热力学第一定律习题

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． 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。

3． 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。 4．一定量的理想气体，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。 5．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。

6．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。

7．因Q P = ΔH ，Q V = ΔU ，所以Q P 与Q V 都是状态函数。 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．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。

10．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。

11．1mol ，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 。

12．1mol 水在l01.325kPa 下由25℃升温至120℃，其ΔH = ∑C P ,m d T 。

13．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。

14．因Q p = ΔH ，Q V = ΔU ，所以Q p - Q V = ΔH - ΔU = Δ(p V) = -W 。

15．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。 16．一个系统经历了一个无限小的过程，则此过程是可逆过程。

17．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。 18．若一个过程是可逆过程，则该过程中的每一步都是可逆的。

19．1mol 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

。

20．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。 21．(?U /?V )T = 0 的气体一定是理想气体。

22．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。

23．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，那么该温度下稳定态单质的热力学能的规定值也为零。

24．已知CO 2在298.15K 时的Θ

?m f H 和0℃到1000℃的热容C p,m 则CO 2在1000K 时的标准摩尔生成焓为()()dT C K H K H K

K

m p m f m f ?

+

?=?Θ

Θ

100015.298,15.2981000 (1000K) 。

25．一定量的理想气体由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。

26．当系统向环境传热(Q < 0)时，系统的热力学能一定减少。

27．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。 28．对于同一始态出发的理想气体的绝热变化过程，W R = ΔU = n C V,m ΔT ， W I = ΔU = n C V,m ΔT ，所以 W R = W I

二 . 选择题：

1. 恒容下，一定量的理想气体，当温度升高时内能将 ( ) (A) 降低 (B) 增加 (C) 不变 (D) 增加、减少不能确定

2. 在一刚性的绝热箱中，隔板两边均充满空气，(视为理想气体)，只是两边压力不等，

已知P右< P左，则将隔板抽去后应有( )

(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. 有一容器四壁导热，上部有一可移动的活塞，在该容器中同时放入锌块和盐酸，

发生化学反应后活塞将上移一定距离，若以锌和盐酸为体系则( )

(A) Q < 0 , W = 0 , △rU < 0 (B) Q = 0 , W > 0 , △rU < 0

(C) Q < 0 , W > 0 , △rU = 0 (D) Q < 0 , W < 0 , △rU < 0

4. 苯在一个刚性的绝热容器中燃烧，

则C6H6(l) + (15/2)O2(g) = 6CO2+ 3H2O(g) ( )

(A) △U = 0 , △H < 0 , Q = 0 (B) △U = 0 , △H > 0 , W = 0

(C) Q = 0 , △U = 0 , △H = 0 (D) Q = 0 , △U ≠ 0 , △H ≠ 0

5. 1mol，373K，标准压力下的水经下列二个不同过程达到373K，标准压力下的水气，

(1) 等温等压可逆蒸发(2) 真空蒸发，这二个过程中功和热的关系为( )

(A) W1< W2Q1> Q2(B) W1< W2Q1< Q2

(C) W1= W2Q1= Q2(D) W1> W2Q1< Q2

6. 有一高压钢筒，打开活塞后气体喷出筒外，当筒内压力与筒外相等时关闭活塞，

此时筒内温度将( )

(A) 不变(B) 升高(C) 降低(D) 无法判定

7. 封闭体系从A 态变B 态，可以沿两条等温途径: （甲）可逆途径（乙）不可逆途径

则下列关系式⑴△U可逆> △U不可逆⑵W可逆< W不可逆

⑶Q可逆> Q不可逆⑷( Q可逆+ W可逆) > ( Q不可逆+ W不可逆)

正确的是( )

(A) (1),(2) (B) (2),(3) (C) (3),(4) (D) (1),(4)

８. 化学反应在只做体积功的等温等压条件下，若从反应物开始进行反应，则此反应

(A) 是热力学可逆过程(B) 是热力学不可逆过程

(C) 是否可逆不能确定(D) 是不能进行的过程

9. 1mol 单原子理想气体从298K，202.65kPa 经历①等温②绝热③等压三条途径可逆膨胀使体积增加到原来的 2 倍，所作的功分别为W1,W2,W3，三者的关系是

( )

(A) W1> W2> W3(B) W2> W1> W3

(C) W3> W2> W1(D) W3> W1> W2

10. 凡是在孤立体系中进行的变化，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、小于或等于零不确定

11. 对于下列的四种表述

(1) 因为△H = Q p，所以只有等压过程才有△H

(2) 因为△H = Q p，所以Q p也具有状态函数的性质

(3) 公式△H = Q p只适用于封闭体系

(4) 对于封闭体系经历一个不作其它功的等压过程，其热量只决定于体系的始态和终态

上述诸结论中正确的是：( )

(A) (1) (4) (B) (3) (4) (C) (2) (3) (D) (1) (2)

12. △H = Q p此式适用于下列那个过程( )

(A) 理想气体从1013250 Pa 反抗恒定的101325 Pa膨胀到101325Pa

(B) 0℃ ,101325 Pa下冰融化成水

(C) 电解CuSO4水溶液

(D) 气体从(298K,101325 Pa) 可逆变化到(373K,10132.5 Pa)

