第二章热力学第一定律
第二章 热力学第一定律
一、目的及要求：
掌握热力学第一定律在闭口系统及开口系统的表达式，掌握状态参数热力学能U 及焓H 的含义，掌握各种功（流动功、推动功、容积变化功、技术功等）的含义。
二、内容：
2.1
热力学第一定律的实质 2.2
热力学能和总能 2.3
能量的传递与转化 2.4
焓及热力学第一定律的基本能量方程式 2.5 开口系统的能量方程式及能量方程式的应用
三、重点及难点：
2.1 深入理解热力学第一定律的实质，熟练掌握热力学第一定律及其表达式。能够正确、灵
活地应用热力学第一定律表达式来分析计算工程实际中的有关问题。
2.2 掌握能量、储存能、热力学能、总能的概念。
2.3 掌握体积变化功、推动功、轴功和技术功的要领及计算式。
2.4 注意焓的引出及其定义式。
四、主要外语词汇：
enthalpy, first law of thermodynamics,
五、本章节采用多媒体课件
六、复习思考题及作业：
思考题：
1、热力学第一定律的实质是什么？
2、闭口系热力学第一定律的两个数学表达式q du w δδ=+和t q dh w δδ=+的适用范围有何不同？
3、工质进行膨胀时是否必须对工质加热？工质吸热后热力学能是否一定增加？对工质加热其温度反而降低是否有可能？
4、膨胀功、推动功、轴功和技术功四者之间有何联系和区别？
5、为什么推动功出现在开口系能量方程式中，而不出现在闭口系能量方程式中？
6、什么是焓？它的物理意义是什么？为什么说它是工质的状态参数？
7、如图中过程1-2与过程1-a-2，有相同的初态和终态，试比较两过程的功谁大谁小？热量谁大谁小？热力学能的变化量谁大谁小？
8、如图所示一内壁绝热的容器，中间用隔板分为两部分，A中存有高压空气，B中保持高度真空。如果将隔板抽出，容器中空气的热力学能如何变化？为什么？
作业：
2－3，2－5,2－6,2－8,2－9,2－11，2－12
第二章热力学第一定律
热力学第一定律是热力学的基本定律之一，它给出了系统与外界相互作用过程中，系统能量变化与其它形式能量之间的数量关系。根据这条定律建立起来的能量方程，是对热力学系统进行能量分析和计算的基础，通过本章应着重培养以下能力：①正确识别各种不同形式能量的能力；②根据实际问题建立具体能量方程的能力；③应用基本概念及能量方程进行分析的能力。
§2－1 热力学第一定律的实质
热力学第一定律是能量转换与守恒定律在热力学中的应用，它确定了热力过程中各种能量在数量上的应用。
能量转换及守恒定律是19世纪自然科学的三大发现（另两个发现是细胞学说和进化论）之一，是自然界中的一条重要的基本规律。它指出：“自然界一切物质都具有能量，能量既不能被创造，也不能被消灭，而只能从一种形式转换为另一种形式，在转换中，能量的总量恒定不变。”
而早在热力学第一定律建立之前，人们已经认识了能量守恒原理。例如，在力学中人们认识了功量、动能、重力位能及弹性势能等机械能，相应地建立了保守力场中的功能原理，后来扩展到包括非保守力场在内的各种功量下的功能原理；在流体力学中人们认识了压力势能，出现了伯努力方程；在电磁学中人们认识了电能及磁能，相应地建立了电磁守恒原理，等等。人们在认识各种个别的、特殊的能量形式的基础上，通过对大量的能量转换的物理现象的观察和总结，逐步认识了能量守恒原理，即“能量既不能被创造，也不能被消灭，而只能从一种形式转换为另一种形式，在转换过程
中能量总量保持不变。”
热力学第一定律的建立过程之前的这些守恒原理都没有涉及热能，而热能与所有能量形式都有联系，热现象不是个独立的现象，其它形式的能量都能最终地转换成热能。热力学第一定律的建立过程，实质上就是人们正确认识温度、热量及内能的过程。热力学第一定律可表述为：“热是能的一种，机械能变热能，或热能变机械能的时候，它们间的比值是一定的。”那种企图不消耗能量而获取机械动力的“第一类永动机”都不可避免地归于失败，因而热力学第一定律也常表述为“第一类永动机是不可能制成的”。
§2－2 热力学能和总能
1、热力学能
能量是物质运动的量度，运动有各种不同形式，相应的应有各种不同的能量，系统储存的能量称为储存能，它有内部储存能和外部储存能。而储存在系统内部的能量叫做内能，它与系统内工质粒子的运动和粒子空间位置有关，是下列各种能量的总和： ①分子热运动形成的内动能，它是温度的函数； ②分子间相互作用形成的内位能，它是比体积的函数； ③维持一定分子结构的化学能，原子核内部的原子能及电磁场作用下的电磁能等。
在无化学变化及原子核反应的过程中，第③项就可以不考虑，因此热力学能的变化只是内动能及内位能的变化。
热力学能用符号U 表示，我国法定的热力学能计量单位是焦耳（J ），Kg 1物质的热力学能称为比热力学能，用符号u 表示，单位Kg J /。
热力学能是工质内部储存能，在一定的热力学状态下，分子有一定的均方根速度和平均速度，应有一定的热力学能，而与达到这一状态的路径无关，因而热力学能是状态函数，可表示为两独立状态参数的函数，为：
),(v p u u = ),(T p u u = ),(T v u u =
热力学能具有以下特点：
①热力学能是一状态参数，具有状态的所有通性。热力学能是一广延量，具有可加性，
而比热力学能u （m
U ）是一强度量，du 沿一封闭曲线积分为零（系统经历一个循环后其热力学能变化为零），U 只与状态有关，比热力学能是平衡态的单值函数，不同平衡状态可以有相同数值的比热力学能，而不同的比热力学能一定代表不同的平衡状态。 ②热力学能是个不可测量的状态参数，其绝对值是无法确定的。
③只有借助外因都能使系统热力学能发生变化。
④系统的热力学能变化是可以计算的。（Δu 是可以计算的）
**而比热力学能状态相等，其所处状态是同一热力状态，这种说法是错误的。
在热力学中主要是研究各种热力过程，因此我们感兴趣的是系统状态变化过程中热力学能的变化，而不是某一状态下的热力学能的值，可利用热力学函数关系，根据可测参数（T v p ,,）的变化情况来计算系统热力学能的变化。
2、外部储存能
工质除了由于本身的一些粒子微观运动等引起的热力学能外，由于外界作用等引起的宏观运动的动能及重力位能等统称外部储存能。若工质质量为m ，速度为f c ，在重力场高度为z ，则外部储存能的表达式为：
外部储存能mgz C m f +?=2
2
1 3、总能
我们把内部储存能和外部储存能的总和，即热力学能与宏观运动能及位能的总和，叫做工质的总能，用E 表示，另用K E 、P E 分别表示动能及位能，则：P K E E U E ++=， 代入K E 、P E 表达式，E 又可写成：
mgz c m U E f +?+=2
2
1， Kg 1工质的比总能e 为：gz c u e f ++=22
1。
§2－3 能量的传递与转化
1、作功和热量
（1）能量传递两种基本形式及不同点
能量传递两种基本形式?
