热力学第一定律 习题课
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淮海工学院物理化学习题课-第一定律
是非题
1、理想气体在恒定的外压力下绝热膨胀到终 、 因为是恒压，所以△ 态。因为是恒压，所以△H = Q；又因为是绝 ； 热，Q = 0，故△H = 0。对不对？( ) ， 。对不对？ 2、判断下述结论对还是不对，将答案写在其 、判断下述结论对还是不对， 后的括号中。 后的括号中。 ( 1 )化学反应热 p其大小只取决于系统始终态 化学反应热Q 化学反应热 ( 2 )凡是化学反应的等压热必大于等容热； 凡是化学反应的等压热必大于等容热； 凡是化学反应的等压热必大于等容热 ( 3 )理想气体等容过程的焓变为 理想气体等容过程的焓变为
3、对于一定量的理想气体，下式中： 正确的有（）。 、对于一定量的理想气体，下式中： 正确的有（）。
∂H )T = 0 (1) ( ∂p ∂U (3) ( )T = 0 ∂V
∂U )V = 0 ； (2) ( ∂T ∂H ； (4) ( )p = 0 ∂T
4、 1 mol单原子理想气体，由始态 1 = 200 kPa，T1 = 、 单原子理想气体， 单原子理想气体 由始态p ， 273 K沿着 p/V=常数的途径可逆变化到终态压力为 常数的途径可逆变化到终态压力为400 沿着 常数的途径可逆变化到终态压力为 kPa，则△H为：( )。 ， 为 。 ( 1 ) 17.02 kJ； ( 2 ) －10.21 kJ； ； ； ( 3 ) － 17.02 kJ； ( 4 ) 10.21 kJ。 ； 。
9、下列说法中正确是：( )。 、下列说法中正确是： 。 ( 1 )理想气体等温过程，△T = 0，故Q = 0； 理想气体等温过程， 理想气体等温过程 ， ； ( 2 )理想气体等压过程，∆U = ∫ CV dT 理想气体等压过程， 理想气体等压过程 ( 3 )理想气体等容过程，∆ H = ∫ C p dT 理想气体等容过程， 理想气体等容过程 ( 4 )理想气体绝热过程，pVγ = 常数。 )理想气体绝热过程 理想气体绝热过程， 常数。 10、 pVγ = 常数 Cp,m/CV,m)适用的条件是： ( 1 ) 、 常数(= 适用的条件是： 适用的条件是 绝热过程； 理想气体绝热过程； 绝热过程； ( 2 )理想气体绝热过程； 理想气体绝热过程 ( 3 )理想气体绝热可逆过程；( 4 )绝热可逆过程。 理想气体绝热可逆过程； 绝热可逆过程。 理想气体绝热可逆过程 绝热可逆过程
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
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
p, t
，求得
h
空气在某压气机中被压缩。压缩前空气的参数是 3 p1 0.1MPa ，v2 0.175m /kg 。假定在压缩 过程中，１kg空气的
例3－6
热力学能增加146kJ，，同时向外放出热量 50kJ，压气机每分钟
生产压缩空气10kg，求： 1、压缩过程中对每公斤气体所做的功； 2、每生产１kg的压缩气体所需的功； 3、带动此压气机至少要多大功率的电动机？
每kg汽经蒸汽轮机散热损失为15kJ。试求：
1
q
2
2
解 （１）选汽轮机开口系为热力系，汽轮机是对外输出功 的动力机械，它对外输出的功是轴功。由稳定流动能量方程：
得：
1 2 q h cf g z ws 2
ws
1 2 ws q h cf g z 2
(15 kJ/kg) (2226.9 3386.8) kJ/kg
2பைடு நூலகம்0 t/h103 kg/t 1.1361 03 kJ/kg = 6.94 104 kW 3600s/h
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。 （ 3 ）计算涉及到蒸汽热力性质，题目中均给出了 h1 , h2， 而同时给出的 p1 , t1 , p2 ，似乎用不上，这是由于蒸汽性质这一 章还未学， 在学完该章后可以通过