13. 理想气体从同一始态(P1,V1) 出发，经等温可逆压缩或绝热可逆压缩，使其终态均达到体积为V2，此二过程做的功的绝对值应是：( )

(A) 恒温功大于绝热功(B) 恒温功等于绝热功

(C) 恒温功小于绝热功(D) 无法确定关系

14. 下列诸过程可应用公式dU = ( C p- nR )dT 进行计算的是：( )

(A) 实际气体等压可逆冷却(B) 恒容搅拌某液体以升高温度

(C) 理想气体绝热可逆膨胀(D) 量热弹中的燃烧过程

15. 1mol 理想气体经历可逆绝热过程，功的计算式有下列几种，

其中哪一个是错误的( )

(A) C v(T1- T2) (B) C p(T2-T1)

(C) (P1V1- P2V2)/(r-1) (D) R(T1-T2)/(r-1)

16. 对于理想气体下述结论中正确的是( )

(A) (?H/?T)v= 0 (?H/?V)T= 0 (B) (?H/?T)p = 0 (?H/?P)T= 0

(C) (?H/?T)p= 0 (?H/?V)T= 0 (D) (?H/?V)T= 0 (?H/?P)T= 0

17. 1mol 单原子理想气体，从273K，202.65 kPa 经PT = 常数的可逆途径压缩到405.3 kPa的终态，该气体的△U 为( )

(A) 1702 J (B) -406.8 J (C) 406.8 J (D) -1702 J

18.对于一定量的理想气体，下列过程不可能发生的是：( )

(A) 恒温下绝热膨胀(B) 恒压下绝热膨胀

(C) 吸热而温度不变(D) 吸热，同时体积又缩小

19. 理想气体经历绝热不可逆过程从状态1 (P1,V1,T1)变化到状态2 (P2,V2,T2)，所做的功为( )

(A) P2V2-P1V1(B) P2(V2-V1)

(C) [P2V2γ/(1-γ)](1/V2γ-1)- (1/ V1γ-1) (D) (P2V2-P1V1)/(1-γ)

20. 反应(1) C a CO3(s) → C a O (s) + CO2(g)；△r H m= 179.5 kJ.mol-1

反应(2) C2H2(g) + H2O (l) → CH3CHO (g)；△r H m= -107.2 kJ.mol-1

反应(3) C2H4(g) + H2O (l) → C2H5OH (l)；△r H m= -44.08 kJ.mol-1

反应(4) CS2(l) + 3O2(g) → CO2(g) + 2SO2(g)；△r H m= -897.6 kJ.mol-1

其中热效应│Q p│>│Q v│ 的反应是( )

(A) (1),(4) (B) (1),(2) (C) (1),(3) (D) (4),(3)

21. 当以5mol H2气与4mol Cl2气混合，最后生成2mol HCl 气。若以下式为基本单元，则反应进度ξ应是：

H2(g) + Cl2(g) → 2HCl(g)

(A) 1 mol (B) 2 mol (C) 4 mol (D) 5 mol

三. 填空题：

1. 对于任何宏观物质，其焓H 一定_______ 内能U，(填上＞、＜、＝) 因为

_________；对于等温理想气体反应，分子数增多的△H 一定_________ △U，因为

____________ 。

2. 选择“＞”，“＜”，“＝”中的一个填入下列空格：

理想气体恒温可逆压缩△U ______ 0，△H ______ 0

3. 实际气体符合理想气体行为的条件是在__________________ 温度时，该气体的

[? (PV)/ ?P]T , P→0 的值应等于________________ 。

4. 在横线上填上＞、＜、＝或？（？代表不能确定）

氢气和氯气在绝热刚性容器中反应，则

(A) W ____ 0 (B) △U ____ 0 (C) △H ____ 0 (D) △H ____ Q

5. 在一绝热刚性容器中进行某一化学反应，该体系的内能变化为______ ，焓变化

为_______ 。

6. 300K 时将2mol Zn 片溶于过量的稀硫酸中，若反应在敞口容器中进行时放热Q p，在封闭刚性容器中进行时放热Q v，则Q v- Q p= _______ J。

7. 已知反应2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l) 在298K 时恒容反应热Q v= -564 kJ.mol-1，则H2 (g) 在298K 时标准摩尔燃烧焓:△c H m= _______ kJ.mol-1。

8. 300K 时0.125 mol 正庚烷（液体）在弹式量热计中完全燃烧，放热602kJ，

反应C7H16(l) + 11O2 (g) = 7CO2 (g) + 8H2 O(l) 的△r U m= _____________，

△r H m = _____________ 。(RT ≈ 2.5 kJ)

9. 当一个化学反应的____________ 等于零时，该反应的热效应就不受温度影响。

10. 从统计热力学观点看，功的微观本质是_________________________________ 。

热的微观本质是_________________________________ 。

四. 问答题：

1.一个爆炸反应体系应看作是绝热体系还是孤立体系？

2.凡是体系的温度有变化，则体系一定有吸热或放热现象。凡是温度不变，则体系就没有

吸热放热现象。两结论对吗?

