工程热力学 第二章 热力学第一定律
第二章 热力学第一定律
2-1 冬季，工厂某车间要使室内维持一适宜温度。在这一温度下，透过墙壁和玻璃等处，室内向
室外每一小时传出0.7×106
kcal的热量。车间各工作机器消耗的动力为是500PS(认为机器工作时将
全部动力转变为热能)。另外，室内经常点着50 盏100W 的电灯，要使该车间的温度保持不变，
问每小时需供给多少kJ的热量？
解：要使车间保持温度不变，必须使车间内每小时产生的热量等散失的热量
Q = Q
机＋Q
灯＋Q
散＋Q
补 = 0
Q
机 = 500PSh = 500×2.647796×103
kJ = 1.32×106
kJ
Q
灯 = 50×100W×3600s = 1.8×107
J = 1.8×104
kJ
Q
散 = -0.7×106
kcal =- 0.7×106
×4.1868kJ = -2.93×106
kJ
Q
补 = -Q
机-Q
灯＋Q
散 = -1.32×106
kJ-1.8×104
kJ+2.93×106
kJ = 1.592×106
kJ
2-2 某机器运转时，由于润滑不良产和摩擦热，使质量为150kg的钢制机体在30min内温度升高
50℃。试计算摩擦引起的功率损失（已知每千克钢每升高1℃需热量0.461kJ）。
解：由于功损转变为热产，所以
W
损＝Q
损＝0.461kJ/(kg·℃)×50℃×150kg = 3457.5 kJ
P
损 = Q
损/t = 3457.5kJ/(30×60)s = 1.92 kW
2-3 气体在某一过程中吸入热量12kJ，同时热力学能增加20kJ。问此过程是膨胀过程还是
压缩过程？对外所作功是多少J（不考虑考虑摩擦）？
解: 取气体为系统，据闭口系能量方程式 Q= ΔU+W
W=Q−ΔU=12kJ−20kJ = −8kJ
所以过程是压缩过程，外界对气体作功8kJ。
2-4 有一闭口系，从状态1经过变化到状态2（图2-14），又从状态2经过b回到状态1，再从状
1 全国高等教育自学考试药学专业（独立本科段）
《物理化学》考试大纲
专业代码:B100805 课程代码：2051
目录
Ⅰ、课程设置与设置目的
Ⅱ、考试内容与考核目标
Ⅲ、有关说明
Ⅰ、课程性质与设置目的
物理化学是化学学科基础，是药学各专业的基础必修课。物理化学从大量的自然界和实验室现象入手，借助于数学和物理的方法对化学现象作出根本性的解释。本门课程包括热力学、相平衡、电化学、动力学、表面与胶体本门等部分。通过本门课程的学习，可以掌握物理化学各分支的基本原理、研究方法、基本运用，训练理性的逻辑思维能力，了解本学科发展的前沿问题。本课程要多思考，多做计算，善于总结，注意具体问题分析、计算。养成用计算来解决具体问题的能力。
Ⅱ、考试内容与考核目标
绪论
物理化学学科的构成，学科特点，研究和学习方法
第 一 章 热力学第一定律
一、学习目的和要求
掌握内能和焓以及功和热等概念。状态函数和可逆过程的特点。掌握热力学第一定律及其在理想气体及化学反应中的应用。掌握等温可逆过程，定容过程，定压过程，真空膨胀过程，相变过程，绝热不可逆过程，绝热可逆过程等过程的热力学计算。掌握从标准反应热、生成热以及在不同温度下计算反应热的方法。掌握标准生成焓和标准燃烧焓的概念及其反应热的计算。熟悉热容的经验方程表达式、反应进度的概念，了解稀释热、溶解热。
2 二、课程内容
（一）热力学基本概念
体系和环境、体系的性质、热力学平衡和状态函数*、过程和途径、热与功 、摩尔气体常数。内能（U）热力学第一定律及数学表达式。
（二）可逆过程与最大功，各种过程功的计算*。
（三）焓（H）定义式，理想气体定温、定压过程热的计算*。
（四）热容(C) 、恒容热容、恒压热容的定义式，各种过程热的计算*。
（五）热力学第一定律在理想气体中的应用