1 2 q (h3' h2 ) (cf23 c2 ) ws 2
燃烧室 压 气 机
因为w3 0，所以
cf 3' 2 q (h3' h2 ) cf22
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。
大学物理 热力学第一定律 习题(附答案)
气体对外做的总功（等于系统在过程 1-3 中的总吸热）
A13 = Q13 = 1.25 × 10 4 ( J)
（5）由（1）有系统终态的体积为
hi
5 R , R = 8.31 J / mol ⋅ K 。 2
na
T V3 = V2 ( 2 ) γ−1 = 40 × 21. 5 = 113 ( l) T1 nRT3 2 × 8.31 × 300 p3 = = ÷ 1.013 × 10 5 = 0.44 ( atm) −3 V3 113 × 10
0 . 44
O
om
p (atm ) 1 2
3
三、计算题： 1．2 mol 初始温度为 27 � C ，初始体积为 20 L 的氦气，先等压过程膨胀到体积加倍， 然 后绝热过程膨胀回到初始温度。 （1）在 p-V 平面上画出过程图。 （2）在这一过程中系统总吸热是多少？ （3）系统内能总的改变是多少？ （4）氦气对外界做的总功是多少？其中绝热膨胀过程对外界做功是多少？ （5）系统终态的体积是多少？
5 = 1 × R × 60 = 1.25 × 10 3 ( J) 2
γ
(B) p 0 γ (D) p 0 / 2
(γ = C
p
/ Cv )
p0
解：绝热自由膨胀过程中 Q = 0，A = 0，由热力学第一定律，有 ∆ E = 0 ，膨胀前后系统
[
]
(A) (B) (C) (D)
这是一个放热降压过程 这是一个吸热升压过程 这是一个吸热降压过程 这是一个绝热降压过程
将状态 a、b 分别与 o 点相连有
om
A
O
V1
V2
V
T B
C
Q
V
等压过程中吸收了相同的热量，则它们对外做功之比为 A 1: A 2 = (各量下角标 1 表示氢气，2 表示氦气)
A13 = Q13 = 1.25 × 10 4 ( J)
（5）由（1）有系统终态的体积为
hi
5 R , R = 8.31 J / mol ⋅ K 。 2
na
T V3 = V2 ( 2 ) γ−1 = 40 × 21. 5 = 113 ( l) T1 nRT3 2 × 8.31 × 300 p3 = = ÷ 1.013 × 10 5 = 0.44 ( atm) −3 V3 113 × 10
0 . 44
O
om
p (atm ) 1 2
3
三、计算题： 1．2 mol 初始温度为 27 � C ，初始体积为 20 L 的氦气，先等压过程膨胀到体积加倍， 然 后绝热过程膨胀回到初始温度。 （1）在 p-V 平面上画出过程图。 （2）在这一过程中系统总吸热是多少？ （3）系统内能总的改变是多少？ （4）氦气对外界做的总功是多少？其中绝热膨胀过程对外界做功是多少？ （5）系统终态的体积是多少？
5 = 1 × R × 60 = 1.25 × 10 3 ( J) 2
γ
(B) p 0 γ (D) p 0 / 2
(γ = C
p
/ Cv )
p0
解：绝热自由膨胀过程中 Q = 0，A = 0，由热力学第一定律，有 ∆ E = 0 ，膨胀前后系统
[
]
(A) (B) (C) (D)
这是一个放热降压过程 这是一个吸热升压过程 这是一个吸热降压过程 这是一个绝热降压过程
将状态 a、b 分别与 o 点相连有
om
A
O
V1
V2
V
T B
C
Q
V
等压过程中吸收了相同的热量，则它们对外做功之比为 A 1: A 2 = (各量下角标 1 表示氢气，2 表示氦气)
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：（）。
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
= 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
热力学第一定律习题_456809534
nL－nRT －
∆H
