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第一章 热力学第一定律

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第一章 热力学第一定律
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， DU <0 B. W <0， Q <0， DU >0 C. W <0， Q <0， DU >0 D. W <0， Q =0， DU >0

2）对于理想气体，下列关系中哪个是不正确的：( )
A. (¶U/¶T)V＝0 B. (¶U/¶V)T＝0 C. (¶H/¶p)T＝0 D. (¶U/¶p)T＝0

3）凡是在孤立体系中进行的变化，其DU 和DH 的值一定是：( )
A. DU >0, DH >0 B. DU ＝0, DH ＝0 C. DU <0, DH <0
D. DU ＝0，DH 大于、小于或等于零不能确定。

4）在实际气体的节流膨胀过程中，哪一组描述是正确的: ( )
A. Q >0, DH ＝0, Dp < 0 B. Q ＝0, DH <0, Dp >0
C. Q ＝0, DH ＝0, Dp <0 D. Q <0, DH ＝0, Dp <0

5）DH ＝Qp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10132.5sPa
B.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 )

6) 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。( )
A. V1 < V2 B. V1 = V2 C. V1 > V2 D. 无法确定

7) 下述说法中哪一个正确：( )
A.热是体系中微观粒子平均平动能的量度
B.温度是体系所储存能量的量度
C.温度是体系中微观粒子平均能量的量度
D.温度是体系中微观粒子平均平动能的量度

8) 压力为106Pa 的2m3范德华气体进行绝热自由膨胀，直至体系压力达到5×105Pa时为止。此变化中，
该气体做功为多少：( )
A. 2×106J B. 106J C. 105J D. 0J

9) 某体系在非等压过程中加热，吸热s，使温度从T1升到T2，则此过程的焓增量DH :( )
A.DH = Q B.DH = 0 C.DH = DU +D(pV) D.DH 等于别的值。

10) 下述哪一种说法正确：( )
A.理想气体的焦耳－汤姆逊系数μ不一定为零
B.非理想气体的焦耳－汤姆逊系数μ一定不为零
C.理想气体不能用作电冰箱的工作介质
D.使非理想气体的焦耳－汤姆逊系数μ为零的p, T值只有一组

11) 某理想气体从同一始态(p1,V1,T1)出发,分别经过恒温可逆压缩和绝热可逆压缩至同一压力p2，若环
境所做功的绝对值分别为 WT 和 WA ,问 WT 和 WA 的关系如何？( )
A. WT > WA B. WT < WA C. WT = WA D. 无确定关系

12) 某理想气体的γ=Cp/CV=1.40,则该气体为几原子分子气体？( )
A.单原子分子气体 B.双原子分子气体 C.三原子分子气体 D.四原子分子气体

13) 实际气体绝热恒外压膨胀时，其温度将：( )
A.升高 B.降低 C.不变 D.不确定

14) 下述说法何者正确：( )
A.水的生成热即是氧气的燃烧热 B.水蒸汽的生成热即是氧气的燃烧热
C.水的生成热即是氢气的燃烧热 D.水蒸汽的生成热即是氢气的燃烧热

15) 一恒压反应体系，若产物与反应物的ΔCp >0,则此反应:( )
A.吸热 B.放热 C.无热效应 D.吸放热不能肯定

二、多选题
1）关于“等压反应热效应”和“等容反应热效应”之间的关系式中不正确的是:( )
A.ΔHm=ΔUm + RTΔn B.ΔHm=ΔUm + pΔVm
C.ΔH =ΔU + pΔV D.Qp=QV + ΔnRT

2）对于理想气体自由膨胀过程，下述提法正确的是:( )
A.系统和环境之间没有热和功的过程
B.系统的温度不变，内能变化值为零
C.系统的压力不变
D.系统对外作功

3）在一绝热恒容箱内，将NO(g)和O2(g)混合，假定气体为理想气体，达平衡后，哪些量不为零。( )
A.ΔH ,ΔG B.ΔU ,ΔV C.ΔS ,ΔH D.Q ,W