?????传热作功 都可对能量进行传递 能量传递不同点：
①借作功来传递能量与物体宏观位移有关（从功的定义：功是力与力方向上的位移的乘积）；借传热来传递能量不需要有物体的宏观位移，当两不同温度的物体接触时，物体间进行热量传递就是靠两个物体中杂乱运动的质点进行能量交换的。
②在作功过程中往往伴随参量形式的转化；通过热量传递能量往往不发生能量形式的转化。
③功量变热量是无条件的，而热量变功量则是有条件的。
（2）迁移量：能量是一状态参数，但能量在传递与转化时，则是以作功或传热的方式
表现出来的，因此功量和热量都是系统与外界所传递的能量，而不是系统本身所具有的能量，所以以前我们说过功量及热量是过程量，它们的大小与传递时所经历的具体过程有关，所以功量和热量又称迁移量。
2、推动功和流动功
（1）推动功
功的形式除了膨胀功或压缩功这类与系统的界面移动有关的功外，还有因工质在开口系统中流动而传递的功，叫做推动功，其值为pV ，对于Kg 1工质而言为pv 。推动功相当于一假想的活塞为把前方工质推进（或推出）系统所作的功。 这个数量随工质进入（或离开）系统而成为带入（或带出）系统的能量。推动功只有在工质流动时才有，当工质不流动时，虽然工质也具有一定的状态参数p 和v ，但这时的乘积并不代表推动功。在作推动功时，工质的热力学状态并没有改变，当然它的热力学能也没有改变。
（2）流动功f W
工质在流动时，总是从后面获得推动功，而对前面作出推动功。进出系统时工质的推动功之差称为流动功，表示为：
1122V p V p W f -= 或 1112v p v p w f -= 流动功还可理解为：在流动过程中，系统与外界由于物质的进出而传递的机械功。
§2－4 焓
工质在流经一个开口系统时，进入（或带出）系统的能量除工质本身具有的热力学能，工质还有在开口系统中流动而传递的推动功，我们就把这些工质流经一个开口系统时的能量总和叫做焓，用大写字母H 表示：
pV U H +=
在分析开口系统时，因有工质流动，热力学能u 和推动功v p ?必同时出现，在此特定情况下，焓可以理解为由于工质流动而携带的，并取决于热力状态参数的能量，即热力学能与推动功之和。在分析闭口系统时，焓的作用相对次要，一般使用热力学能参数。然而，在分析闭口系统经历定压变化时，焓却有特殊的意义，由闭口系统能量方程：
H pV U V p U W U Q i p ?=+?=?+?=+?=)(
得：焓的变化等于闭口系统在定压过程中与外界交换的热量。
Kg 1工质的焓称为比焓，用小写字母h 表示： pv u h +=
焓的单位为焦耳（J ），比焓的单位是Kg J /，焓是一个状态参数。在任一平衡状态下，v p u ,,都有一定的值，因而h 也有一定的值，而与达到这一状态的路径无关，这符合状态参数的基本性质，满足状态参数的定义，因而焓也就具备状态参数的其他特点，又因为u 可表示为v p ,的函数，所以h 也可表示为v p ,的函数：
),(v p f pv u h =+=
所以焓也可以表示成另两个独立状态参数的函数：
),(T p f h = 或 ),(T v f h =
同样，因为焓是状态参数，因此具备状态参数的以下性质：
122
12121h h dh h h b a -==?=??---- ?=0dh
§2－5 热力学第一定律的基本能量方程式
1、意义 热力学第一定律的能量方程式就是系统变化过程中的能量平衡方程式，是分析状态变化过程的根本方程式。它可从系统在状态变化过程中各项能量的变化和它们的总量守恒这一原则推出。这一原则应用于系统中的能量变化时可写成：
（１）
上式是系统能量平衡的基本方程式。任何系统、任何过程均可据此原则建立起平衡式。 ①对于闭口系统
进入和离开系统的能量只包括热量和作功两项。
②对于开口系统
有物质进出分界面，所以进入系统的能量和离开系统的能量除以上两项外，还有随同物质带进、带出系统的能量。
所以，热力学第一定律应用于不同热力系统时，可得到不同的能量方程。
本节着重介绍闭口系统的能量方程式。
2、闭口系统的能量方程式
在一气缸活塞系统中，取系统中工质为研究对象，考虑其在状态变化过程中和外界（热源和机械设备）的能量
交换。由于在此过程中，没有工质越过边界，所以这是一
个闭口系统。当工质从外界吸热Q 后，从状态1到状态2对外作功为W ，若忽略工质宏观动能及位能，则工质（系统）储存能的增加即为热力学能的增加U ?。所以根据（1）式可得到下列方程： 12U U U W Q -=?=- 或 U W Q ?+= （2）
式中： 21U U 、分别表示系统在状态1及状态2下的热力学能。
（2）式就是热力学第一定律应用于闭口系统所得的能量方程。
从（2）式可以看出：当工质从外界吸取热量Q 后，一部分用于增加工质的热力学能，储存于工质内部，余下的一部分以作功的方式传递给外界。在状态变化过程中，转化为机械能的部分为： U Q W ?-=
对于一个微元过程，第一定律解析式为： W dU Q δδ+=
对于Kg 1工质，则有： w du q δδ+=
对于（2）式而言，它是直接从能量守恒及转化的普遍原理得出，没有作任何假设，所以对闭口系统是普遍适用的，它既可用于可逆过程，也可用于不可逆过程，同时对工质的性质也无要求，即可用于理想气体，也可用于实际气体。
在前式中，Q 、W 符号同以前规定一样，即工质吸热为正，放热为负，工质对外作功为正，外界对工质作功为负；U ?的符号为：系统的热力学能增加为正，反之为负。
另外，当工质状态变化所经历的过程为可逆过程时，由于可逆过程功?=pdV W ，或pdV W =δ，所以，当工质经历可逆过程时有：
pdV dU Q +=δ 或 U p d V Q ?+=?2
1 对于Kg 1工质，则有： p d v du q +=δ 或 u pdv q ?+=?2
1 同时可证明，工质完成一循环后，回复到初态后有：
?=0dU 或 ?=0du
所以当当工质完成一循环后有下列式子：??=W Q δδ 或 ??=w q δδ
即验证了我们上节课所讲：工质在经历一循环后，从外界吸热的总热量等于工质对外界所作的功。
例1：如图气缸内充满气体，气缸和横截面积2100cm A =，活塞距气缸底部cm H 10=，活塞上重物Kg G 1951=，KPa p b 102=，环境温度C t o o 27=。初始，气体与外界处于热平衡，当突然使重
物减掉Kg 100,使气缸内气体与外界重新达到平衡后，试求活塞上
升的距离和气体的换热量（假设活塞与气缸间无摩擦，气体可通过气缸壁与外界充分换热，并满足状态方程mRT pV =）。
解：分析：当突然拿掉重物一部分重量后，整个系统处于不平衡状态，外界施加给气体的力减小，促使气缸内气体向上移动，最后使气体对活塞的压力减小至外界施加给活塞的压力，最终达到新的平衡。并且解题时，应首先将单位统一成国际单位制。
（1）确定空气的初始状态参数：
)(1.293)(101.29310
1008.91951010234311KPa Pa A mg p p p p b g b =?=??+?=+=+=- )(1010101010033241m AH V ---=???==
（2）确定拿去重物后，空气的最终状态参数：
)(3.192101008.9)100195(101024
32,2KPa p p p p g b out =??-+
?=+==- )(3002K T =
∴由 m R g T pV = 及 21T T =得： 333
3211210524.110
3.192101.29310--?=???=?=p p V V 则活塞上升的距离H ?为： )(2
4.510
100)10524.1(412cm A V V H =?-=-=?- 气体膨胀时对外作功等于外界压力对活塞所作的功。
)(3.1922KPa p p out ==
∴ )(8.10010)1524.1(103.192332J V p V p W out =?-??=??=??=-
由于闭口系统中 W U Q +?=
又 21T T =，故 21U U = （理想气体热力学能质取决于温度，下一章证明）
∴ )(8.
100J W Q == 即：系统从外界吸入热量100.8焦耳。
例2：以活塞气缸设备内有5Kg 水蒸气。由初态的比热力学能Kg KJ u /9.27091=，膨胀到Kg KJ u /6.26591=，过程中给水蒸气加入热量为80KJ ，通过搅拌器输入系统18.5KJ 的轴功。若系
统无动、位能变化，试求通过活塞所作的功。 **解此题时要注意判定各量的符号。
解：
W U Q +?=
方程中W 是总功，应包括搅拌器的轴功和活塞的膨胀功。所以 piston paddle W W W +=
∴ p i s t o n
p a d d l e W W U Q ++?=
所以，气体膨胀对外作功。（符号为正，说明对外作功，在代入功及热量时注意符号）
§2－6 开口系统的能量方程式
在实际设备中，开口系统是最常见的。分析这类热力设备，常采用开口系统及控制容积的分析方法。而闭口系统及稳定流动均为开口系统特例。
1、开口系统能量方程
τd 时间内，1－1截面，有质量为1m δ、体积为1dV 的流体进入系统，同时从外界接受热量Q δ；2－2截面，质量为2m δ、体积为2dV 的流体离开系统，同时对机器设备作功i W δ（i W 表示工质在机器内部对机器所作的功，叫做内部功，以区别于机器的轴上向外传出
的轴功s W 。若忽略摩擦，i W 与s W 相等）。
完成该微元过程后系统质量增加了dm ，系统的总能量增加了cv dE 。
考虑该微元过程中的能量平衡：
进入系统的能量： Q dV p dE δ++111 1111P K dE dE dU dE ++=
离开系统的能量： i W dV p dE δ++222 2222P K dE dE dU dE ++=
储存在系统的能量： CV P K cv E E U d dE )(++=
其中： )(1111p k E E U d dE ++= )(2222p k E E U d dE ++=