3.有人说，因为△U = Q v，而内能是个状态函数，所以虽然Q 不是状态函数，但Q v是

个状态函数，此话对吗？请阐明理由。

4.在盛水槽中放入一个盛水的封闭试管，加热盛水槽中的水（做为环境），使其达到沸点，

试问试管中的水（体系）会不会沸腾，为什么？

5.有人认为封闭体系“不作功也不吸热的过程△U = 0，因而体系的状态未发生变化”，请

对此加以评论并举例说明。

6.热力学的不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程。此话对吗？

7.理想气体向真空绝热膨胀dU = 0，dT = 0，而实际气体的节流膨胀过程dH = 0，dT ≠

0。上述二结论对吗?

8.有人认为孤立体系状态改变时，内能是守恒量，而焓不是守恒量，请对此加以评论并举

例说明。

9.关系式PVγ= 常数，适用于理想气体的绝热过程。此话对吗？

10. 一个外有绝热层的橡皮球内充101325Pa 的理想气体，突然投入真空中球体积增

加一倍。指出该过程中Q、W、△U 和△H 的值（用正、负号表示）

五. 计算题:

1. 已知氢的C p,m= {29.07 - 0.836 10-3(T/K) + 20.1×10-7(T/K)2 J.K-1.mol-1

(1) 求恒压下1mol 氢的温度从300K 上升到1000K 时需要多少热量？

(2) 若在恒容下需要多少热量？

(3) 求在这个温度范围内氢的平均恒压摩尔热容。

2. 有一绝热真空钢瓶体积为V0 ，从输气管向它充空气（空气可视为理想气体），输气管中气体的压力为P0 ，温度为T0 ，由于气体量很大，且不断提供气体，所以在充气时输入气管中的气体的压力、温度保持不变，当钢瓶中气体压力为P0 时，问钢瓶中气体温度为多少？

3. 1mol 单原子理想气体，初始状态为25℃，101325 Pa 经历△U = 0 的可逆变化后，体积为初始状态的2 倍。请计算Q,W 和△H

4. 298K 时，5×10-3m3的理想气体绝热可逆膨胀到6?10-3 m3，这时温度为278K。试求该气体的C v,m和C p,m 。

5. 1mol N2气在300K，及标准压力下被等温压缩到500?PΘ计算△H 值，已知气体常数a0 = 135.8 kPa.dm

6.mol-2，b0 = 0.039 dm3.mol-1，焦尔－汤姆逊系数μJ-T = [(2a0 /RT) - b0 ]/C p,m ,

C p,m = 20.92 J.K -1.mol-1

6. 称取0.727克的D-核糖C4H9O4CHO 放在一量热计中，用过量的O2燃烧，量热计的温度由298K 升高0.910K，用同一仪器再做一次实验，使0.858克苯甲酸燃烧，升温1.940K，计算该D-核糖的摩尔燃烧内能、摩尔燃烧焓，及D-核糖的摩尔生成焓。已知:苯甲酸的摩尔燃烧内能△c U m为－3251 kJ.mol-1，液态水和CO2(g)的摩尔生成焓分别为-285.8 kJ.mol-1和-393.5 kJ.mol-1。

7. 某炸弹内盛有1mol CO 和0.5mol O2，估计完全燃烧后的最高温度和压力各为多少。设起始温度T1= 300K，压力P1= 101.325 kPa。300K 时反应：

CO(g) + (1/2)O2(g) = CO2(g)