三、是非题
1) 恒容条件下，一定量的理想气体，温度升高时，内能将增加。

2) 等温等压条件下，一定量的水变成水蒸汽(视为理想气体)，
因为 dU = (¶U/¶T)pdT + (¶U/¶T)Tdp，等温dT = 0，等压dp = 0，所以dU = 0。

3) 理想气体向真空绝热膨胀，dU ＝ 0 、dT ＝ 0，而实际气体节流膨胀过程的dH ＝ 0、dT ¹ 0。

4) 在pÆ 压力下，C(石墨)＋O2(g) ® CO2(g)的反应热为DrHÆm ，则 DrU Æ < DrHÆm。

5) 反应N2(g)＋O2(g) ® 2NO 的热效应为DrHm，这就是N2(g)的燃烧热，也是NO(g)生成热的2 倍。

6) 热力学第一定律的数学表达式ΔU =Q + W 只适用于封闭系统和孤立系统。

7) 液体在等温蒸发过程中的内能变化为零。

8) μJ-T = 0的温度叫转换温度。一种气体只有一个转换温度。

9) 不同物质在相同温度下都处于标准状态时，它们的同一热力学函数值（如U、H、G、S等）都应相同。

10) 化学反应中系统的焓变不一定大于内能变化。

四、计算题
1) 将100℃、101325Pa的1克水在恒压(0.5×101325Pa )下恒温气化为水蒸气，然后将此水蒸气
慢慢加压(近似看作可逆)变为100℃，101325Pa的水蒸气，求此过程的Q、W和该体系的DU和DH。
(单位：J ) (100℃、101325Pa下水的气化热为2259.4J·g-1 )

2) 用搅拌器对一摩尔理想气体作搅拌功41.84J，并使其温度恒压地升高1K，若此气体
的Cp,m=29.28J·K-1mol-1，求Q、W、DU和DH。(单位：J)

3) 已知298K时CH4(g)、CO2(g)、H2O(l)的标准生成热分别为-74.8，-393.5，
-285.8kJ·mol-1，求算298K时CH4(g)的燃烧热。(单位：kJ·mol-1 )

4) 0.500g正庚烷放在弹式量热计中，燃烧后温度升高2.94K，若量热计本身及其附件的热容量为
8.177kJ·K-1，计算298K时正庚烷的摩尔燃烧焓(量热计的平均温度为298K)，正庚烷的摩尔质量为
0.1002kg·mol-1. (单位：kJ·mol )

5) 用量热计测得乙醇(l)、乙酸(l)和乙酸乙酯(l)的标准恒容摩尔燃烧热DUÆm(298K)分别
为-1364.27，-871.50和-2251.73kJ·mol-1，计算298K、pÆ 下乙醇酯化反应的DrHÆm。(单位：kJ·mol)

6) CO2通过一节流过程由50pÆ 向pÆ 膨胀，其温度由原来的25℃下降到－39℃。
已知CO2的范德华系数a = 0.3637Pa·m5·mol－2, b = 4.3×10－5m3·mol－3 。
（1）计算μJ-T； （2）估算CO2气体的反转温度；
（3）已知CO2的沸点为－78.5℃，当25℃的CO2经过一步节流膨胀欲使其温度下降至
其正常沸点，试问起始压力为若干pÆ （终态压力为pÆ )。（设μJ-T为常数）。

7) 0.5mol氮气（理想气体），经过下列三步可逆变化回复到原态：
1. 从2pÆ , 5dm3在恒温T1下压缩至1dm3
2. 恒压可逆膨胀至5dm3，同时温度由T1变至T2；
3. 恒容下冷却至始态T1，2pÆ , 5dm3。
试计算：（1）T1 , T2；（2）经此循环的ΔU总，ΔH总，Q总，W总。

答案：一。单选题： BADC D ,CDDCC,ABDCD
二．BCD，AB，AC
三．TFTFF，TFFFT
四．1)2139.93, 52.88, 2087.05, 2259.40 2)-12.56 , -33.53 , 29.28 , 20.97 3)-890.30 4)-4828 5)15.96
6）1.30 , 2036.00 , 80.60 7）244 , 12200 , 0 , 2423 , 2423