∴ ccv i dE W dV p dE Q dV p dE =++-++)()(222111δδ
整理后得： i cv W dV p dE dV p dE dE Q δδ++-++=)()(111222
又 me E = mv V = pv u h +=
∴ i f f cv W m gz C h m gz C h dE Q δδδδ+?++-?+++=212
1
1122
2
2)2()2( （1）
若流进流出控制容积系统的工质各有若干股，则（1）式可写成
i in in f
out out f
cv W m gz C h m gz C h dE Q δδδδ+?++-?+++=∑∑)2()
2(2
2
（2）
若考虑单位时间内系统能量关系，则仅需在（2）式两端除以τd ，同时令：
Φ=τδd Q in m in q d m ,=τδ o u t m o u t q d m ,=τδ i i P d W =τ
δ 则Φ、m q 、i P 分别表示单位时间内的热流量、质量流量及内部功量，分别称为热流率、质流率及内部功率。所以（2）式可写成：
i in m in f out m out
f cv P q gz C h q gz C h d dE +?++-?+++=Φ∑∑,2
,2)2()2(δτδ （3） （1）、（2）、（3）式可称为开口系统能量方程的一般表达式。
2、稳定流动能量方程
（1）稳定流动的定义 开口系统内任意一点的工质，其状态参数不随时间变化的流动过程称为稳定流动。实现稳定流动的必要条件是：
①进、出口截面的参数不随时间而变； ②系统与外界交换的功量和热量不随时间而变，即0=τd dE cv ③工质的质量流量不随时间而变，且进、出口的质量流量相等，即
常数====v A q q q cf
m m m 2,1, 以上三个条件可概括为：系统与外界进行物质和能量的交换不随时间而变。
（2）稳定流动能量方程
根据以上三个条件代入（3）式，则对于Kg 1工质而言，稳定流动能量方程式有以下几种表达式：
i f w z g C h q +?+?+?=2
2
1 （4a ） 或 i f w g d z dC dh q δδ+++=2
2
1 （4b ） 对于m Kg 工质而言，稳定流动能量方程式则可写成：
i f W z mg C m H Q +?+??+?=2
2
1 （5a ） 或 i f W m g d z dC m dH Q δδ++?+=2
2
1 （5b ） 上几式根据能量守恒及转换定律导出，除假设流动必须稳定外无任何附加条件，所以不论系统内部如何改变，有无扰动或摩擦，均使用，是工程上常用的基本公式之一。
3、稳定流动能量方程分析
（1）方程中各项的物理意义
i f w z g C h q +?+?+?=2
2
1 )(pv u h ?+?=? ∴ i f w pv z g C u q +?+?+?=?-)(2
12
等式右边前两项 z g C f ?+?2
2
1 ——— 工质机械能变化 第三项 )(pv ? ——— 维持工质流动的流动功
第四项 i w ——— 工质对机器所作的功
由于机械能可全部转变为功，所以i f w z g C +?+?22
1是技术上可利用的功，称为技术功，用t w 表示。
)()(2
121122
1222z z g C C w w z g C w f f i i f t -+-+=+?+?= 又 )(pv w u q t ?+=?- 及 u w q ?+= ∴ )(pv w w t ?+= （6）
（2）可逆过程中稳定流动能量方程表达式
ⅰ）技术功表达式
对于可逆过程：代入（6）式
??+=)(pv w pdv t
∴
????????-=+-=?-=?+=vdp vdp pdv pdv w pv d pdv w pv d w pdv t t t )()()( ∴ⅱ）能量方程：
引入t w ，则 t t w h h w h q +-=+?=12
∴ ?-?=2
1v d p h q 或 v d p dh q -=δ 或 ?-?=2
1V d p H Q 或 V d p dH Q -=δ 或直接从热力学第一定律导出（8a ）或（8b ）两式，根据热力学第一定律有：
?????????-?=++-?=+-?=+?-?=+-?=+?=2
1212
12121212
12
12
1)()()()(v d p h pdv vdp pdv h pdv pv d h pdv pv h pdv pv h pdv u q
§2－7 能量方程式的应用
热力学第一定律在分析能量的传递及转化等问题时非常有用的，但在应用能量方程分析问题时，应根据具体问题的不同条件，作出某种假定和简化，使能量方程更加简单明了。
1、动力机
工质流经汽轮机、燃气机等动力机时，体积膨胀，对外作功。因此可以假定：
21f f C C =，21z z =，且对外散热损失很小，∴0≈q
∴ t i w h h w =-=21 （i f t w z g C w +?+?=2
2
1）
2、压气机
工质流经压气机，机器对工质作功，工质升压，工质对外界略有放热，i w 和q 均为负数。（习惯上用c w 表示压气机耗功，且令i c w w -=）因此可以假定：
21f f C C =，21z z =，
∴
t c w q h wi w -=-?=-=
3、换热器 工质流经锅炉、回热气等换热设备时，只有热量交换，而无功量交换，且
21f f C C =，21z z =
∴ 21h h q -=
4、管道
工质流经喷管或扩压管等设备时，不对设备作功，且21z z =，同时由于工质流速大，特殊管道长度短，来不及与外界交换热量，所以有：0=q ，因此有下式：
212
122)(2
1h h C C f f -=- 5、节流
工质流经阀门等截面时，压力下降，这种流动称为节流。由于存在摩擦和涡流，流动是不可逆的。
在离阀门不远处的两截面，工质状态趋于平衡，设流动绝热0=q ，又不对外作功，o w i =，又设21f f C C ≈，21z z ≈，∴ 0021=-?=?h h h
即节流前后工质焓值相等。
例1：某然汽轮机装置，如图2-7所示。已知压气机进口处比焓Kg KJ h /2901=，经压缩后，空气升温使比焓增
为Kg KJ h /5802=。在截面2处空气和燃料的混合物以s m C f /202=的速度进入燃烧时，在定压下燃烧，使工质吸入热量Kg KJ q /670=。燃烧后燃气进入喷管绝热膨胀到状态3’， Kg KJ h /800'3=，流速增加到'
3f C 。
此燃气进入动叶片，推动转轮回转作功。若燃起在动叶片中的热力状态不变，最后离开燃气轮机的速度s m C f /1004=，求：
（1）若空气流量为s Kg /100，压气机消耗的功率为多少？（2）若燃气的发热值Kg KJ q B /43960=，燃料耗量为多少？（3）燃气在喷管出口处的流速'
3f C 是多少？（4）燃气轮
机的功率是多少？（5）燃气轮机装置的总功率？
解：（1）压气机消耗的功率
取压气机开口系为热力系。假定压缩过程是绝热（实际上略有放热），忽略宏观动、位能差的影响，由流动能量流动方程：
i f w z g C h q +?++?=22
1 得： )/(29058029021Kg KJ h h h w i -=-=-=?-=
则压气机的功率为： )(29000290100KW w q P i m c =?=?=
（2）燃料的耗量
)/(52.143960
670100,s Kg q q q q B m B m =?=?= （3）燃料在喷管出口处的流速'3f C
取截面2至3’的空间作热力系统，工质稳定流动，若忽略重力位能差值，则能量方程为：
i f w C h q ++?=2
2
1 0=i w ∴ )(2
1)(21222'32'32f f f C C h h C h q -+-=+?= ∴ )
/(9492010)580800(10670{2)}({22332
2
2'32'3s m C h h q C f f =+?--??=+--=
（4）燃气轮机的功率
因整个燃气轮机装置为稳定流动，所以燃气流量等于空气流量。取截面3’至截面4转轴的空间作为热力系，由于截面3’至截面4上工质的热力状态参数相同，因此'34h h =。忽略位能差，则能量方程为： 0)(2
12
'324=+-i f f w C C
∴ )/(3.445103.445)100949(2
1)(21322242'3Kg KJ C C w f f i =?=-=-= 燃气机功率：)(445303.445
100KW w q P i m T =?=?= （5）总功率：
装置总功率=燃气机产生的功率-压气机消耗的功率
∴ )(155302900044530KW P P P c T =-=-=
讨论（1）：首先要根据具体问题选好热力系。
（2）：注意能量方程中，动、位能差项与其他项的量纲统一。
例2：如图所示，一大的储气罐里储存温度为C o 320、压力为MPa 5.1，比焓为Kg KJ /9.3081的水蒸气。通过一阀门与一汽轮机和体积为36.0m ，起初被抽空的小容器相连。打开阀门，小容器被
充以水蒸气，直到压力为MPa 5.1，温度为C o 400时阀门关闭，此时得比热力
学能为Kg KJ /3.2951，比体积为Kg m /203.03。若整个过程是绝热的，且动、位能变化可忽略，求汽轮机输出的功。
解：选如图所示的虚线包围的空间为热力系。依题意，假设大的储气罐内蒸汽的状态保持稳定，小容器内蒸汽的终态是平衡态，且假设充气结束时，汽轮机及连接管道内的蒸汽量可忽略。 又根据过程绝热，0=cv Q ，动、位能忽略，则能量方程简化为：
0=+-?n e t in cv cv W h m E
又 在系统内能量增加只是工质热力学能的增加，即： cv cv U E ?=?
∴ cv in cv net U h m W ?-=
而 221122u m u m u m U cv =-=?