的Q v= -281.58kJ，CO2的C v,m /(J.K-1.mol-1) = 20.96 + 0.0293(T/K)，并假定高温气体服从理想气体行为。

六.证明题：

1. 单原子理想气体的内能为(3/2)nRT + C (C 为常数)，请由此导出理想气体的(?U/?V)T 和(?H/?V)T 。

2.证明对理想气体有：(?C v /?V)T = 0 ；(?C p /?P)T= 0

3.证明范德华气体(P + a/V m2)(V m-b) = RT 的焦耳系数(?T/?V)U = - a/V m2 C v,m

4. 1mol 双原子理想气体，沿热容C = R (气体常数)途径可逆加热，请推导此过程的过程方程式。

5.某气体状态方程式为PV m= RT +аP （а为正数）证明该气体经节流膨胀后温度必然上升。

热力学第一定律习题参考答案

一、判断题解答：

1．第一句话对，第二句话错，如理想气体的等温过程ΔU = 0，ΔH = 0。

2．错，均相系统的V才与总物质的量成正比。

3．错，两个独立变数可确定系统的状态只对组成一定的均相封闭系统才成立。

4．错，理想气体的U = f(T)，U与T不是独立变量。

5．错，绝热压缩温度升高；理想气体恒温可逆膨胀，吸热。

6．第一个结论正确，第二个结论错。

7．错，Q V、Q p是状态变化的量、不是由状态决定的量。

8．错，(1)未说明该过程的W '是否为零；(2)若W ' = 0，该过程的热也只等于系统的焓变。9．对。

10．错，这不是理想气体的单纯pVT 变化。

11．错，该过程的p环= 0，不是恒压过程。

12．错，在升温过程中有相变化。

13．错，H = f(T,p)只对组成不变的均相封闭系统成立。

14．错，Δ(pV)是状态函数的增量，与途径无关，也不等于功。

15．错，环境并没有复原。

16．错，无限小过程不是可逆过程的充分条件。

17．错，若有外摩擦力(广义)存在，则不可逆。

18．对。

19．对，。

20．错，一般的非理想气体的热力学能不仅只是温度的函数。

21．错，该条件对服从pV m = RT + bp的气体也成立。

22．错，(?U/?V)p≠(?U/?V)T。

23．错，U = H - pV。

24．错，标准生成焓没有规定温度的值。

25．错，该过程不是可逆过程。

26．错，理想气体等温可逆压缩时向环境传热温度不变。

27．错，机械搅拌时W ’≠0 ；

28．错，两个过程的ΔT不同。

二. 选择题

1.[答] (B)

2.[答](A) 因为整个刚性绝热容器为体系, 与环境无功和热的传递。

3. [答(D)

4. [答](B)

5.[答](A)

6.[答](C)

7.[答](B)

8.[答](B) 9.[答](D) 10.[答](D) 11.[答](B) 12.[答](B)

13.[答](C) 14.[答](C) 15.[答](B) 16.[答](D)

17.[答](D)△U=Cv △T=(3/2)R{(P1T1/P2)-T1 18.[答](B)

19.[答](D) 20.[答](C) 21.[答](A)

三. 填空题

1. [答] 一定大于(因为H = U + PV)；一定大于；因为△H = △U + (△n)RT，

而△n为正。

2. [答] △U = 0 △H = 0

3. [答] 波义耳(Boyle's) 零

4. [答] (A) = (b) = (c) > (d) >

5. [答] 0；P2V2- P1V1

6. [答] Q v- Q p = △nRT = -4988 J

7. [答] △r H m = Q p= Q v + △nRT

△c H m = (1/2)△r H m= -285.7 kJ.mol-1

8. [答] △r U m = -4816 kJ.mol-1△r H m = -4826 kJ.mol-1

9. [答] △C p= (∑C P,B)(生成物) - (∑C P,B)(反应物)

10. [答] 改变分子的能级；改变在分子能级上分布的分子数

四. 问答题：

1. [答] 只能看作绝热体系

2. [答] 前句不对。(例：绝热膨胀，温度有变化但不吸热)

后句也不对。(例：相变过程，温度可以不变，但有热量变化)

3. [答] 错。因为：

(1) Q V为恒容条件下传递的能量，总是与过程伴随着的物理量。

(2) 当存在非体积功时，△U = Q V- W f，△U≠Q V

4. [答] 不会沸腾。因为体系与环境间无温差。

5. [答] 封闭体系不作功也不吸热的过程△U = 0，这是正确的，体系的状态未发生变化是不正确的。例如，在绝热钢瓶内由H2(g) 和O2(g) 反应生成水便是。

6. [答] 错

7. [答] 对

8. [答] Q = W = 0 ∴△U = 0 内能是守恒量

△H = △U + △(PV) = △(PV) ≠ 0 焓不是守恒量

例如：在绝热钢瓶内由H2 (g) 和O2 (g) 反应生成水。

9. [答] 错。应是理想气体的可逆绝热过程

10. [答] Q = 0 W = 0 △U = 0 △H = 0

五. 计算题

1. [答] (1) Q P = △H = 21T T C p,dT = 20620 J.mol-1

(2) Q V= △U = △H - R△T = 14800 J.mol-1

(3) C P,m= △H/(T2- T1) = 29.45 J.K-1.mol-1

2. [答] 设进入钢瓶中n mol 空气为体系始态P0 T0 V 终态P0 T V 均视为理想气体

W = -P0 V0 = -nRT0 △U = -W

NC V,m(T - T ) = nRT C P,m = C V,m+ R C P,m /C V,m= γ

T = (C P,m / C V,m )Χ T =γT

3. [答] △U = 0 ∴△T = 0 W = nRT ln(V2/V1)=1718 J Q = W = 1718 J △H = 0

4.[答](T2 /T1) = (V2/V1)1-γln(T2/T1) = (γ-1)ln(V1/V2) γ= 1.381

C P,m= Rγ/(γ-1) = 30.1 J.K-1.mol-1C V,m = C P,m- R = 21.8 J.K-1.mol-1

5.[答] μJ-T = (?T/?P)H= -(1/C P)( ?H/?P)T= n[(2a0 /RT – b0 )]/C P

△H =?21T T(? H/?P)T dP= -n[(2a0 /RT – b0 )(P2- P1) = -3534 J

6.[答] △C U m（苯甲酸）= Q V = -3251 kJ.mol-1

量热计热容C V = Q V /[△T . n(苯甲酸)] = -11.78 kJ.K-1

C4H9O4CHO(s) + 5O2(g) ─→ 5CO2(g) + 5H2O(l)

△r U m(D) = C V△T/n D = -2212 kJ.mol-1

△r H m(D) = △r U m(D) + △νRT = -2212 kJ.mol-1

△f H m(D) = 5△f H m(CO2) + 5△f H m(H2O) - △r H m(D)= -1184 kJ.mol-1

7.[答] 最高温度为T m ，则?21T T(20.96 + 0.0293(T/K)(J/K) dT = 281580 J

(式中, 积分限T1= 300K, T2= T m )