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第一章热力学第一定律

第一章热力学第一定律


第一章 热力学第一定律 人生若只如初见，……
第一章 热力学第一定律
问题导入— 冰箱能代替空调吗？
夏天，有一用绝热 材料做成的房间，门窗 紧闭，房内放置一台电 冰箱并通电。若将冰箱 门打开，房间会降温凉 快下来吗？
第一章 热力学第一定律
问题导入 — 自热米饭问题
传统方便食品需要开水浸泡才能食用。 一些特殊人群，如野外探险、旅游、部队 以及民警执行任务等，如果没有开水就无 法食用。自热米饭食用时不用开水、火或 电，撕开外包装，将里面自带的纯净水包 倒在发热包上，水和发热包自动混合升温， 将米饭和菜肴蒸熟，8-15分钟即可食用。
（2）若以绝热容器内所有的水（包 括水蒸气）为研究对象，则为 封闭 系统；
（3）若以绝热容器内所有的物质（包括绝热容器本身）为研究 对象，则为 隔离 系统。
所选取的研究对象不同，则可能分属于不同的系统。
第一章 热力学第一定律
3、系统的性质（宏观性质）
（1）广度性质：与系统所含物质的量有关，具有 加和性。（如质量、体积等）
（1）系统的各种宏观性质都确定后，系统就有确定 的状态；
（2）系统的状态确定后，各种宏观性质也都有确定 的值（定态有定值）。
第一章 热力学第一定律
2、状态函数
（1）概念：系统的宏观性质与其状态间具有单值对应 关系，该对应关系即为状态函数。
例如：对于理想气体，宏观性质 p、V、n、m 和 T
之间存在以下函数关系：
系统 环境
第一章 热力学第一定律
说明：系统与环境的界面可以是实际存在的， 也可以无界面。
例如：以我们现在上课的教室为例
（1）如果以人为系统，则周围的空气就是环境； （系统与环境之间有界面）
（2）如果以人和教室内的空气为系统，则教室外面的 空气就是环境。（系统与环境之间无界面）
初中物理第一章 热力学第一定律

初中物理第一章 热力学第一定律

R （理想气体） 0 （凝聚系统）
因此， C p ,m CV ,m
§1－3 单纯 pVT 变化的过程热
三、DU 与 DH 的计算 1、对任意纯物质pVT过程
dU dQV nCV ,m dT
∴
DU QV nCV ,m dT
T1
T2
（
dV = 0，W’ = 0 pVT变化
§1－2 热力学第一定律
一、热力学能 动能 系统的能量 势能
机械能
内能：也称热力学能 用 U 表示，单位为 J 或 kJ 注： U 是状态函数，容量性质，U = f(T, V)；
U 的绝对值不可测，只能求其变化值 DU = U2 – U1；
§1－2 热力学第一定律
二、热力学第一定律 1、文字表述 （1）隔离系统无论经历何种变化，其能量守恒； （2）第一类永动机是不可能制成的。 2、数字表达式
dQ p
§1－3 单纯 pVT 变化的过程热
H m 1 H ( )p ( )p n n T T C U 1 U V ( )V ( m )V n n T T Cp Cp
摩尔恒压热容 Cp, m
摩尔恒容热容 CV, m 质量恒压热容 cp 质量恒容热容 cV
C p ,m
dU dQV （dV = 0，W’ = 0） DU QV
（2）适用条件：dV = 0，W’ = 0
§1－2 热力学第一定律
dU dQV DU QV
注： QV 与途径无关；
（dV = 0，W’ = 0）
意义：QV 为 DU 的计算提供数据。
§1－2 热力学第一定律
2、恒压热 Qp 和焓 （1）恒压热 Qp：恒压且非体积功为零
一、系统与环境
物理化学知识点总结(热力学第一定律)

物理化学知识点总结(热力学第一定律)