0 Cp∆T Cp∆T 0 0 Cp∆T Cp∆T
nL
nRTlnV1/V2 =nRTlnp2/p1 p外(V1–V2) CV(T2-T1) =(p2V2-p1V1)/(γ-1) γ 同上
绝热过程
可逆 不可逆
0 0
Q=nL
相变
dp=0, dT=0
-p(Vg-Vl)=-nRT -∆ngasRT ∆ -p∆V+W电 ∆
• 由基尔霍夫定律 由基尔霍夫定律: •
• ∆rHm(T)=∆rHm(298K)+∫298T∆rCp,mdT ∆ • = -206000 - 87.45(398-298) • +0.1548/2(3982-2982) • = -209400 J/mol • = -209.4 kJ/mol
• 反应在 反应在125℃下的反应热为-209.4 kJ/mol. ℃下的反应热为
p
A(UA)
C(UC)
CV ∆T即为 即为B,C两态的内能 即为 两态的内能 差,即: CV ∆T=∆UBC 即 ∆ 因为A,C在同一条等温线上 在同一条等温线上, 因为 在同一条等温线上 故有: 故UA=UC,故有 故有 ∆UAB= ∆UBC=CV ∆T
V1 V2 B(UB)
dT=0
dT=0
V
例1:
空气
真空
p V0 T0
空气 pT V
以箱和流入箱中的空气为体系. 设当内外压力相等时,有 摩尔空气进入箱内 摩尔空气进入箱内,其 解: 以箱和流入箱中的空气为体系 设当内外压力相等时 有n摩尔空气进入箱内 其 在箱外的状态为: T0, p, V0 在箱外的状态为 在箱内的状态为: 在箱内的状态为 T, p, V 空气由箱外被压入箱内,故环境对体系 进入箱中的空气 做了功,因此箱是一绝热容器 空气由箱外被压入箱内 故环境对体系(进入箱中的空气 做了功 因此箱是一绝热容器 故环境对体系 进入箱中的空气)做了功 因此箱是一绝热容器, 故此过程是一绝热过程,有 故此过程是一绝热过程 有: Q=0 W=p外(V2-V1) V1=V+V0 V2=V ∆V= -V0
∆H
0 Cp∆T Cp∆T 0 0 Cp∆T Cp∆T
nL
nRTlnV1/V2 =nRTlnp2/p1 p外(V1–V2) CV(T2-T1) =(p2V2-p1V1)/(γ-1) γ 同上
绝热过程
可逆 不可逆
0 0
Q=nL
相变
dp=0, dT=0
-p(Vg-Vl)=-nRT -∆ngasRT ∆ -p∆V+W电 ∆
• 由基尔霍夫定律 由基尔霍夫定律: •
• ∆rHm(T)=∆rHm(298K)+∫298T∆rCp,mdT ∆ • = -206000 - 87.45(398-298) • +0.1548/2(3982-2982) • = -209400 J/mol • = -209.4 kJ/mol
• 反应在 反应在125℃下的反应热为-209.4 kJ/mol. ℃下的反应热为
p
A(UA)
C(UC)
CV ∆T即为 即为B,C两态的内能 即为 两态的内能 差,即: CV ∆T=∆UBC 即 ∆ 因为A,C在同一条等温线上 在同一条等温线上, 因为 在同一条等温线上 故有: 故UA=UC,故有 故有 ∆UAB= ∆UBC=CV ∆T
V1 V2 B(UB)
dT=0
dT=0
V
例1:
空气
真空
p V0 T0
空气 pT V
以箱和流入箱中的空气为体系. 设当内外压力相等时,有 摩尔空气进入箱内 摩尔空气进入箱内,其 解: 以箱和流入箱中的空气为体系 设当内外压力相等时 有n摩尔空气进入箱内 其 在箱外的状态为: T0, p, V0 在箱外的状态为 在箱内的状态为: 在箱内的状态为 T, p, V 空气由箱外被压入箱内,故环境对体系 进入箱中的空气 做了功,因此箱是一绝热容器 空气由箱外被压入箱内 故环境对体系(进入箱中的空气 做了功 因此箱是一绝热容器 故环境对体系 进入箱中的空气)做了功 因此箱是一绝热容器, 故此过程是一绝热过程,有 故此过程是一绝热过程 有: Q=0 W=p外(V2-V1) V1=V+V0 V2=V ∆V= -V0
热力学第一定律习题及答案