T m = 3785 K 最终压力P2 = n2 RT m /V2 = 852.3 kPa

六. 证明题：

1. [答] (?U/?V)T = [?[(3/2)nRT + C]/ ?V] T = 0

H = U + PV = U + nRT

(?H/?V)T= (?U/?V) T+ [?(nRT)/ ?V] T = 0

2. [答] 对理想气体U = f(T) PV = nRT ∴ (?U/?V) T= 0 , (?H/?P) T= 0

(?C V/?V) T = [?(?U/?T) V /?V] T = [?(?U/?V) T /?T] V= 0

(?Cг/?P) T = [?(?H/?T)г/?P] T= [?(?H/?P) T /?T]P

= {?[(?U/?P) T+ (?(PV)/ ?P) T] / ?T}P = 0

3. [答] (?T/?V m)u×(?U m/?T)V×(?V m/?U m) T = -1

(?T/?V m)u = (-1/C V,m)[RT/(V m - b) - RT/(V m- b) +a /V m2]

= -a /(C V, m V m2)

4. [答] C = δQ/dT, δW = (nRT/V) dV

dU = δQ - δW , C V dT = CdT - PdV 积分

[R – C V,m ] lnT + 常数= RlnV T3/2 V =常数或T5/2P-1= 常数

P3/2 V5/2 = 常数P3V5 = 常数

5.[答] μ = (?T/?P)H = -(1/C P )( ?H/?P)T = -(1/C P )[V-T(?V/?T)P ]

V = (RT/P) + a (?V/?T)P = R/P

μ = (?T/?P)H = -(1/C P )[V-(RT/P)]= -(1/C P )[RT/P + a - RT/P]= -a /C P< 0

即节流膨胀后dP < 0，dT > 0 温度必上升

热力学第一定律练习题及答案参考

热力学第一定律练习题及答案参考 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，1112 2 。 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。

物化,第1章 热力学第一定律---补充练习题

第二章 热力学第一定律 (一) 填空题 1. 在一绝热容器中盛有水，将一电阻丝浸入其中，接上电源一段时间（见下左图）当选择 不同系统时,讨论Q 和W 的值大于零、小于零还是等于零。 系统 电源 电阻丝 水 电源+电阻丝 水+ 电阻丝 水+电阻丝+电源 Q W U 参考答案 2. 298K 时，反应CH 3CHO(g) = CH 4(g) + CO(g)的反应热 r H m 0 = mol -1，若反应恒压的热容r C p,m = Jmol -1K -1，则在温度为 时，反应热将为零。（设：r C p,m 与温度无关）。 3. 对理想气体的纯PVT 变化，公式dU=nC V,m dT 适用于 过程；而真实气体 的纯PVT 变化，公式dU=nC V,m dT 适用于 过程。 4. 物理量Q 、W 、U 、H 、V 、T 、p 属于状态函数的有 ；属于途 径函数的有 。状态函数中属于强度性质 的 ；属于容量性质的有 。 5. 已知反应 C(S)+O 2CO 2 r H m 0＜0 若该反应在恒容、绝热条件下进行，则ΔU 于 零、ΔT 于零、ΔH 于零；若该反应在恒容、恒温条件下进行,则ΔU 于零、 ΔT 于零、ΔH 于零。（O 2、CO 2可按理想气体处理） 6. 理想气体绝热向真空膨胀过程，下列变量ΔT 、ΔV 、ΔP 、W 、Q 、ΔU 、ΔH 中等于零的 有： 。 7. 1mol 理想气体从相同的始态(p 1、T 1、V 1)，分别经过绝热可逆膨胀至终态(p 2、T 2、V 2)和经绝 热不可逆膨胀至终态('2'22V T p 、、)则’‘，2222 V V T T (填大于、小于或等 于)。 8. 某化学在恒压、绝热只做膨胀功的条件下进行，系统温度由T 1升高至T 2，则此过程ΔH 零，如果这一反应在恒温（T 1）恒压和只做膨胀功的条件下进行，则其ΔH 于零。 9．范德华气体在压力不太大时，有b RT a V T V T m p m -=-??2)(且定压摩尔热容为C P,m 、则此气体的焦——汤系数μJ-T = ，此气体节流膨胀后ΔH 0。 10． 1mol 单原子理想气体（C V,m =）经一不可逆变化，ΔH =，则温度变化为ΔT = ，内能变化为ΔU = 。 11. 已知298K 时H 20(l)、H 20(g)和C02(g)的标准摩尔生成焓分别为、 –和mol -1，那么C(石墨)、H 2 (g)、02(g)、H 20(l)、H 20(g)和C02(g)的标准摩尔燃烧焓分别 为 。 系统 电源 电阻丝 水 电源+电阻丝 水+ 电阻丝 水+电阻丝+电源 Q = < > < = = W < > = = > = U < > > < > =