热力学第一定律一、基本概念1.系统与环境敞开系统：与环境既有能量交换又有物质交换的系统。

封闭系统：与环境只有能量交换而无物质交换的系统。

（经典热力学主要研究的系统）孤立系统：不能以任何方式与环境发生相互作用的系统。

2.状态函数：用于宏观描述热力学系统的宏观参量，例如物质的量n、温度T、压强p、体积V等。

根据状态函数的特点，我们把状态函数分成：广度性质和强度性质两大类。

广度性质：广度性质的值与系统中所含物质的量成正比，如体积、质量、熵、热容等，这种性质的函数具有加和性，是数学函数中的一次函数，即物质的量扩大a倍，则相应的广度函数便扩大a倍。

强度性质：强度性质的值只与系统自身的特点有关，与物质的量无关，如温度，压力，密度，摩尔体积等。

注：状态函数仅取决于系统所处的平衡状态，而与此状态的历史过程无关，一旦系统的状态确定，其所有的状态函数便都有唯一确定的值。

二、热力学第一定律热力学第一定律的数学表达式：对于一个微小的变化状态为：dU=公式说明：dU表示微小过程的内能变化，而δQ和δW则分别为微小过程的热和功。

它们之所以采用不同的符号，是为了区别dU是全微分，而δQ和δW不是微分。

或者说dU与过程无关而δQ和δW却与过程有关。

这里的W既包括体积功也包括非体积功。

以上两个式子便是热力学第一定律的数学表达式。

它们只能适用在非敞开系统，因为敞开系统与环境可以交换物质，物质的进出和外出必然会伴随着能量的增减，我们说热和功是能量的两种传递形式，显然这种说法对于敞开系统没有意义。

三、体积功的计算1.如果系统与环境之间有界面，系统的体积变化时，便克服外力做功。

将一定量的气体装入一个带有理想活塞的容器中，活塞上部施加外压。

当气体膨胀微小体积为dV时，活塞便向上移动微小距离dl，此微小过程中气体克服外力所做的功等于作用在活塞上推力F与活塞上移距离dl的乘积因为我们假设活塞没有质量和摩擦，所以此活塞实际上只代表系统与环境之间可以自由移动的界面。

第一章热力学第一定律(Thefirstlawofthermodynamics)

第一章热力学第一定律(Thefirstlawofthermodynamics)


容等表示.
★说明:(1)状态函数增量只与系统的始末态有关,与变化途径无关;
(2)热与功是两个过程函数，其值与变化途径密切相关。 途径不同，系统与环境之间功和热的交换也不一样。
2019/4/4 工科化学（1）课件 安徽理工大学化工系 倪惠琼 制作 13
根据过程进行的特定条件，过程分为： （1）等温过程(isothermal process) T1= T2= T环
摩尔值应为强度性质。
三、状态与状态函数
系统所有性质的综合表现称为系统的状态
系统的各宏观物理性质（如温度、压力、体积等
）均为状态的函数，称为状态函数，又称为系统的 热力学性质。
2019/4/4 工科化学（1）课件 安徽理工大学化工系 倪惠琼 制作 9
状态函数的特点
（1）定态有定值。（与其历史和达到该状态的历程无关） （2）系统状态的微小变化所引起状态函数的变化可以用全微分表 示，如dp、dV、dT等；
2019/4/4
10
四、热力学平衡状态
（equilibrium state of thermodynamics)
如果处在一定环境条件下的系统，其所有的性质均不 随时间而变化，而且当此系统与环境的一切联系均被隔离 后，也不会引起系统任何性质的变化，则称该系统处于热 力学平衡状态。
处于热力学平衡的系统必须同时满足下列平衡：
利用热力学第一定律计算变化中的热效应，利用热力 学第二定律解决各种物理化学过程变化的方向和限度问题 ，以及与相平衡、化学平衡、电化学、表面现象和胶体化 学中的有关基础理论问题。
5、有限粒子和极大量的粒子的性质从最初的量 变发展到质变。
2019/4/4
工科化学（1）课件 安徽理工大学化工系 倪惠琼 制作