2
2v V m m cv ==? ∴ )(6.386)3.29519.3081(203
.06.0)()(2
2KJ u h v V u h m W cv in cv in net =-?=
?-=?-= 又 本题无其他边界，所以开口系的净功net W 就是汽轮机所作的轴功，即
)(6.386KJ W W net s ==
第四章 理想气体的热力过程
§4－1 研究热力过程的目的及一般方法
1、目的
工程上广泛应用的各种热工设备，尽管它们的工作原理各不相同，但都是为了完成某种特定的任务而进行的相应的热力过程。例如：通过工质的吸热、膨胀、放热、压缩等一系列热力状态变化过程实现热能与机械能的相互转换，用热力学观点来进行
热力分析时，这些热工设备，可以无一例外的看作是一种具体的热力学模型。它们都包括系统、边界、外界三个基本组成部分；具备“系统状态变化”、“系统与外界的相互作用”以及“两者之间的内在联系”这三个基本要素。
系统内工质状态的连续变化过程称为热力过程。工质状态变化是与各种作用密切相联系的，这种联系就是热力学基本定律及工质基本属性的具体体现，而各种热工设备，则是实现这种联系的具体手段。实施热力过程的目的就可归纳为两类：（一）控制系统内部工质状态变化的规律，使之在外界产生预期的效果；（二）为了使工质维持或达到某种预期的状态，应控制外部条件，使之对系统给以相应的作用量。第一种如各种动力循环及制冷循环；第二种如锅炉、炉管、压气机、换热器等等，实际上任何热力过程都包含工质的状态变化和外界作用量，这是同一事物的两个方面，仅是目的不同而已。
因此，研究热力过程的目的任务就在于：运用热力学的基本定律及工质的基本属性，揭示热力过程中工质状态变化的规律与各种作用量之间的内在联系，并从能量的量和质两方面进行定性分析和定量分析。
在热工设备中不可避免地存在摩擦、温差传热等等不可逆因素，若工质各个状态参数都在变化，则不易确定其变化规律。仔细观察发现，某些常见过程却又往往近似具有某一简单的特征。例如：汽油机气缸中工质的燃烧加热过程，由于燃烧速度很快，压力急剧上升而体积不变，接近定容；活塞式压气机中，若气缸套的冷却效果非常理想，压缩过程中气体的温度几乎不升高，近似定温；燃气流过汽轮机，或空气流经叶轮式压气机时，流速很大，气体向外界散失的热量相对极少，接近绝热。工程热力学将热力设备中的各种过程近似的概括为几种典型过程，既定容、定压、定温和绝热过程。同时，为使问题简化，暂不考虑实际过程中不可逆的耗损而作为可逆过程。这四种典型的可逆过程称为基本热力过程，可用简单的热力学方法予以分析计算。随后，考虑到不可逆耗损，再借助一些经验系数进行修正。由此可对热设备或系统的性能、效率作出合理的评价，同时，计算结果与实际情况在量上也相当接近。可以认为，工质基本热力过程的分析和计算是热力设备设计计算的基础和依据。
值得注意的是：工质热力状态变化的规律及能量转换状况与是否流动无关，对于确定的工质，它只取决于过程特征。
2、研究的内容及方法
在热工设备中不可避免的存在摩擦、温差传热等等不可逆因素，因此实际过程都是不可逆过程。热力学的基本分析方法是，把实际过程近似的、合理的理想化为可逆的热力过程，即暂且不考虑次要因素，抓住问题的本质及主要因素来进行分析。
具体说来有如下几点：
（1）根据过程的特点，利用状态方程式及第一定律解析式，得出过程方程式p = f（v）；（2）借助过程方程式并结合状态方程式，找出不同状态时状态参数间的关系式，从
而由已知初态确定终态参数，或者反之；
（3） 在 p — v 图和T — s 图中画出过程曲线，直观的表达过程中工质状态参数的变
化规律及能量转换情况；
（4） 确定工质初、终态比热力学能、比焓、比熵的变化量。
理想气体的状态参数比热力学能、比焓、比熵的变化量u ?、h ?、s ?，不论对哪种过程，或过程是否可逆，都可按下列公式计算；
变比热容时： )(1221t t c u t
t v -=? )(122
1t t c h t t p -=? 1
2121212ln ln ln 21p p Rg T T c p p Rg s s s t t p o o -=--=? 定值比热容时： )(12T T c u v -=?
)(12T T c h p -=?
1
212ln ln p p Rg T T c s p -=? 1
212ln ln v v Rg T T c s v +=? 1212ln ln
v v c p p c s p v +=? （5） 确定1kg 工质对外做出的功和过程热量。
各种可逆过程的膨胀功都可由?=2
1pdv w 计算，式中p = f （v ）。过程热量q 在求出w 和u ?之后，可按q = w + u ?计算，定容过程和定压过程的热量还可按比热容乘以温差计算。定温过程可由温度乘以比熵差计算。各种可逆过程的技术功均可按?-=vdp w t 进行计算。
由于本章限于研究理想气体的热力过程，因此一方面要熟练的掌握并运用理想气体的各种基本属性；另一方面，也要防止不加分析的把理想气体的有关结论，应用到理想气体中去。
另外，本章主要讨论的是理想气体的可逆过程，因此，一方面要熟练的掌握并运用可逆过程的概念及性质；另一方面，也要防止不加分析的把可逆过程的结论及公式，应用到不可逆中去。
3、分析理想气体热力过程的一般步骤
（1） 根据过程的特征，建立过程方程。
（2） 根据过程方程及理想气体状态方程，确定过程中基本状态参数见的关系。
（3） 在 p — v 图和T — s 图中画出过程曲线，并写出过程曲线的斜率表达式。
（4） 对过程进行能量分析，包括u ?、h ?、s ?的计算以及功量及热量计算。
（5） 对过程进行能质分析，对于可逆过程这一步骤可省去。
下面开始介绍四种基本的热力过程。
§4－2 基本热力过程
根据状态公理，对于简单可压缩系统，如果有两个独立的状态参数保持不变，则系统的状态不会发生变化。一般来说，气体发生状态变化过程时，所有的状态参数都可能发生变化，但也可以允许一个（最多能一个）状态参数保持不变，而让其他状态参数发生变化。如果在状态变化过程中，分别保持系统的比容、压力、温度或比熵为定值，则分别称为定容过程、定压过程、定温过程及定熵过程。这些由一个状态参数保持不变的过程统称为基本热力过程。
1、定容过程
比容保持不变的过程称为定容过程。
（1）定容过程方程
根据定容过程的特征，其过程方程为： v = 定值
（2）定容过程的参数关系
根据定容过程的过程方程式v = 定值，以及理想气体状态方程，pv = RT ，即可得出定容过程中的参数关系：
定值====v
R T p T p T p 2211 (4-1) 式（4-1）说明：在定容过程中气体的压力与温度成正比。例如，定容吸热时，气体的温度及压力均升高；定容放热时，两者均下降。
（3）定容过程的图示：
定容过程在p-v 图中斜率可表示为： ±∞=??v v
p )(
（4-2）
如图所示，定容线在p-v 图上是一条与横坐标v 轴相垂直的直线，若以1表示初态，
则12v 表示定容放热；12v ’ 表示定容吸热，它们是两个过程。
定容过程在T-s 图上的斜率表达式，可以根据熵变公式及定容过程的特征导出：
v v v v v v c T T
dT c T s T T dT c ds =?=??=)()( 1
2ln )(T T c s c T s T v v v v =?=?? 在T-s 图上，定容线是一条指数曲线，其斜率随温度升高而增大，即曲线随温度升高而变陡，在右图中12v 表示定容放热；12v ’ 表示定容吸热，它们是与p-v 图上同名过程相对应的两个过程，过程线下面面积代表所交换的热量。
（4）定容过程的能量分析
根据理想气体的性质，假定比热为常数，有：
)(1212T T c u v -=?
)(1212T T c h p -=?
1212ln
T T c s v =? 又 dv = 0 ∴ 021
==?pdv w v )(21?-=-=p p v v d p w t
定容过程中，热量可利用比热的概念，也可用热力学第一定律来计算。即有： 1212)(u u T T c q v v -=-= （4-3） 即：系统热力学能变化等于系统与外界交换的热量，这是定容过程中能量转换的特点。
2、定压过程
压力保持不变的过程称为定压过程。
（1）定压过程方程
根据定压过程的特征，其过程方程为： p = 定值
（2）定压过程的参数关系：
根据过程方程及状态方程得： 定值====p
R T v T v T v 2211 （4-4） （4-4）式说明在定压过程中气体的比容与温度成正比。因此，定压加热过程中气体温度升高必为膨胀过程；定压压缩过程中气体比容减小必为温度下降的放热过程。
（3）定压过程的图示
第四章 第2节 热力学第一定律
第2节热力学第一定律 一、改变物体内能的两种方式 1．改变内能的两种方式：做功和热传递。 2．做功：外力对物体做功，可以使物体的内能增加。 3．热传递：没有做功而使物体内能改变的物理过程。 4．做功和热传递对物体内能的改变是等效的，但本质不同。 二、热力学第一定律 1．定义：功、热量跟内能改变之间的定量关系。 2．数学表达式：ΔU＝Q＋W。 1．判断：(1)物体吸收热量，内能一定增大。() (2)物体对外做功，内能一定减小。() (3)物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变。() (4)物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变。() 答案：(1)×(2)×(3)√(4)× 2．思考：运用所学物理知识分析古代人“钻木取火”的原理是什么？ 提示：“钻木取火”即人对木头做功，使木头的内能增大，温度升高，当温度达到木头的着火点时，木头便开始燃烧，即利用做功的方式改变木头的内能。 1.
