不随时间而改变的状态称为热力学平衡态，热力学平衡态必须同时满足的四个条件是、力学平衡、相平衡和化学平衡。

相平衡是指系统中不随时间而变。

3、热力学变量分为广度变量和强度变量，广度变量的数值与系统的数量成正比，例如体积、质量、、内能等，广度性质具有加和性，数学上为函数。

4、强度性质(intensive properties)的数值取决于系统的本性，与系统的数量无关，不具有加和性，数学上为0次齐函数，例如温度、压力、等。

5、热力学第二定律的两种表述：Clausius说法(1850年）：“不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其它变化”Kelvin说法(1851年)：“不可能从单一热源取热使之完全变为功，而不发生其它变化”6、热力学第二定律表达式（克劳修斯不等式）是7、1824年法国工程师卡诺(N.L.S.Carnot) 在两个热源之间设计了由理想气体的等温可逆膨胀、绝热可逆膨胀、等温可逆压缩、绝热可逆压缩四个过程所构成的循环过程，这种循环过程称为卡诺循环。

卡诺热机的效率只与两个热源的温度有关，与工作物质无关。

8、下列各式， ① ④ 只表示偏摩尔量， ③ ⑥ ⑧ 只表示化学势， ② ⑦ 既不是偏摩尔量又不是化学势， ⑤ 既是偏摩尔量又是化学势。

①C n ,P ,T B n H ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ ②C n ,V ,T B n G ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ ③C n ,V ,S B n U⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ ④C n ,P ,T B n A⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂ ⑤C n ,P ,T Bn G ⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂ ⑥C n ,P ,S Bn H ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ ⑦Cn ,T ,S Bn U ⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂ ⑧Cn ,V ,T B n A ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ 9、在一定的温度压力下，液态混合物中任一组分在全部浓度范围内都符合拉乌尔定律者称为理想溶液，理想溶液的热力学定义式是 ，理想溶液有何特点?并给与证明。

热力学第一定律习题课

H2(g)+1/2 O2(g)= H2O(g) H2O(g)+9.5O2(g) 298K升温到T U(1) U(2)
U(1) = H(1) –RTn(g) = 241.5 kJ (n = –1.5)
15
概念
1
2
3
4
5
6
7
8
9
第二章 热力学第一定律（10学时）
例题讲解
说明下列公式的适用条件
(1) U p (V 2 V 1 ) ( 2 )W R T ln (3) d H C p d T (4)H U pV (5 ) p V
16

V1 V2
K
1 2 3 4 5 6 7
Q = 10.1kJ
U(总)= Q = 10.1kJ
H(总) = U(总)= 14.2kJ
27
概念
1
2
3
4
5
6
7
8
9
例4 25℃时，将1molH2(g),10molO2(g)放入定容容器 中充分燃烧，生成水。已知： 298K时fHm (H2O, g) = 242.7 kJmol-1 vapHm (H2O) = 44.0 kJmol-1 H2(g) Cp,m/ JK-1 mol-1 27.2 O2(g) 27.2 H2O( g) 31.4
U = W = (p2V2 p1V1)/( 1 ) =1.14kJ n = p1V1/RT1 = 0.818mol U= nCV,m(T2 T1)=1.14kJ H = U = 1.56kJ
25
概念
1
2
3
4
5
6
7
8
9
(2) 以左室气体为系统

工程热力学前五章习题课

参数不变。设氧气可视为理想气体，其热力学能可表示为u=0.657{T}KkJ/kg， 焓与温度的关系为h=0.917{T}KkJ/kg，理想气体服从pV=mRgT，求充入氧气 袋内的氧气有多少(kg)？
解： (1) 第一种方法：
取氧气袋为开口系统，该系统与外界无热量及功量交换：
Q 0
Wnet 0
13
习题2—14
第二章 热力学第一定律
因为容器很大，可认为：
u2 u1
Q计算 (m2 m1 )u (m1 m2 )h W
(m1 m2 )(h u) W 2 [301.7 0.72 (273 27)] 3.6 175 kJ
即从外界吸热175kJ
Q实际 Q计算
这一结论基本合理
m 0.24
16
习题3—4
第三章 理想气体的性质
锅炉燃烧需要的空气量折合为标准状态为qv,o=5×103m3/h，实际送入的是 温度tb=250℃、表压力pe=150mmHg的热空气。已知当地大气压力 pb=756mmHg。设煤燃烧后产生的烟气量与空气量近似相同，烟气通过烟 囱排入大气。已知烟囱出口处烟气的压力p2=0.1MPa 、温度T2=480K，要 求烟气流速cf=3m/s，试求(1)热空气实际状态的体积流量qv；(2)烟囱出口 内直径的设计尺寸。见图3-10。
Q U W W 97.95 J 即空气从环境吸热 97.95 J
21
习题3—10
第三章 理想气体的性质
2kg理想气体，定容下吸热量Qv=367.6kJ，同时输入搅拌功468.3kJ (图312)。该过程中气体的平均比热容cp=1.124kJ/(kg.K)。已知初态温度 t1=280℃，试求：(1)终态温度t2；(2)热力学能、焓、熵的变化量△U、 △H和△S。