热力学第一定律习题一、单选题1) 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：( )A. W =0，Q <0，U <0B. W <0，Q <0，U >0C. W <0，Q <0，U >0D. W <0，Q =0，U >02) 如图，用隔板将刚性绝热壁容器分成两半，两边充入压力不等的空气(视为理想气体)，已知p右> p左，将隔板抽去后: ( )A. Q＝0, W ＝U ＝0B. Q＝0, W U >0C. Q >0, W U >0U ＝0, Q＝W3）对于理想气体，下列关系中哪个是不正确的：( )A. (∂U/∂T)V＝0B. (∂U/∂V)T＝0C. (∂H/∂p)T＝0D. (∂U/∂p)T＝04）凡是在孤立孤体系中进行的变化，其U 和H 的值一定是：( )U H U ＝H＝U H <0U ＝0，H 大于、小于或等于零不能确定。
5）在实际气体的节流膨胀过程中，哪一组描述是正确的: ( )A. Q H＝p < 0B. Q＝H p >0C. Q＝H ＝p <0D. Q H ＝p <06）如图，叙述不正确的是：( )A.曲线上任一点均表示对应浓度时积分溶解热大小H1表示无限稀释积分溶解热H2表示两浓度n1和n2之间的积分稀释热D.曲线上任一点的斜率均表示对应浓度时HCl的微分溶解热7）H＝Q p此式适用于哪一个过程: ( )A.理想气体从101325Pa反抗恒定的10132.5Pa膨胀到10132.5sPaB.在0℃、101325Pa下，冰融化成水C.电解CuSO4的水溶液D.气体从(298K，101325Pa)可逆变化到(373K，10132.5Pa )8) 一定量的理想气体，从同一初态分别经历等温可逆膨胀、绝热可逆膨胀到具有相同压力的终态，终态体积分别为V1、V2。
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：
习题课1-热力学第一定律
理想气体或实际体系
H Qp T2CpdT T1
理想气体
T2
U T1 CV dT
（4）相变过程
可逆相变（等温等压过程），如1mol水在373K, pθ 下蒸发为1mol、373K、pθ的水蒸气
H Qp
V2
W
V1
pdV
p(V2 V 1)
pV2 （忽略液体体积Vi）
p1
A
C
2B 图1-4
3
V
解析 （1）A为等容过程，则
p1 T1 p2 T2
， T2=273K
ΔAU=nCV,m(T2-T1) =1mol× 3 R(273K-546K)J=-3.40kJ
2
WA=0, QA=ΔAU= -3.40kJ
ΔAH=nCp,m(T2-T1) =1mol× 5 R(273K-546K)J=-5.67kJ
ΔΗ。假设液态水的体积可以忽略不计，水蒸 气为理想气体，水的汽化热为2259 J·g-1。
解析：解决热力学问题首先要明确体系、状 态及过程。本题如不分清在过程中相态变化及水 蒸气量的变化，而直接用理想气体等温可逆方程 W= nRTln(10/100)就错了。整个过程可分解为下 列两个过程（1）和（2），如图1-3所示：
H2O(g) 0.5p V1 T1
(1)
H2O(g)
p V2 T1
图1-3
(2)
H2O(g)+H2O(l)
p V3 T1
其 中 p1=0.5pθ ， V1=100dm3 ， T1=373K ； p2=pθ ， T2=373K，V2=？；p3=pθ，V3=10dm3，T3=373K。
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。
热力学第一定律习题及答案
热力学第一定律习题及答案1、某绝热系统在接受了环境所做的功之后，其温度（）？A、一定升高(正确答案)B、不一定改变C、一定不变D、一定降低2、对于理想气体的热力学能有下述四种理解：（1）状态一定，热力学能也一定；（2）对应于某一状态的热力学能是可以直接测定的；（3）对应于某一状态，热力学能只有一个数值，不可能有两个或两个以上的数值；（4）状态改变时，热力学能一定跟着改变。
其中都正确的是（）？A、（1），（2）B、（3），（4）C、（2），（4）D、（1），（3）(正确答案)3、将某理想气体从温度T1加热到T2,若此变化为非恒容途径，则其热力学能的变化△U应为何值（）？A、△U=0B、△U不存在C、(正确答案)D、△U等于其他值4、理想气体向真空绝热膨胀后，温度将（）？A、不变(正确答案)B、降低C、不一定D、升高5、在373.15K、标准压力下1mol水向真空蒸发成373.15K、标准压力的水蒸气。