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。

热力学第一定律习题集

第一章 热力学第一定律 1. 一隔板将一刚性绝热容器分为左右两侧，左室气体的压力大于右室气体的压力。现将隔板抽去，左右气体的压力达到平衡。若以全部气体作为体系，则ΔU 、Q 、W 为正为负或为零 解：以全部气体为系统，经过指定的过程，系统既没有对外做功，也无热量传递。所以ΔU 、Q 、W 均为零。 2. 若一封闭体系从某一始态变化到某一终态。 （1）Q 、W 、Q +W 、ΔU 是否已完全确定； 答：ΔU ＝Q +W 能够完全确定，因内能为状态函数，只与系统的始态和终态有关。Q 、W 不能完全确定，因它们是与过程有关的函数。 （2）若在绝热条件下，使系统从某一始态变化到某一终态，则（1）中的各量是否已完全确定，为什么！ 答：Q 、W 、Q +W 、ΔU 均完全确定，因绝热条件下Q ＝0，ΔU ＝Q +W ＝W . 习题 1.计算下述两个过程的相关热力学函数。 （1）若某系统从环境接受了160kJ 的功，热力学能增加了200kJ ，则系统将吸收或是放出了多少热量 （2）如果某系统在膨胀过程中对环境作了100kJ 的功，同时系统吸收了260kJ 的热，则系统热力学能变化为多少 解析：（1）W ＝160kJ, ΔU = 200kJ,根据热力学第一定律： ΔU ＝Q ＋W 得：Q ＝200-160＝40 kJ （2）W ＝－100kJ ，Q ＝260 kJ ΔU ＝Q ＋W ＝260-100＝160 kJ 2.试证明1mol 理想气体在等压下升温1K 时，气体与环境交换的功等于摩尔气体常数R. 解： 2111W p p p p n mol T T K W R =-==-==-21 21外外外nRT nRT （V -V ）=-（-） p p 3. 已知冰和水的密度分别为×103 kg/m 3和×103 kg/m 3，现有1mol 的水发生如下变化：（1）在100℃、下蒸发为水蒸气，且水蒸气可视为理想气体；

第一章热力学第一定律练习题(包括答案)备课讲稿

第一章热力学第一定律练习题(包括答案)

1．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。 2．体系的下列各组物理量中都是状态函数的是： (A) T，p，V，Q ； (B) P，V m，C p，W； (C) T，p，V，H； (D) T，p，U，W。 3．x为状态函数，下列表述中不正确的是： (A) d x为全微分；(B) 当状态确定，x的值确定； (C) ?x= ∫d x的积分与路经无关，只与始终态有关； (D) 当体系状态变化，x值一定变化。 4．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。 5．理想气体向真空膨胀，当一部分气体进入真空容器后，余下的气体继续膨胀所做的体积功： (A) W> 0 ； (B) W = 0 ； (C) W < 0 ； (D) 无法计算。 6．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 。 7．对于封闭体系来说，当过程的始态与终态确定后，下列各项中哪一个无确定值： (A) Q； (B) Q + W ； (C) W (当Q = 0 时) ； (D) Q (当W = 0 时) 。 8．下述说法中，哪一种不正确： (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； (C) 焓是体系状态函数； (D) 焓只有在某些特定条件下，才与体系吸热相等。 9．在等压下，进行一个反应A + B→C，若已知热效应?r H m > 0，则该反应一定是： (A) 吸热反应；(B) 放热反应； (C) 温度升高；(D) 无法确定。 10．一定量的单原子理想气体，从 A 态变化到 B 态，变化过程不知道，但若 A 态 与 B 态两点的压强、体积和温度都已确定，那就可以求出： (A) 气体膨胀所做的功； (B) 气体内能的变化； (C) 气体分子的质量；(D) 热容的大小。 11．某高压容器中盛有的气体可能是O2、Ar、CO2、NH3中一种，在298K时由5dm3绝热可逆膨胀到6dm3，温度降低21K，则容器中的气体是： (A) O2 ；(B) CO2 ；(C) NH3 ；(D)Ar。 12．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。 13．热力学第一定律仅适用于什么途径： (A) 封闭体系的任何途径； (B)封闭体系的可逆途径； (C) 封闭体系的不可逆途径；(D) 任何体系的任何途径。 14．如图所示，Q A→B→C =a (J)、W A→B→C = b (J)、Q C→A = c (J) ，那么W A→C等于多少： (A) a- b + c ；(B) -(a + b + c) ； (C) a + b - c ； (D) a+ b + c 。 15．如图所示，理想气体由状态1变化到状态2，则该过程的： (A) T2 < T1，W < 0，Q < 0 ； (B) T2 > T1，W < 0，Q > 0 ； (C) T2 < T1，W > 0，Q < 0 ； (D) T2 > T1，W > 0，Q > 0 。 16．非理想气体的节流膨胀过程中，下列哪一种描述是正确的： (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 。 17．一种实际气体，其状态为pV m = RT + αp(α < 0)，该气体经节流膨胀后：