内能是由系统的状态决定的，状态确定，系统的内能也随之确定。要使系统的内能发生变化，可以通过热传递或做功两种方式来完成。热量是热传递过程中的特征物理量，和功一样，热量只是反映物体在状态变化过程中所迁移的能量，是用来衡量物体内能变化的。有过程，才有变化，离开过程则毫无意义。就某一状态而言，只有“内能”，不能谈到“热量”或“功”。 (1)内能是状态量，热量、功是过程量。 (2)热量、功、内能本质是不同的。 1．物体的内能增加了20 J，下列说法中正确的是() A．一定是外界对物体做了20 J的功 B．一定是物体吸收了20 J的热量 C．一定是物体分子动能增加了20 J D．物体分子的平均动能可能不变 解析：选D做功和热传递都可以改变物体内能，物体内能改变20 J，其方式是不确定的，因此A、B错误；物体内能包括所有分子的平均动能和分子势能，内能由分子数、分子平均动能、分子势能三者决定，故C错误。 1. (1)对ΔU＝Q＋W的理解：热力学第一定律将单纯的绝热过程和单纯的热传递过程中内能改变的定量表述推广到一般情况，既有做功又有热传递的过程，其中ΔU表示内能改变的数量，W表示做功的数量，Q表示外界与物体间传递的热量。 (2)与热力学第一定律相对应的符号法则：
第二章 热力学第一定律
第二章热力学第一定律——习题 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 5. 某循环过程Q = 5 kJ, 则?U + 2W + 3 ?(pV) = __________. 6. 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 . 7. 已知的, 则的 。 8. 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 。 10．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（）。 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=( ).。 12．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（ ）。 13. 已知水在100 o C 的摩尔蒸发焓 l mol kJ H m 1vap 668.40-?=?，1mol 水蒸气在100C o 、 101、325kPa 条件下凝结为液体水，此过程的Q=（ ）；W= ( ); U ?= ( ); H ?= ( )。 14. 一定量单原子理想气体经历某过程的()kJ 20=?pV ，则此过程的=?U （ ）； =?H （ ）。 15. 一定量理想气体，恒压下体积功随温度的变化率 P T W ??? ??δδ =（ ） 。 16. 在一个体积恒定为2m 3， ， W =0的绝热反应器中，发生某化学反应使系统温度升高12000C ，压力增加300kPa,此过程的 U ?=（ ）； H ?=（ ）。 二、选择题 1． 热力学第一定律中的 W 是指______ A. 体积功 B. 非体积功 C. 各种形式功之和 D. 机械功 2． 热力学第一定律ΔU=Q+W 只适用于 （ ） (A) 单纯状态变化 (B) 相变化 (C) 化学变化 (D) 封闭物系的任何变化 3．关于热和功, 下面的说法中, 不正确的是 （ ） (A) 功和热只出现于系统状态变化的过程中, 只存在于系统和环境间的界面上 (B) 只有在封闭系统发生的过程中, 功和热才有明确的意义 (C) 功和热不是能量, 而是能量传递的两种形式, 可称之为被交换的能量 (D) 在封闭系统中发生的过程中, 如果内能不变, 则功和热对系统的影响必互相抵消 4．关于焓的性质, 下列说法中正确的是 （ ） (A) 焓是系统内含的热能, 所以常称它为热焓 (B) 焓是能量, 它遵守热力学第一定律 (C) 系统的焓值等于内能加体积功 (D) 焓的增量只与系统的始末态有关 5． 涉及焓的下列说法中正确的是 （ ） (A) 单质的焓值均等于零 (B) 在等温过程中焓变为零 (C) 在绝热可逆过程中焓变为零 (D) 化学反应中系统的焓变不一定大于内能变化 6．与物质的生成热有关的下列表述中不正确的是 （ ）
第二章热力学第一定律
第二章热力学第一定律 思考题 1设有一电炉丝浸于水中，接上电源，通过电流一段时间。如果按下列几种情况作为系统，试问 A U ， Q，W为正为负还是为零？ (1) 以电炉丝为系统； (2 )以电炉丝和水为系统； (3)以电炉丝、水、电源及其它一切有影响的部分为系统。 2设有一装置如图所示，(1)将隔板抽去以后，以空气为系统时，AJ, Q, W为正为负还是为零？(2) 如右方小室亦有空气，不过压力较左方小，将隔板抽去以后，以所有空气为系统时，A U, Q , W为正为负还是为零？ 作业题 1 (1)如果一系统从环境接受了160J的功，内能增加了200J，试问系统将吸收或是放出多少热？(2)一系统在膨胀过程中，对环境做了10 540J的功，同时吸收了27 110J的热，试问系统的内能变化为若干？ [答案：⑴吸收40J; (2) 16 570J] 2在一礼堂中有950人在开会，每个人平均每小时向周围散发出4. 2xl05J的热量，如果以礼堂中的 空气和椅子等为系统，则在开会时的开始20分钟内系统内能增加了多少？如果以礼堂中的空气、人和其它所有的东西为系统，则其AU = ? [答案:1.3 M08J;0] 3 一蓄电池其端电压为12V,在输出电流为10A下工作2小时，这时蓄电池的内能减少了 1 265 000J,试求算此过程中蓄电池将吸收还是放岀多少热？ [答案：放热401000J] 4体积为4.10dm3的理想气体作定温膨胀，其压力从106Pa降低到105Pa计算此过程所能作出的最大 功为若干？ [答案：9441J] 5在25C下，将50gN2作定温可逆压缩，从105Pa压级到2X106Pa，试计算此过程的功。如果被压缩了的气体反抗恒定外压105Pa作定温膨胀到原来的状态，问此膨胀过程的功又为若干？ [答案：-.33 X04J; 4.20 X03J] 6计算1mol理想气体在下列四个过程中所作的体积功。已知始态体积为25dm3终态体积为100dm3; 始态及终态温度均为100 Co (1) 向真空膨胀； (2) 在外压恒定为气体终态的压力下膨胀； (3) 先在外压恒定为体积等于50dm3时气体的平衡压力下膨胀，当膨胀到50dm3(此时温度仍为100C) 以后，再在外压等于100 dm3时气体的平衡压力下膨胀； (4) 定温可逆膨胀。 试比较这四个过程的功。比较的结果说明了什么问题？ [答案:0; 2326J; 310l J; 4299J] 习
第二章-热力学第一定律
第二章-热力学第一定律
第二章热力学第一定律 思考题 1 设有一电炉丝浸于水中,接上电源，通过电流一段时间。如果按下列几种情况作为系统，试问ΔU，Q，W为正为负还是为零? (1)以电炉丝为系统； (2)以电炉丝和水为系统； (3)以电炉丝、水、电源及其它一切有影响的部分为系统。 2 设有一装置如图所示，(1)将隔板抽去以后，以空气为系统时，ΔU，Q，W为正为负还是为零?(2)如右方小室亦有空气，不过压力较左方小，将隔板抽去以后，以所有空气为系统时，ΔU，Q，W为正为负还是为零？ 作业题 1 (1)如果一系统从环境接受了160J的功，内能增加了200J，试问系统将吸收或是放出多少热?(2)一系统在膨胀过程中，对环境做了10 540J的功，同时吸收了27 110J的热，试问系统的内能变化为若干？ [答案：(1) 吸收40J；(2) 16 570J] 2 在一礼堂中有950人在开会，每个人平均每小时向周围散发出4．2xl05J的热量，如果以礼堂中的空气和椅子等为系统，则在开会时的开始20分钟内系统内能增加了多少?如果以礼堂中的空气、人和其它所有的东西为系统，则其ΔU＝? [答案：1.3×l08J;0] 3一蓄电池其端电压为12V，在输出电流为10A下工作2小时，这时蓄电池的内能减少了1 265 000J，试求算此过程中蓄电池将吸收还是放出多少热？ [答案：放热401000J] 4 体积为4.10dm3的理想气体作定温膨胀，其压力从106Pa降低到105Pa,计算此过程所能作出的最大功为若干? [答案：9441J] 5 在25℃下，将50gN2作定温可逆压缩，从105Pa压级到2×106Pa，试计算此过程的功。如果被压缩了的气体反抗恒定外压105Pa作定温膨胀到原来的状态，问此膨胀过程的功又为若干？ [答案：–1.33×104J；4.20×103J] 6 计算1mol理想气体在下列四个过程中所作的体积功。已知始态体积为25dm3终态体积为100dm3；始态及终态温度均为100℃。 (1)向真空膨胀； (2)在外压恒定为气体终态的压力下膨胀； (3)先在外压恒定为体积等于50dm3时气体的平衡压力下膨胀，当膨胀到50dm3(此时温度仍为100℃)以后，再在外压等于100 dm3时气体的平衡压力下膨胀； (4)定温可逆膨胀。 试比较这四个过程的功。比较的结果说明了什么问题？
第一章热力学第一定律练习题