该过程的Q为何值（）？A、Q=0B、Q=nRTC、Q=ΔHD、Q=ΔH–nRT(正确答案)6、下列过程中,系统内能变化不为零的是（）？A、不可逆循环过程B、两种理想气体的混合过程C、可逆循环过程D、纯液体的真空蒸发过程(正确答案)7、关于焓的性质,下列说法中正确的是（）？A、焓的增量只与系统的始末态有关(正确答案)B、焓是系统内含的热能,所以常称它为热焓C、焓是能量,它遵守热力学第一定律D、系统的焓值等于内能加体积功8、封闭体系发生的下列过程:①等温化学反应过程②理想气体等温过程③理想气体自由膨胀过程④可逆相变过程⑤气体节流膨胀过程，属于ΔU=0的有（）？A、②③(正确答案)B、②⑤C、③④D、①④9、把一杯热水放在热容为10J/K的箱子中，若把箱中空气和杯中的水作为体系，则体系应为（）？A、封闭体系(正确答案)B、敞开体系C、孤立体系D、绝热体系10、下述物理量中，①U；②P；③H；④V；⑤T,具有强度性质的是（）？A、①⑤B、②④C、①②D、②⑤(正确答案)11、对于双原子分子理想气体Cp/Cv应为（）？A、1.07B、1.40(正确答案)C、1.00D、1.2512、1mol理想气体从0℃恒容加热至100℃和从0℃恒压加热至100℃,二者的ΔU、ΔH、Q、W相同的量有（）？A、ΔU、QB、ΔU、ΔH(正确答案)C、ΔU、WD、ΔH、W13、公式ΔH=Qp适用于下列过程中的哪一个（）？A、298K、101.325kPa下电解CuSO4水溶液B、273K、101.325kPa下冰融化成水(正确答案)C、气体从状态Ⅰ等温可逆变化到状态ⅡD、理想气体从1013.25kPa反抗恒定的外压101.325kPa膨胀14、是（）A、-1006.61kJ·mol-1B、675.05kJ·mol-1(正确答案)C、1006.61kJ·mol-1D、-675.05kJ·mol-115、（）？A、B、C、D、(正确答案)16、没有非体积功条件下，系统的焓变∆H等于等压热。
11 热力学第一定律习题
习题十一一、选择题1．双原子理想气体，做等压膨胀，若气体膨胀过程从热源吸收热量700J ，则该气体对外做功为 [ ]（A ）350J ； （B ）300J ；（C ）250J ； （D ）200J 。
答案：2．一定量理想气体，从同一初态出发，体积V 1膨胀到V 2，分别经历三种过程，（1）等压；（2）等温；（3）绝热。
其中吸收热量最多的是 [ ]（A ）等压；（B ）等温；（C ）绝热；（D ）无法判断。
答案：3．某理想气体分别经历如图所示的两个卡诺循环，即()abcd I 和()a b c d ''''II ，且两条循环曲线所围面积相等。
设循环I 的效率为η，每次循环在高温热源处吸收的热量为Q ，循环II 的效率为η'，每次循环在高温热源处吸收的热量为Q '，则 [ ]（A ）,Q Q ηη''<<； （B ）,Q Q ηη''<>； （C ）,Q Q ηη''><； （D ）,Q Q ηη''>>。
答案：4．一个可逆卡诺循环，当高温热源温度为127o C ，低温热源温度为27o C 时，对外做净功8000J ，今维持低温热源温度不变，使循环对外做功10000J ，若两卡诺循环都在两个相同的绝热线间工作，则第二个循环的高温热源的温度为 [ ]（A ）127K ； （B ）300K ； （C ）425K ； （D ）无法判断。
答案：5．一热机在两热源（1400K T =，1300K T =）之间工作，一循环过程吸热1800J ，放热800J ，做功1000J ，此循环可能实现吗？[ ]（A ）可能； （B ）不可能； （C ）无法判断。
答案：二、填空题1．汽缸内有单原子理想气体，若绝热压缩使体积减半，问气体分子的平均速率变为原来速率的 倍？若为双原子理想气体则为 倍？2． 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0p ，右边为真空，今突然抽去隔板，当气体达到平衡时，气体的压强是；系统对外做功A =______________。