热力学第一定律练习题

第2章 《热力学第一定律》练习题 一、思考题 1. 理想气体的绝热可逆和绝热不可逆过程的功，都可用公式V W C T =?计算，那两种过程所做的功是否一样 2. 在相同的温度和压力下，一定量氢气和氧气从四种不同的途径生成水：(1)氢气在氧气中燃烧，(2)爆鸣反应， (3)氢氧热爆炸，(4)氢氧燃料电池。在所有反应过程中，保持反应方程式的始态和终态都相同，请问这四种变化途径的热力学能和焓的变化值是否相同 3. 在298 K ， kPa 压力下，一杯水蒸发为同温、同压的气是一个不可逆过程，试将它设计成可逆过程。 二、填空题 1. 封闭系统由某一始态出发，经历一循环过程，此过程的_____U ?=；_____H ?=；Q 与W 的关系是______________________，但Q 与W 的数值________________________，因为_________________________。 2. 状态函数在数学上的主要特征是________________________________。 3. 系统的宏观性质可分为___________________________________，凡与系统物质的量成正比的物理量均称为___________________________。 4. 在300K 的常压下，2mol 的某固体物质完全升华过程的体积功_________e W =。 5. 某化学反应：A(l) + (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容条件下进行，反应进度为1mol 时放热_____________________。 6. 已知水在100℃的摩尔蒸发焓40.668ap m H ν?=kJ·mol -1，1mol 水蒸气在100℃、条件下凝结为液体水，此过程的_______Q =；_____W =；_____U ?=；_____H ?=。 7. 一定量单原子理想气体经历某过程的()20pV ?=kJ ，则此过程的_____U ?=；_____H ?=。 8. 一定量理想气体，恒压下体积工随温度的变化率____________e p W T δ?? = ????。 9. 封闭系统过程的H U ?=?的条件：(1) 对于理想气体单纯pVT 变化过程，其条件是_____________________； (2)对于有理想气体参加的化学反应，其条件是______________________________________。 10. 压力恒定为100kPa 下的一定量单原子理想气体，其_____________p H V ???= ????kPa 。 11. 体积恒定为2dm 3的一定量双原子理想气体，其_______________V U p ???= ????m 3 。

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△ U=Q V，△ H=Q，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。AU，JH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A U =Q +W，它不仅说明热力学能(△□、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△ H=q=O 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 MQ所以△ H MQ。 (6、某一化学反应在烧杯中进行，热效应为Q i,焓变为AH。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Q2,焓变为AH， 则AH|= AH2° 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：Hi和?汨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W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。 Q h

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。

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。

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 <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:( ) A.小于零 B.大于零 C.等于零 D.不能确定 ?10) 对于独立粒子体系，d U＝?n i d? i＋?? i d n i，式中的第一项物理意义是: ( ) A. 热 B. 功 C. 能级变化 D. 无确定意义 ?11) 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 ?12) 下图为某气体的p－V图。图中A→B为恒温可逆变化，A→C为绝热可逆变化，A→D 为多方不可逆变化。B, C, D态的体积相等。问下述个关系中哪一个错误？( ) A. T B > T C B. T C > T D C. T B > T D D. T D > T C ?13) 理想气体在恒定外压p?下从10dm3膨胀到16dm3, 同时吸热126J。计算此气体的??U。( ) A. -284J B. 842J C. -482J D. 482J ?14) 在体系温度恒定的变化过程中，体系与环境之间：( ) A.一定产生热交换 B.一定不产生热交换 C.不一定产生热交换 D. 温度恒定与热交换无关

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

《物理化学》第二章热力学第一定律练习题(含答案)

第二章练习题 一、填空题 1、根据体系和环境之间能量和物质的交换情况，可将体系分成、、 。 2、强度性质表现体系的特征，与物质的数量无关。容量性质表现 体系的特征，与物质的数量有关，具有性。 3、热力学平衡状态同时达到四种平衡，分别是、、 、。 4、体系状态发生变化的称为过程。常见的过程有、 、、、。 5、从统计热力学观点看，功的微观本质是，热的微观本质是 。 6、气体各真空膨胀膨胀功W= 0 7、在绝热钢瓶中化学反应△U= 0 8、焓的定义式为。 二、判断题（说法对否）： 1、当体系的状态一定时，所有的状态函数都有一定的数值。（√） 2、当体系的状态发生变化时，所有的状态函数的数值也随之发生变化。（χ）3．因= ΔH， = ΔU，所以与都是状态函数。（χ） 4、封闭系统在压力恒定的过程中吸收的热等于该系统的焓。（χ） 错。只有封闭系统不做非膨胀功等压过程ΔH=Q P 5、状态给定后，状态函数就有定值；状态函数确定后，状态也就确定了。（√） 6、热力学过程中W的值应由具体过程决定( √ ) 7、1mol理想气体从同一始态经过不同的循环途径后回到初始状态，其热力学能

不变。( √ ) 三、单选题 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、W、P、H C、T、P、V、n、 D、T、P、U、W 2、对于内能是体系的单值函数概念，错误理解是（ C ） 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下列叙述中不具有状态函数特征的是（D ） A体系状态确定后，状态函数的值也确定 B体系变化时，状态函数的改变值只由体系的始终态决定 C经循环过程，状态函数的值不变 D状态函数均有加和性 4、下列叙述中正确的是（ A ） A物体温度越高，说明其内能越大B物体温度越高，说明其所含热量越多C凡体系温度升高，就肯定是它吸收了热 D凡体系温度不变，说明它既不吸热也不放热 5、下列哪一种说法错误（ D ） A焓是定义的一种具有能量量纲的热力学量 B只有在某些特定条件下，焓变△H才与体系吸热相等 C焓是状态函数 D焓是体系能与环境能进行热交换的能量