第一章 热力学第一定律练习题 一、判断题（说法对否）： 1．道尔顿分压定律，对理想气体和实际混合气体来说关系式PB=Nb(RT/V)都成立。 2．在两个封闭的容器中，装有同一种理想气体，压力、体积相同，那么温度也相同。 3．物质的温度越高，则热量越多；天气预报：今天很热。其热的概念与热力学相同。 4．恒压过程也就是恒外压过程，恒外压过程也就是恒过程。 5．实际气体在恒温膨胀时所做的功等于所吸收的热。 6．凡是温度升高的过程体系一定吸热；而恒温过程体系不吸热也不放热。 7．当系统的状态一定时，所有的状态函数都有一定的数值。当系统的状态发生变化时， 所有的状态函数的数值也随之发生变化。 8．体积是广度性质的状态函数；在有过剩NaCl(s) 存在的饱和水溶液中，当温度、压力 一定时；系统的体积与系统中水和NaCl 的总量成正比。 9．在101.325kPa 、100℃下有lmol 的水和水蒸气共存的系统，该系统的状态完全确定。 10．一定量的理想气体，当热力学能与温度确定之后，则所有的状态函数也完全确定。 11．系统温度升高则一定从环境吸热，系统温度不变就不与环境换热。 12．从同一始态经不同的过程到达同一终态，则Q 和W 的值一般不同，Q + W 的值一般也 不相同。 13．因Q P = ΔH ，Q V = ΔU ，所以Q P 与Q V 都是状态函数。 14．封闭系统在压力恒定的过程中吸收的热等于该系统的焓。 15．对于一定量的理想气体，当温度一定时热力学能与焓的值一定，其差值也一定。 16．在101.325kPa 下，1mol l00℃的水恒温蒸发为100℃的水蒸气。若水蒸气可视为理想 气体，那么由于过程等温，所以该过程ΔU = 0。 17．1mol ，80.1℃、101.325kPa 的液态苯向真空蒸发为80.1℃、101.325kPa 的气态苯。已 知该过程的焓变为30.87kJ ，所以此过程的Q = 30.87kJ 。 18．1mol 水在l01.325kPa 下由25℃升温至120℃，其ΔH = ∑C P ,m d T 。 19．因焓是温度、压力的函数，即H = f (T ,p )，所以在恒温、恒压下发生相变时，由于 d T = 0，d p = 0，故可得ΔH = 0。 20．因Q p = ΔH ，Q V = ΔU ，所以Q p - Q V = ΔH - ΔU = Δ(p V) = -W 。 21．卡诺循环是可逆循环，当系统经一个卡诺循环后，不仅系统复原了，环境也会复原。 22．一个系统经历了一个无限小的过程，则此过程是可逆过程。 23．若一个过程中每一步都无限接近平衡态，则此过程一定是可逆过程。 24．若一个过程是可逆过程，则该过程中的每一步都是可逆的。 25．1mol 理想气体经绝热不可逆过程由p 1、V 1变到p 2、V 2， 则系统所做的功为 V p C C V p V p W =--=γγ，11122。 26．气体经绝热自由膨胀后，因Q = 0，W = 0，所以ΔU = 0，气体温度不变。 27．(?U /?V )T = 0 的气体一定是理想气体。 28．因理想气体的热力学能与体积压力无关，所以(?U /?p )V = 0，(?U /?V )p = 0。 29．若规定温度T 时，处于标准态的稳定态单质的标准摩尔生成焓为零，那么该温度下
第一章 热力学第一定律
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，?U <0 B.W <0，Q<0，?U >0 C.W<0，Q<0，?U >0 D.W<0，Q=0，?U>0 2) 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＝0, ?U＝0 B.Q＝0, W <0, ?U >0 C.Q >0, W <0, ?U >0 D.?U＝0, Q＝W≠0 3）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 4）凡是在孤立孤体系中进行的变化，其?U和?H的值一定是：( ) A.?U >0, ?H >0 B.?U＝0, ?H＝0 C.?U <0, ?H <0 D.?U＝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 >0, ?H＝0, ?p < 0 B.Q＝0, ?H <0, ?p >0 C.Q＝0, ?H＝0, ?p <0 D.Q <0, ?H＝0, ?p <0 6）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 B.?H1表示无限稀释积分溶解热 C.?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10132.5sPa 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 ) 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。( ) A.V1 < V2 B.V1 = V2 C.V1> V2 D.无法确定 9) 某化学反应在恒压、绝热和只作体积功的条件下进行，体系温度由T1升高到T2，则此过程的焓变?H:( )
第二章热力学第一定律练习题及答案
第一章热力学第一定律练习题 一、判断题（说法对否）： 1.当系统的状态一定时，所有的状态函数都有一定的数值。当系统的状态发生 变化时，所有的状态函数的数值也随之发生变化。 2.在101.325kPa、100℃下有lmol的水和水蒸气共存的系统，该系统的状态 完全确定。 3.一定量的理想气体，当热力学能与温度确定之后，则所有的状态函数也完 全确定。 4.系统温度升高则一定从环境吸热，系统温度不变就不与环境换热。 5.从同一始态经不同的过程到达同一终态，则Q和W的值一般不同，Q + W 的值一般也不相同。 6.因Q P = ΔH，Q V = ΔU，所以Q P与Q V都是状态函数。 7．体积是广度性质的状态函数；在有过剩NaCl(s) 存在的饱和水溶液中，当温度、压力一定时；系统的体积与系统中水和NaCl的总量成正比。8．封闭系统在压力恒定的过程中吸收的热等于该系统的焓。 9．在101.325kPa下，1mol l00℃的水恒温蒸发为100℃的水蒸气。若水蒸气可视为理想气体，那么由于过程等温，所以该过程ΔU = 0。 10.一个系统经历了一个无限小的过程，则此过程是可逆过程。 11．1mol水在l01.325kPa下由25℃升温至120℃，其ΔH= ∑C P,m d T。12．因焓是温度、压力的函数，即H = f(T,p)，所以在恒温、恒压下发生相变时，由于d T = 0，d p = 0，故可得ΔH = 0。 13．因Q p = ΔH，Q V = ΔU，所以Q p - Q V = ΔH - ΔU = Δ(p V) = -W。14．卡诺循环是可逆循环，当系统经一个卡诺循环后，不仅系统复原了，环境也会复原。 15．若一个过程中每一步都无限接近平衡态，则此过程一定是可逆过程。16．(?U/?V)T = 0 的气体一定是理想气体。 17．一定量的理想气体由0℃、200kPa的始态反抗恒定外压(p环= 100kPa) 绝热膨胀达平衡，则末态温度不变。 18．当系统向环境传热(Q < 0)时，系统的热力学能一定减少。
工程热力学第四章思考题答案
第四章思考题 4-1 容器被闸板分割为A、B两部分。A中气体参数为P A、T A，B为真空。现将隔板抽去，气体作绝热自由膨胀，终压将为P2，试问终了温 度T2是否可用下式计算？为什么? 1 2 2 () k k A A p T T p -= 答：气体作绝热自由膨胀是不可逆绝热过程，因此终了温度T2不可用上式计算。 4-2 今有任意两过程a-b，b-c，b、c两点在同一定熵线上，如图所示。试问：Δｕab、Δｕac哪个大？再设b、c 两点在同一条定温线上，结果又如何？ 答：由题可知，因b、c两点在同一定熵 线上T b>T c, ｕb>ｕc. Δｕab>Δｕac。若b、 c两点在同一条定温线上，T b=T c, ｕb=ｕ c. Δｕab=Δｕac。 4-3将满足下列要求的多变过程表示在p-v图和T-s图上（工质为空气）。
（1）工质又升压、又升温、又放热；（2）工质又膨胀、又降温、又放热； （3）n=1.6的膨胀过程，判 断q，w，Δu的正负； 答：n=1.6的压缩过程在p-v 图和T-s图上表示为1→2 过程。在此过程中q>0, w<0，Δu>0 （4）n=1.3的压缩过程，判断q，w，Δu的正负。
答：n=1.3的压缩过程在p-v图和T-s图上表示为1→2过程。在此过程中q<0，w<0，Δu>0 4-4将p-v图表示的循环，如图所示，表示在T－s图上。图中：2-3，5-1，为定容过程；1-2，4-5为定熵过程；3-4为定压过程。 答：T-s图如图 所示
4-5 以空气为工质进行的某过程中，加热量的一半转变为功，试问过程的多变指数n 为多少？试在p-v 图和T-s 图上画出该过程的大概位置（比热容比可视为定值）。 答：多变过程中，遵循热力学第一定律q u w =?+，由题可知12q u =?，由于v 21()1n -k q c T T n =--，所以() v 21v 21()()21n -k c T T c T T n -=--即： () 121n -k n =-，0.6n = 4-6如果采用了有效的冷却方法后，使气体在压气机汽缸中实现了定温压缩，这时是否还需要采用多级压缩？为什么？（6分） 答：还需要采用多级压缩，由余隙效率可知， 12111n v p c p λ??????=-- ????????? ，余隙使一部分气缸容积不能被有效利用，压力比越大越不利。因此，当需要获得较高压力时，必须采用多级压缩。
第一章热力学第一定律答案