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。
第二章 热力学第一定律-习题课习题
第二章热力学第一定律习题课自测题1.判断题。
下述各题中的说法是否正确？正确的在图后括号内画“√”，错误的画“×”（1）隔离系统的热力学能U是守恒的。
（）（2）理想气体的完整定义是：在一定T、P下既遵守pV=nRT又遵守(∂U/∂V)T =0的气体叫做理想气体。
（）（3）1mol 100℃、101325Pa下的水变成同温同压下的水蒸气，该过程的△U=0.（）2. 选择题。
选择正确答案的编号，填在各题题后的括号内：(1) 热力学能U是系统的状态函数，若某一系统从一始态出发经一循环过程又回到始态，则系统热力学能的增量是：（）（A）△U=0 ; （B）△U>0; (C) △U<0(2) 当系统发生状态变化时，则焓的变化为：△H=△U+△（pV），式中△（pV）的意思是：（）(A) △(PV)= △P△V; (B) △(PV)=P2V2- P1V1(C) △(PV)=P△V+V△P(3) 1mol理想气体从P1、V1、T1分别经（a）绝热可逆膨胀到P2、V2、T2；（b）绝热恒外压膨胀到P’2、V’2、T’2，若P2= P’2，则（）。
（A）T’2=T2, V’2=V2; (B) T’2> T2 , V’2< V2;(C) T’2> T2, V’2> V23.填空题。
在以下各小题中画有“______”处或表格中填上答案（1）物理量Q（热量）、T(热力学温度)、V（系统体积）、W（功），其中用于状态函数的是__________________；与过程有关的量是________________；状态函数中用于广延量的是______________________；属于强度量的是____________。
(2) Q v=△U应用条件是____________;______________;_________________。
（3）焦耳—汤姆逊系数μJ-T_____________________，μJ-T>0表示节流膨胀后温度_______节流膨胀前温度。
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p2V2 p1V1 nR(T2 T1) W= 1 1
理想气体绝热状态变化过程的功
T2
W U CV dT
T1
= CV (T2 T1)
(设CV 与T 无关）
卡诺循环
等温可逆膨胀 W 绝热可逆膨胀 W 等温可逆压缩 W 绝热可逆压缩 W
W
Q Q Q Q
热机效率
冷冻效率和热泵
热力学第一定律 习题课
热力学概论 体系与环境 体系的分类 体系的性质 热力学平衡态 状态函数 状态方程 过程与途径 热和功 热力学第一定律 热力学能U 状态函数 广度性质 表达 ΔU=Q+W 第一类永动机不能制成 可逆过程 系统环境都复原 理想过程 可逆膨胀系统做功最大，可逆压缩环境做功最小
焓
H=U+pV 状态函数 广度性质 没有其他功条件下，ΔU=QV ΔH=Qp
物理变化
物理变化
化 学 变 化
物 理 变 化
物 理 变 化
化学变化
物理变化
体积功 W=-∫pdV
理想气体多方可逆过程，求δ
理想气体多方可逆过程 理想气体的ΔU和 ΔH直接套用公式
理想气体ΔU=CV ΔT 知道T1需要求出T2 ，根据pV关系求出 V2，然后pV=nRT来求得T2 体积功W=-∫pdV 题中给出用V表达p的关系式，代入计算
正庚烷的摩尔燃烧焓就是上述反应的摩尔反应焓变 其摩尔反应焓变等于Qp 氧弹量热计测的的是QV 通过Qp=QV+ΔnRT
ϴ (B)
；
压缩气体做的最小功是可逆过程 第一步是等温可逆压缩 第二步是非理想气体，应用体积功的通式W=-∫pedV 最小功，可逆过程，则pe与p相差无限小 根据van der Waals 气体方程写出p的表达式
习题
理想气体ΔU=CV ΔT
ΔH=Cp ΔT
体积功计算公式为W=-∫pdV 利用pT=K和pV=nRT来得到计算的关系式。
功W
V1 nRT ln V2