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、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 ，℃、的液态苯向真空蒸发为℃、的气态苯。已 知该过程的焓变为，所以此过程的Q = 。 18．1mol 水在下由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，11 122。 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

第四章 热力学第一定律

华北科技学院
化工热力学
Chemical Engineering Thermodynamics
第四章 热力学第一定律

4.1 闭系非流动过程的能量平衡
能量平衡式 体系能量的变化=体系与环境交换的净能量。 即：
(能量)入 ? (能量)出 = (能量)存
封闭体系非流动过程的热力学第一定律：
ΔU = Q + W
4.2 开系通用的能量平衡方程

4.3 稳流过程的能量平衡
1. 开系稳流过程的能量平衡
状态是稳定的 稳流过程 流动是稳定的 1)外部环境对流体提供的能量(对于1kg流体): ①外功(ws)—净功或有效功，J/kg； 规定：外界提供给流体功， ws为正； 流体传递给外界功，ws为负。 ②热量(q)—获得的热量，J/kg；

4.3 稳流过程的能量平衡
2) 流体在流动过程中本身所具有的能量(对于1kg流体): ① 内能 U: J/kg； ② 位能: ③ 动能: ④ 静压能(压强能) m kg： 动能 = mu2/2， J 1 kg： 动能 = u2/2 ， J/kg m kg： 位能 = mgZ， J 1 kg： 位能 = gZ， J/kg
m kg-V m3 ： 静压能 = pV , J 1
V kg- m3 m
：静压能
=
pV p = m ρ
, J/kg

4.3 稳流过程的能量平衡
衡算范围：1-1′至2-2′截面 衡算基准：1kg不可压缩流体 基准水平面：0-0′平面
流动系统
依据: 输入总能量=输出总能量
1 2 p1 1 2 p2 U 1 + gz1 + u1 + + we + q = U 2 + gz2 + u2 + 2 ρ 2 ρ
总能量衡算式

(完整word版)第一章热力学第一定律思考题(答案)

第一章热力学第一定律 思考题 1. 下列说法中哪些是不正确的？ （1）绝热封闭系统就是孤立系统； （2）不作功的封闭系统未必就是孤立系统； （3）作功又吸热的系统是封闭系统； （4）与环境有化学作用的系统是敞开系统。 【答】（1）不一定正确。绝热条件可以保证系统和环境之间没有热交换，封闭条件可以保证系统和环境之间没有物质交换。但是单单这两个条件不能保证系统和环境之间没有其他能量交换方式，如作功。当绝热封闭的系统在重力场中高度发生大幅度变化时，系统和地球间的作功不能忽略，系统的状态将发生变化。 （2）正确。 （3）不正确。系统和环境间发生物质交换时，可以作功又吸热，但显然不是封闭系统。为了防止混淆，一般在讨论功和热的时候，都指定为封闭系统，但这并不意味着发生物质交换时没有功和热的发生。但至少在这种情况下功和热的意义是含混的。 （4）正确。当发生化学作用（即系统和环境间物质交换）时，将同时有热和功发生，而且还有物质转移，因此是敞开系统。 2. 一隔板将一刚性容器分为左、右两室，左室气体的压力大于右室气体的压力。现将隔板抽去，左、右室气体的压力达到平衡。若以全部气体作为系统，则△U、Q、W为正？为负？或为零？ 【答】因为容器是刚性的，在不考虑存在其它功的情况下，系统对环境所作的功的W = 0 ；容器又是绝热的，系统和环境之间没有能量交换，因此Q = 0；根据热力学第一定律△U = Q ＋W，系统的热力学能（热力学能）变化△U = 0。 3. 若系统经下列变化过程，则Q、W、Q + W 和△U 各量是否完全确定？为什么？ （1）使封闭系统由某一始态经过不同途径变到某一终态； （2）若在绝热的条件下，使系统从某一始态变化到某一终态。 【答】（1）对一个物理化学过程的完整描述，包括过程的始态、终态和过程所经历的具体途径，因此仅仅给定过程的始、终态不能完整地说明该过程。 Q、W 都是途径依赖（path-dependent）量，其数值依赖于过程的始态、终态和具体途径，只要过程不完全确定，Q、W 的数值就可能不确定。因为Q + W =△U，只要过程始、终态确定，则△U 确定，因此Q + W 也确定。 （2）在已经给定始、终态的情况下，又限定过程为绝热过程，Q = 0，Q 确定；W =△U，W和△U 也确定。 4. 试根据可逆过程的特征指出下列过程哪些是可逆过程？ （1）在室温和大气压力（101.325 kPa）下，水蒸发为同温同压的水蒸气； （2）在373.15 K 和大气压力（101.325 kPa）下，蒸发为同温同压的水蒸气； （3）摩擦生热； （4）用干电池使灯泡发光； （5）水在冰点时凝结成同温同压的冰；