第一章 热力学练习题参考答案 一、判断题解答： 1．错。对实际气体不适应。 2．错。数量不同，温度可能不同。 3．错。没有与环境交换能量，无热可言；天气预报的“热”不是热力学概念，它是指温度，天气很热，指气温很高。 4．错。恒压（等压）过程是体系压力不变并与外压相等，恒外压过程是指外压不变化，体系压力并不一定与外压相等。 5．错。一般吸收的热大于功的绝对值，多出部分增加分子势能（内能）。 6．错。例如理想气体绝热压缩，升温但不吸热；理想气体恒温膨胀，温度不变但吸热。 7．第一句话对，第二句话错，如理想气体的等温过程ΔU = 0，ΔH = 0，U 、H 不变。 8．错，两个独立变数可确定系统的状态只对组成一定的均相组成不变系统才成立。 9．错，理想气体U = f (T )，U 与T 不是独立的。描述一定量理想气体要两个独立变量。 10．第一个结论正确，第二个结论错，因Q+W ＝ΔU ，与途径无关。 11．错，Q V 、Q p 是过程变化的量、不是由状态决定的量，该式仅是数值相关而已。在一定条件下，可以利用ΔU ，ΔH 来计算Q V 、Q p ，但不能改变其本性。 12．错，(1)未说明该过程的非体积功W '是否为零； (2)若W ' = 0，该过程的热也只等于系统的焓变，而不是体系的焓。 13．对。因为理想气体热力学能、焓是温度的单值函数。 14．错，这是水的相变过程，不是理想气体的单纯状态变化，ΔU > 0。 15．错，该过程的p 环 = 0，不是恒压过程，也不是可逆相变，吸的热，增加体系的热力学能。吸的热少于30.87 kJ 。 16．错，在25℃到120℃中间，水发生相变，不能直接计算。 17．错，H = f (T ,p )只对组成不变的均相封闭系统成立，该题有相变。 18．错，Δ(pV )是状态函数的增量，与途径无关，不一定等于功。 19．错，环境并没有复原，卡诺循环不是原途径逆向返回的。 20．错，无限小过程不是可逆过程的充分条件。如有摩擦的谆静态过程。 21．错，若有摩擦力(广义)存在，有能量消耗则不可逆过程，只是准静态过程。 22．对。只有每一步都是可逆的才组成可逆过程。 23．对。() ()()12m ,121122n n 1T T C C C C T T R V p V p W V V V p -=--=--= γ。该公式对理想气体可逆、 不可逆过程都适用。 24．错，若是非理想气体的温度会变化的，如范德华气体。 25．错，该条件对服从pV m = RT + bp 的气体(钢球模型气体)也成立。 26．错，(?U /?V )p ≠(?U/?V )T ；(?U /?P )V ≠(?U/?V )T ，因此不等于零。 27．错，U = H －pV 。PV 不可能为零的。 28．错。CO 2在1000K 的标准摩尔生成焓可以由298K 标准摩尔生成焓计算出：由基尔霍夫定律得出的计算公式：
第3章 热力学第一定律
第3章 热力学第一定律 3.1 基本要求 深刻理解热量、储存能、功的概念，深刻理解内能、焓的物理意义 理解膨胀（压缩）功、轴功、技术功、流动功的联系与区别 熟练应用热力学第一定律解决具体问题 3.2 本章重点 1．必须学会并掌握应用热力学第一定律进行解题的方法，步骤如下： 1）根据需要求解的问题，选取热力系统。 2）列出相应系统的能量方程 3）利用已知条件简化方程并求解 4）判断结果的正确性 2．深入理解热力学第一定律的实质，并掌握其各种表达式（能量方程）的使用对象和应用条件。 3．切实理解热力学中功的定义，掌握各种功量的含义和计算，以及它们之间的区别和联系，切实理解热力系能量的概念，掌握各种系统中系统能量增量的具体含义。 4．在本章学习中，要更多注意在稳态稳定流动情况下，适用于理想气体和可逆过程的各种公式的理解与应用。 3.3 例 题 例1．门窗紧闭的房间内有一台电冰箱正在运行,若敞开冰箱的大门就有一股凉气扑面,感到凉爽。于是有人就想通过敞开冰箱大门达到降低室内温度的目的,你认为这种想法可行吗? 解：按题意，以门窗禁闭的房间为分析对象，可看成绝热的闭口系统，与外界无热量交换，Q =0，如图3.1所示，当安置在系统内部的电冰箱运转时，将有电功输入系统，根据热力学规定：W <0，由热力学第一定律W U Q +?=可知， 0>?U ，即系统的内能增加，也就是房间内空气的内能增加。由于空气可视为理 想气体，其内能是温度的单值函数。内能增加温度也增加，可见此种想法不但不能达到降温目的，反而使室内温度有所升高。 若以电冰箱为系统进行分析，其工作原理如图3.1所示。耗功W 后连同从冰室内取出的冷量0Q 一同通过散热片排放到室内，使室内温度升高。
第五章热力学第一定律
第四章热力学第一定律 4－1 0.020Kg的氦气温度由升为，若在升温过程中：（1）体积保持不变；（2）压强保持不变；（3）不与外界交换热量，试分别求出气体内能的改 变，吸收的热量，外界对气体所作的功，设氦气可看作理想气体，且， 解：理想气体内能是温度的单值函数，一过程中气体温度的改变相同，所以内能的改变也相同，为： 热量和功因过程而异，分别求之如下： （1）等容过程： V=常量A＝0 由热力学第一定律， （2）等压过程： 由热力学第一定律， 负号表示气体对外作功， （3）绝热过程 Q＝0 由热力学第一定律 4－2分别通过下列过程把标准状态下的0.014Kg氮气压缩为原体积的一半；（1）等温过程；（2）绝热过程；（3）等压过程，试分别求出在这些过程中气体内能的改变，传递的热量和外界对气体所作的功，设氮气可看作理想气体，且 ，
解：把上述三过程分别表示在P-V图上， （1）等温过程 理想气体内能是温度的单值函数，过程中温度不变，故 由热一、 负号表示系统向外界放热 （2）绝热过程 由或 得 由热力学第一定律 另外，也可以由 及 先求得A
（3）等压过程，有 或 而 所以＝ ＝ ＝ 由热力学第一定律， 求之 也可以由 另外，由计算结果可见，等压压缩过程，外界作功，系统放热，内能减少，数量关系为，系统放的热等于其内能的减少和外界作的功。 4－3 在标准状态下的0.016Kg的氧气，分别经过下列过程从外界吸收了80cal 的热量。（1）若为等温过程，求终态体积。（2）若为等容过程，求终态压强。 （3）若为等压过程，求气体内能的变化。设氧气可看作理想气体，且 解：（1）等温过程
(完整word版)第二章热力学第一定律复习题
热力学第一定律 一、选择题 1、有理想气体，温度由T 1变到T 2，压力由P 1变到P 2，则：( ) a.T nC H m p ?=?,； b.T nC Q m p ?=,； c.T nC Q m V ?=,； d.T nC T nC W m V m p ?-?=,, 2、W Q U +=?，式中W 代表：( ) a.体积功； b.非体积功 c.体积功和非体积功的和； d.体积功和非体积功的差。 3、对W 的规定是：( ) a.环境对体系做功W 为正； b. 环境对体系做功W 为负 c. 体系对环境做功W 为正； d. W 总为正 4、焓的定义式是：( ) a.pV U H +=?； b. pV U H -= c. pV U H +=； d. pV U H ?+?=? 5、反应 H 2(g) + 1/2O 2(g) = H 2O(l) 的 θm r H ?是：( ) a.H 2O(l)的标准生成焓； b.H 2(g)的标准燃烧焓； c.既是H 2O(l)的标准生成焓又是H 2(g)的标准燃烧焓； d.以上三种说法都对。 6、理想气体的 ,,/p m V m C C ( ) a.大于1； b.小于1； c.等于1； d.以上三者皆有可能。 7、某化学反应的0=?p r C ，该化学反应的反应热：( ) a.不随温度而变； b.随温度升高而增大； c.随温度升高而减小； d.随温度降低而降低。 8、封闭物系 ( ) a.不与环境交换功； b.不与环境交换热；
c.不与环境交换物质； d.物系内物质种类不改变 9、用公式??+?=?T p dT C H T H 298)298()( 计算某反应在温度T 的反应焓变,要求：( ) a.反应恒容； b.T >298K ； c.△C P ≠0； d. 298～T 间反应物和产物无相变 10、气体标准态规定为 ( ) a.298.15K ，100KPa 状态； b.100KPa ，298.15K 纯理想气体状态； c.100KPa 纯理想气体状态； d.298.15K ，101.325KPa 理想气体状态。 11、一恒压反应体系，若产物与反应物的ΔC p >0,则此反应: ( ) (A)吸热 (B)放热 (C)无热效应 (D)吸放热不能肯定 12、关于热力学可逆过程,下面的说法中不正确的是( ) (A) 可逆过程不一定是循环过程 (B) 在等温可逆过程中,系统做功时,系统损失的能量最小 (C) 在等温可逆过程中,环境做功时,系统得到的功最小 (D) 可逆过程中的任何一个中间态都可从正逆两个方向到达 13、第一类永动机不能制造成功的原因是( ) (A) 能量不能创造也不能消灭 (B) 实际过程中功的损失无法避免 (C) 能量传递的形式只有热和功 (D) 热不能全部转换成功 14、与物质的生成热有关的下列表述中不正确的是( ) (A) 标准状态下单质的生成热都规定为零 (B) 化合物的生成热一定不为零 (C) 很多物质的生成热都不能用实验直接测量 (D) 通常所使用的物质的标准生成热数据实际上都是相对值 15． 热力学第一定律ΔU=Q+W 只适用于( ) (A) 单纯状态变化 (B) 相变化 (C) 化学变化 (D) 封闭物系的任何变化 16、在一个绝热的刚壁容器中，发生化学反应使系统的温度和压力都升高，则（B ）
热学(秦允豪编)习题解答第四章-热力学第一定律
普通物理学教程《热学》（秦允豪编） 习题解答 第四章 热力学第一定律 4.2.1 解： ?-=21V V PdV W C T = （1）()RT b v P =- b v RT P -= ???? ??---=--=?b v b v dv b v RT W i f v v f i ln （2） ??? ??-=v B RT Pv 1 ??? ??-=v B RT P 1 ???? ??-+-=??? ??--=? i f i f v v v v BRT v v RT dv v B RT W f i 11ln 1 4.2.2 应用（4.3）式 ?-=21V V PdV W 且 k PiV PV i ==γγ γγ-=V V P P i i 故有：f i f v v i i V Vi i i V V P dV V V P W γ γ γγγ----=-=? 111 () ()i i f f i f i i V P V P V V V P --=--=--111 111γγγγγ （应用了γγf f i i V P V P =） 4.4.2 （1） 2v a b v RT P --= ???+--=-=dv v a dv b v RT Pdv W 2 a V V b V b V RT ???? ??--???? ??---=121211ln （2）d v a cT u +-=2当C V =时， V V V dt du dT dQ C ??? ??=??? ??= ∴C C V = T C CdT Q T T ?==?21 4.4.3 水蒸气的凝结热即为定压状况下单位质量物质相变时吸收（或释放）的热量，在等压下此值即为比焓变化，即： ()kJ h m H l V 4.244459.1000.2545-=--=?-=?= （系统放热）