热二律-习题课


-1
A U (TS ) U (T2 S 2 T1 S1 ) 2.973 10 J
4
G H (TS ) H (T2 S 2 T1 S1 ) 2.632 10 J
4
解：(d) 绝热可逆膨胀至压力减少1倍
p2 Gm RT ln Gm， -Gm（摩尔Gibbs函数变） 2 ， 1 p1
若 p1= pθ时：
p Gm G RT ln —理想气体热力学定义式 p
m
二、热力学第二定律 概念题
1. 有两个可逆卡诺热机，在高温热源 温度皆为500k、低温热源分别为 300k和250k之间工作，若两者分 别经一个循环所做的功相等，试问： (1) 两个热机的效率是否相等？ (2) 两个热机自高温热源吸收的热量是 否相等？向低温热源放出的热量是 否相等？
U nCv,m (T2 T1 ) 680 .9J
H nC p ,m (T2 T1 ) 1135J
P1 T2 S nR ln nC p .m ln 1.125J K -1 P2 T1 -1 S2 S1 S 101.1J K
A U (T2 S2 T1 S1 ) 4539J
(d)
(e)Leabharlann 绝热可逆膨胀至压力减少1倍；
绝热不可逆反抗恒外压0.5Pθ膨胀至平衡.
试计算上述各过程的Q,W,△U, △H,△S,△G,△A.
(已知273K,Pθ下该气体摩尔熵为100J.K-1.mol-1)
解：(a) 恒温下压力加倍
U H 0
P2 W -Q nRTln P1 1 8.314 273 ln 2 J 1573J P1 -1 S nR ln 5.763J K P2 A Wr 1573J

热力学第一定律第二定律习题课-题目精选全文完整版

可编辑修改精选全文完整版热力学第一定律、第二定律习题课1．将373.15K 、0.5×101.325kPa 的水汽100dm 3等温可逆压缩到101.325kPa （此时仍为水汽），并继续压缩到体积为10.0dm 3为止(压力仍为101.325kPa ，此时有部分水汽凝结为水)。

试计算整个过程的Q 、W 、△U 和△H 。

假定水汽为理想气体，凝结出水的体积可忽略不计。

已知水的汽化热为40.59kJ·mol -1；水的正常沸点为将373.15K ，此时水的密度为958kg·m −3，水汽的密度为0.588kg·m −3。

2．已知在263.15K 时水和冰的饱和蒸气压分别为p l ＝611Pa 和p s ＝552Pa ，273.15K 下水的凝固热为−6028J ∙mol -1，水和冰的等压摩尔热容分别为75.4J ∙K −1∙mol −1和37.1J ∙K −1∙mol −1。

试求：(1) 273.15K 、101.325kPa 下1mol 水凝结为冰过程的ΔS ，ΔG ；(2) 263.15K 、101.325kPa 下1mol 水凝结为冰过程的ΔS 和ΔG ，并判断该过程能否自动进行。

3．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ΔU = Q V ，ΔH = 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) 气缸内有一定量的理想气体，反抗一定外压做绝热膨胀，则ΔH = 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，必须从外界吸收能量。

8) 系统从状态I 变化到状态II ，若ΔT = 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ΔH = Q p = 0。