2
nR(T2 T1) 1 T
T1
CV dT
热Q
自由膨胀 ΔU =0 等容可逆过程 等压可逆过程 理想气体等温可逆 理想气体绝热可逆 理想气体多方过程 Q=0 QV=∫CVdT Qp=∫CpdT Q=-W Q=0 Q= ΔU-W
等温等压可逆相变及化学反应
热化学
反应进度ξ
Qp ,QV的关系
B Qp QV nRT
nB nB,0
r H rU nRT
Δn是反应前后气体的物质的量之差值
标准摩尔焓变
ΔrHm (298.15K)
ϴ
Hess定律
反应的热效应只与起始和终了状态有关，与变化途径无关。 对等容过程和等压过程完全正确。
Q
热力学能变化 ΔU
自由膨胀 等容可逆过程 等压可逆过程 理想气体等温可逆 理想气体绝热可逆 理想气体多方过程 ΔU =0 ΔU = ∫CVdT ΔU = ∫CVdT ΔU =0 ΔU = ∫CVdT ΔU = ∫CVdT
等温等压可逆相变
等温等压化学反应
ΔU=Qp+W
ΔrUm= ΔrHm-∑νBRT
标准摩尔生成焓
ΔfHm （物质，相态，温度）
B
ϴ
$ ΔrHmϴ(T) B f H m (B)
标准摩尔燃烧焓
ΔcHmϴ (物质、相态、温度)
$ $ r H m (298.15 K) - Bc H m (B,298.15 K) B
Kirchhoff定律—等压不同温度下热效应的关系
dp =0,Q p 0
dD+eE fF+gG r H m (298.15 K ) (298.15 K) (298.15 K)
r H m (1)
H
r
m
(2)
热力学第一定律 习题课
本章主要计算以下数值 功W 热Q 热力学能变化 ΔU
焓变 ΔH
功W
功分为体积功和非体积功 体积功计算公式 δW=-pedV 对环境做功为负，环境对体系做功为正 非体积功 δ W=-xdy x是强度性质，y是广度性质，dy表示广 度性质因为强度性质不同而导致的变化
A B C D E F
C2H5OH+3O2=2CO2+3H2O CH3COOH+2O2=2CO2+2H2O C+O2=CO2 H2+0.5O2=H2O 4C+4H2+O2=CH3COOC2H5 CH3COOH+C2H5OH=CH3COOC2H5+H2O
A+B+C-4C-4D=F
物理变化 ΔH=∫Cp dT 化学变化 ΔrHmϴ(T)= ∑νBΔfHmϴ(T)= -∑νBΔCHmϴ(T)
焓变ΔH
自由膨胀 等容可逆过程 等压可逆过程 理想气体等温可逆 理想气体绝热可逆 理想气体多方过程 ΔH =0 ΔH = ∫CpdT ΔH = ∫CpdT ΔH =0 ΔH = ∫CpdT ΔH = ∫CpdT
ห้องสมุดไป่ตู้
等温等压可逆相变
等温等压化学反应
ΔH=Qp
ΔrHmϴ= ∑νBΔfHm ϴ (B)
= -∑ν Δ H
热容
C=δQ/dT 没有化学变化，相变，无非膨 胀功的均相封闭体系
Qp H Cp ( )p T dT QV U CV ( )V T dT
H Qp CpdT
U QV CV dT
理想气体的热力学能和焓—Gay-Lussac-Joule 实验 U U ( )T 0 ( )T 0 U U (T ) p V
H ( )T 0 V
H ( )T 0 p
H H (T )
理想气体的Cp与Cv之差
C p CV nR
C p,m CV ,m R
理想气体绝热可逆过程
热容比 γ = Cp/CV
pV K1
TV 1 K2
p1 T K3
理想气体绝热可逆过程的功及多方过程
Qc ' Tc W Th Tc
实际气体
J-T实验---节流过程----等焓过程
焦––汤系数
T J-T ( ) H p
转化温度 等焓线 转化曲线
实际气体内压力
U p内 ( )T V
van der Waals 气体
当
dT 0
a dU 2 dV Vm
a dH 2 dV ( pVm ) Vm
(H ) 1. 微分式 [ ] p C p T
C p BC p,m (B)
B
2. 积分式 r Hm (T2 ) r Hm (T1 ) C pdT
T1
T2
如果变化过程中有凝聚态的变化，Cp变化，需要分段计算。
fF+gG 绝热反应 dD+eE r H m 0 (T1已知) (T2 x)