1、解释焦耳实验，节流膨胀，理想气体的内能与焓只是温度的函数，与体积、压力无关*。
1 第二章 热力学第一定律
一、 选择题
1、下列叙述中不具状态函数特征的是：（ ）
(A)系统状态确定后，状态函数的值也确定
(B)系统变化时，状态函数的改变值只由系统的初终态决定
(C)经循环过程，状态函数的值不变
(D)状态函数均有加和性
2、下列叙述中，不具可逆过程特征的是：（ ）
(A)过程的每一步都接近平衡态，故进行得无限缓慢
(B)沿原途径反向进行时，每一小步系统与环境均能复原
(C)过程的初态与终态必定相同
(D)过程中，若做功则做最大功，若耗功则耗最小功
3、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，可以看作封闭体系的是：（ ）
(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
5、在下列关于焓的描述中，正确的是（ ）
(A)因为ΔＨ＝ＱＰ，所以焓是恒压热
(B)气体的焓只是温度的函数
(C)气体在节流膨胀中，它的焓不改变
(D)因为ΔＨ＝ΔＵ＋Δ（ＰＶ），所以任何过程都有ΔＨ>０
6、在标准压力下，1mol石墨与氧气反应生成1mol二氧化碳的反应热为ΔrH ，下列哪种说法是错误的? （ ）
(A) ΔH 是CO2(g)的标准生成热 (B) ΔH =ΔU
(C) ΔH 是石墨的燃烧热 (D) ΔU
7、在标准状态下，反应C2H5OH（l）+3O2(g)
→2CO2(g)+3H2O(g)的反应焓为ΔrHmθ, ΔCp>0, 下列说法中正确的是（ ）
(A)ΔrHmθ是C2H5OH（l）的标准摩尔燃烧焓
(B)ΔrHmθ〈０ (C)ΔrHmθ＝ΔrＵmθ
(D)ΔrHmθ不随温度变化而变化
8、下面关于标准摩尔生成焓的描述中，不正确的是（ ）
(A)生成反应中的单质必须是稳定的相态单质
第二章 热力学第一定律
主要内容
1. 热力理论基础与方法
2. 热力学第一定律
3. 准静态过程与可逆过程
4. 焓(enthalpy)
5. 热容
6. 热力学第一定律对理想气体的应用
7. 实际气体
8. 热化学
9. 盖斯定律
9. 几种热效应
重点
1. 重点掌握下列热力学基本概念：平衡状态、状态函数及可逆过程
2. 重点掌握热力学第一定律的叙述及数学表达式
3. 重点内能、焓、标准生成焓的定义并会应用
4. 重点掌握在物质的P、V、T变化，相变化及化学变化过程中计算热、功和内能、焓变化值的方法
难点
1. 衡状态、状态函数及可逆过程等热力学基本概念
2. 内能、焓、标准生成焓的定义及其应用
3. 物质在P、V、T变化，相变化及化学变化过程中计算热、功和内能、焓变化值的方法
教学方式
1. 采用CAI课件与黑板讲授相结合的教学方式 2. 合理运用问题教学或项目教学的教学方法
教学过程
一、热力理论基础与方法
⊙ 热力学的研究对象
研究热、功和其他形式能量之间的相互转换及其转换过程中所遵循的规律；
研究各种物理变化和化学变化过程中所发生的能量效应；
研究化学变化的方向和限度。
⊙ 热力学的方法和局限性
热力学方法
研究对象是大数量分子的集合体，研究宏观性质，所得结论具有统计意义。
只考虑变化前后的净结果，不考虑物质的微观结构和反应机理。
能判断变化能否发生以及进行到什么程度，但不考虑变化所需要的时间。
局限性
不知道反应的机理、速率和微观性质，只讲可能性，不讲现实性。
几个基本概念：
⊙ 体系与环境
体系（System）
在科学研究时必须先确定研究对象，把一部分物质与其余分开，这种分离可以是实际的，也可以是想象的。这种被划定的研究对象称为体系，亦称为物系或系统。
环境（surroundings）
与体系密切相关、有相互作用或影响所能及的部分称为环境。
⊙ 体系分类
根据体系与环境之间的关系，把体系分为三类：