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A. 等于2.5mol
B. 等于－2.5mol
C. 对不同反应物计算结果不一样 D. 反应物没反应完而无法计算
已知某温度下，∆fHmΘ(CO2)=－393.3kJ/mol，∆cHmΘ(CO)=－
282.8kJ/mol，则∆fHmΘ(CO)为
（A ）
（A）－110.5 kJ/mol ； （B）110.5 kJ/mol ；
选择题： 1、下面说法符合热力学第一定律的是 ( B ) A. 在一完全绝热且边界为刚性的密封容器中发生化学反应时，其内能一定变化 B. 封闭系统在指定的两个平衡态之间经历绝热变化时，系统所做的功与途径无关 C. 气体在绝热膨胀或绝热压缩过程中，其内能的变化值与过程完成的方式无关 D. 系统的始、终态确定后，在不同的过程中，因W及Q之值不同，所以Q+W之值 也不同 2、 对于热力学基本方程du=TdS-pdV，下面的说法中准确的是 （ ）
已知CH3COOH(1),CO2(g),H2O(l)的标准摩尔生成焓△fHmФ(298.15K)/(kJ.mol-1) 分别为-484.15,-393.15，-285.8，则CH3COOH(1)的标准摩尔燃烧焓△CHmФ(1 大气压，298.15)/(kJ.mol-1)为……………………………………… ….….( C ) A. -194.8 B. 194.8 C. -873.75 D. 873.75
A TdS是过程热 B –pdV是体积功 C du=TdS-pdV是第一定律的代表式 D 可逆过程中-pdV等于体积功，TdS即为过程热
将1mol甲苯在101.325kPa，110℃（正常沸点）下与
110℃的热源接触，使它向真空容器中蒸发，完全变成
101.325kPa下的蒸汽，该过程的
（B）
A. △vapSm=0; C. △vapHm=0;
1. 某化学反应在等温、等压下 (298 K, p ) 进行，放热 40000 kJ，若使该反应通
过可逆电池来完成，则吸热 4000 kJ。
(1) 计算该化学反应的ΔrSm ；
(2) 当该反应自发进行时（即不做电功时），求环境的熵变及总熵变； (3) 计算体系可能做的最大电功为若干？
[答] (1) ΔrSm,体= QR/T = 13.42 J·K-1·mol-1
力突然降到1013.25kPa，做了2095 J的功，求该体系的熵变值。
[答]
因为是绝热过程，所以Q=0，所以有：
W
U
n C v,m (T 22 298)
2095
。求解得到T2=214K。
S
n C p,m ln T 2 T1
nR ln
p1 p2
2
5 2
8.314ln 214 298
简答题：
1、因为焓是温度和压力的函数H=H(T、P),在正常相变时，由于 dT=0dP=0,故此相变过程的dH=0对否？为什么？
2、因为热和功都由过程的途径决定,所以Q+W也由过程的途径决定, 这种说法是否正确? 3、理想气体向真空中膨胀,若已充入到真空中一部分气体,则再向 真空中膨胀就要反抗一定的外压,所以理想气体向真空中膨胀W≠0, 这样理解对吗?为什么? 4、”熵增加的过程必定是自发过程.”这种说法对吗?为什么?
（2）Sm,环= - Q'R/T = 134.2 J·K-1·mol-1 ΔrSm,隔离 = ΔrSm,体+ ΔSm,环= 147.6 J·K-1·mol-1
(3) ΔrGm = ΔrHm- TΔrSm= QR' - QR= - 4.400 kJ Wf = -ΔrGm= 44.000 kJ
2. 2mol单原子理想气体始态为298K，3039.75kPa，经绝热膨胀压
2 8.314ln 3039.75 1013.25
4.50 J K !
3. 将一玻璃球放入真空容器中，球中封入1mol的水（101.325kPa、100℃），A 真空容器的内部恰好容纳1mol水蒸气（101.325 kPa、100℃），若保持整个系统 的温度为100℃，水球被击破，水全部汽化为水蒸气，计算Q、W、△U、△H、 △S、△A和△G。根据计算结果，这个过程是自发的吗？用哪一个热力学性质作 为判据？水在101.325 kPa、100℃时的蒸发热为40.67kJ·mol-1
B. △vapGm=0; D. △vapUm=0
在300K时，2mol某理想气体的吉布斯函数G与赫姆霍 兹函数A的差值为 （ C ） A. G-A=1.247kJ; B. G-A= 2.494kJ; C. G-A = 4.988kJ; D. G-A = 9.977kJ
当10mol N2和20mol H2混合通过合成氨塔，反应一段时间后有5mol NH3生成。对反应式N2+3H2=2NH3，反应进度 （A ）
8. 今有100℃、101.325kPa的水全部向真空汽化为100℃、 101.325kPa的水蒸气，依系统的始末态可求得△G=0。因为该过 程为等温相变，所以用△G判据可确定该过程是可逆过程。这 样说对吗？为什么？ 答：不对。因为所谓的等温等压过程是指p1=p2=p外，T1=T2=T外 ，因为此过程为真空闪蒸（外压为零下的相变），p外=0，所以 该过程不能称为等温等压过程，不能用△G作为判据。
（C）－676.1 kJ/mol； （D）－172.3 kJ/mol
如图，在绝热盛水容器中，浸入电阻丝，通电一段时间，通电后水及电 阻丝的温度均略有升高，今以电阻丝为体系有：…….….……..( B )
(A) W =0， Q <0， U <0； (B). W＞0， Q <0， U >0
(C) W <0， Q <0， U >0 ； (D). W <0， Q =0， U >0
5.理想气体在下列过程中，系统与环境的总熵变是多少？ 恒温下向真空中膨胀（始态P1、V1、T1末态P2、V2、T2）。 恒温可逆膨胀。 6．一切绝热过程的熵变都等于零，这样理解是否正确？为什么？
7. 进行下述过程时，系统的ΔU、ΔH、ΔS和ΔG何者为零？ （1）非理想气体的卡诺循环；（2）在100℃,101325Pa下1mol水蒸发 成水蒸气 （3）绝热可逆过程 答：（1）循环过程所有状态函数均不变，其增量都为零。（2）可逆 相变ΔG＝0。（3）ΔS＝0