第二章 热力学第一定律
物理化学练习题 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 4、在一个绝热刚瓶中，发生一个放热的分子数增加的化学反应，那么：（） (A) Q > 0，W > 0，?U > 0 (B) Q = 0，W = 0，?U < 0 (C) Q = 0，W = 0，?U = 0 (D) Q < 0，W > 0，?U < 0 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的结论 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Δr H ，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 <ΔH 7、在标准状态下，反应C2H5OH（l）+3O2(g) →2CO2(g)+3H2O(g)的反应焓为Δr H mθ, ΔC p>0, 下 列说法中正确的是（） (A)Δr H mθ是C2H5OH（l）的标准摩尔燃烧焓 (B)Δr H mθ〈０ (C)Δr H mθ＝ΔrＵmθ (D)Δr H mθ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 (B)稳态单质的标准摩尔生成焓被定为零 (C)生成反应的温度必须是298.15K (D)生成反应中各物质所达到的压力必须是100KPa 9、在一个绝热钢瓶中，发生一个放热的分子数增加的化学反应，那么：（） (A) Q > 0，W > 0，?U > 0 (B)Q = 0，W = 0，?U < 0 (C) Q = 0，W = 0，?U = 0 (D) Q < 0，W > 0，?U < 0 10、非理想气体进行绝热自由膨胀时,下述答案中哪一个是错误的? ( ) (A) Q=0 (B) W=0 (C) ΔU=0 (D) ΔH=0 11、下列表示式中正确的是( ) (A)恒压过程ΔH=ΔU+pΔV (B)恒压过程ΔH=0 (C)恒压过程ΔH=ΔU+VΔp (D)恒容过程ΔH=0 12、理想气体等温反抗恒外压膨胀，则( ) (A)Q>W (B)Q
第一章热力学第一定律
第一章 热力学第一定律 一、选择题 1．下述说法中，哪一种正确（ ） (A)热容C 不是状态函数； (B)热容C 与途径无关； (C)恒压热容C p 不是状态函数；(D)恒容热容C V 不是状态函数。 2．对于内能是体系状态的单值函数概念，错误理解是（ ） (A) 体系处于一定的状态，具有一定的内能； (B) 对应于某一状态，内能只能有一数值不能有两个以上的数值； (C) 状态发生变化，内能也一定跟着变化； (D) 对应于一个内能值，可以有多个状态。 3．某高压容器中盛有可能的气体是O 2 ,Ar, CO 2, NH 3中的一种，在298K 时由5dm3绝热可逆膨胀到6dm3，温度降低21K ，则容器中的气体（ ） (A) O 2 (B) Ar (C) CO 2 (D) NH 3 4．戊烷的标准摩尔燃烧焓为-3520kJ·mol -1，CO 2(g)和H 2O(l)标准摩尔生成焓分别为-395 kJ·mol -1和-286 kJ·mol -1，则戊烷的标准摩尔生成焓为（ ） (A) 2839 kJ·mol -1 (B) -2839 kJ·mol -1 (C) 171 kJ·mol -1 (D) -171 kJ·mol -1 5．已知反应)()(2 1)(222g O H g O g H =+的标准摩尔反应焓为)(T H m r θ ?，下列说法中不正确的是（ ）。 (A). )(T H m r θ?是H 2O(g)的标准摩尔生成焓 (B). )(T H m r θ ?是H 2O(g)的标准摩尔燃烧焓 (C). )(T H m r θ?是负值 (D). )(T H m r θ?与反应的θ m r U ?数值相等 6．在指定的条件下与物质数量无关的一组物理量是（ ） (A) T , P, n (B) U m , C p, C V (C) ΔH, ΔU, Δξ (D) V m , ΔH f,m (B), ΔH c,m (B) 7．实际气体的节流膨胀过程中，下列那一组的描述是正确的（ ） (A) Q=0 ΔH=0 ΔP< 0 ΔT≠0 (B) Q=0 ΔH<0 ΔP> 0 ΔT>0 (C) Q>0 ΔH=0 ΔP< 0 ΔT<0 (D) Q<0 ΔH=0 ΔP< 0 ΔT≠0 8．已知反应 H 2(g) + 1/2O 2(g) →H 2O(l)的热效应为ΔH ，下面说法中不正确的是（ ） (A) ΔH 是H 2O(l)的生成热 (B) ΔH 是H 2(g)的燃烧热 (C) ΔH 与反应 的ΔU 的数量不等 (D) ΔH 与ΔH θ数值相等 9．为判断某气体能否液化，需考察在该条件下的（ ） (A) μJ-T > 0 (B) μJ-T < 0 (C) μJ-T = 0 (D) 不必考虑μJ-T 的数值
第1章热力学第一定律
一、选择题 1.体系的下列各组物理量中都是状态函数的是： C A ．T ，p ，V ，Q ； B ．m ，V m ， C p ，?V ；C ．T ，p ，V ，n ； D ．T ，p ，U ，W 。 2.对实际气体的节流膨胀过程有:A A ．ΔH =0 B.ΔU =0 C.ΔH >0 D.ΔU <0 3.对于理想气体，下列关系中哪个是不正确的？ ？A A.0=??? ????V T U B. 0=??? ????T V U C. 0=??? ????T P H D. 0=??? ????T P U 4.在一个绝热的刚壁容器中，发生一个化学反应，使体系的温度从T 1升高到T 2，压力从P 1升高到P 2，则:D A. Q >0,W>0, ?U >0 B. Q >0,W=0, ?U >0 C. Q =0,W>0, ?U <0 D. Q =0,W=0, ?U =0 5.理想气体在常温恒定外压p ?下从10dm 3膨胀到17dm 3, 同时吸热235J 。计算此气体的 ?U ： D A. 485J B. -482J C. 474J D. -474J 6. 对于热力学能是体系状态的单值函数概念，错误理解是：D*C A. 体系处于一定的状态，具有一定的热力学能 B. 对应于某一状态，热力学能只能有一数值不能有两个以上的数值 C. 状态发生变化，热力学能也一定跟着变化 D. 对应于一个热力学能值，可以有多个状态 7.戊烷的燃烧热是-3530kJ.mol -1，CO 2(g)和H 2O(l)的生成焓分别是-396kJ.mol -1和-288kJ.mol -1，则戊烷的生成焓是(D )kJ.mol -1: A ．171 B ．-171 C ．178 D ．-178 8.1mol 单原子理想气体，在300K 时绝热压缩到500K ，则其焓变?H 约为：A A ．4157J B ．596J C ．1255J D ．994J 9.下述说法中，哪一种不正确： B*A A ．焓是体系能与环境进行交换的能量 ； B. 焓是人为定义的一种具有能量量纲的热力学量 ；
(完整word版)第 二 章 热力学第一定律练习题及解答
第 二 章 热力学第一定律 一、思考题 1. 判断下列说法是否正确，并简述判断的依据 （1）状态给定后，状态函数就有定值，状态函数固定后，状态也就固定了。 答：是对的。因为状态函数是状态的单值函数。 （2）状态改变后，状态函数一定都改变。 答：是错的。因为只要有一个状态函数变了，状态也就变了，但并不是所有的状态函数都得变。 （3）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? 这种说法对吗？ 答：是错的。?U ，?H 本身不是状态函数，仅是状态函数的变量，只有在特定条件下与Q V ，Q p 的数值相等，所以Q V ，Q p 不是状态函数。 （4）根据热力学第一定律，因为能量不会无中生有，所以一个系统如要对外做功，必须从外界吸收热量。 答：是错的。根据热力学第一定律U Q W ?=+，它不仅说明热力学能（ΔU ）、热（Q ）和功（W ）之间可以转化，有表述了它们转化是的定量关系，即能量守恒定律。所以功的转化形式不仅有热，也可转化为热力学能系。 （5）在等压下，用机械搅拌某绝热容器中的液体，是液体的温度上升，这时ΔH=Q p =0 答：是错的。这虽然是一个等压过程，而此过程存在机械功，即W f ≠0，所以ΔH≠Q p 。 （6）某一化学反应在烧杯中进行，热效应为Q 1，焓变为ΔH 1。如将化学反应安排成反应相同的可逆电池，使化学反应和电池反应的始态和终态形同，这时热效应为Q 2，焓变为ΔH 2，则ΔH 1=ΔH 2。 答：是对的。Q 是非状态函数，由于经过的途径不同，则Q 值不同，焓（H ）是状态函数，只要始终态相同，不考虑所经过的过程，则两焓变值?H 1和?H 2相等。 2 . 回答下列问题，并说明原因 （1）可逆热机的效率最高，在其它条件相同的前提下，用可逆热机去牵引货车，能否使火车的速度加快？ 答？不能。热机效率h Q W -=η是指从高温热源所吸收的热最大的转换成对环境所做的功。