第一章 热力学第一定律
经验 总结
总结 归纳
提高 引出或定义出 解决
的 能量效应(功与热) 过程的方向与限度 即有关能量守恒 和物质平衡的规律 物质系统的状态变化 第一章 热力学第一定律
§1.1 热力学基本概念
1.1.1 热力学的理论基础和研究方法 1、热力学理论基础
热力学是建立在大量科学实验基础上的宏观理论，是研究各种形式的能量相互转化的规律，由此得出各种自发变化、自发进行的方向、限度以及外界条件的影响等。 ? 热力学四大定律：
热力学第一定律——Mayer&Joule ：能量守恒，解决过程的能量衡算问题(功、热、热力学能等)； 热力学第二定律——Carnot&Clousius&Kelvin ：过程进行的方向判据； 热力学第三定律——Nernst&Planck&Gibson ：解决物质熵的计算；
热力学第零定律——热平衡定律：热平衡原理T 1=T 2，T 2=T 3，则T 1= T 3。 2、热力学方法——状态函数法
? 热力学方法的特点：
①只研究物质变化过程中各宏观性质的关系，不考虑物质的微观结构；（p 、V 、T etc ）
②只研究物质变化过程的始态和终态，而不追究变化过程中的中间细节，也不研究变化过程的速率和完成过程所需要的时间。 ? 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。 3、热力学研究內容
热力学研究宏观物质在各种条件下的平衡行为：如能量平衡，化学平衡，相平衡等，以及各种条件对平衡的影响，所以热力学研究是从能量平衡角度对物质变化的规律和条件得出正确的结论。 热力学只能解决在某条件下反应进行的可能性，它的结论具有较高的普遍性和可靠性，至于如何将可能性变为现实性，还需要动力学方面知识的配合。
1.1.2 热力学的基本概念
生活实践 生产实践 科学实验 热力学第一定律 热力学第二定律 热力学第三定律 热力学第零定律 热力学理论基础 热力学能U 焓H 熵S 亥姆霍茨函数A 吉布斯函数G
压力p 体积V 温度T 实验
测得
p ,V ,T 变化过程 相变化过程 化学变化过程
1、系统与环境 ? 系统（System ）：热力学研究的对象(微粒组成的宏观集合体)。
在科学研究时必须先确定研究对象，把一部分物质与其余部分分开，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系统，也叫体系 或物系。划分系统的方法以解决问题方便为原则。
? 环境（Surroundings ）：与系统通过物理界面(或假想的界面)相隔开，并与系统密切相关、有相
互作用或影响所能及的部分的周围部分。
根据系统与环境之间有无物质和能量的交换，可分为三类：
、状态与状态函数
? 状态：系统所有的性质——即物理和化学性质的总和。
『当系统的所有性质都有确定值时，就称系统处于某一状态。因此系统的状态是系统性 质的综合表现。』
状态函数是单值、单调函数，它与系统状态是一一对应关系『状态函数的特性用两句话概括：“异途同归，值变相等；周而复始，其值不变。非状态函数（途径函数或过程函数）(process function)：与过程相关的性质，如W 、Q 等称为
途径函数(它们不能写成?W 、?Q )。 ? 状态方程（State equation ）：系统的状态函数之间的定量关系式。
例如，理想气体的状态方程可表示为：pV nRT =。
按状态函数（系统宏观性质）是否与系统的物质的量有关，把状态函数分成两类： ①强度性质：与系统中所含物质的量无关，无加和性(如 p ，T 等)。
3、热力学平衡态(Balanced state of thermodynamics)
A 、定义：系统在一定环境条件下，经足够长的时间，其各部分可观测到的宏观性质都不随时间而
改变时系统所处的状态，叫热力学平衡态。平衡状态时，各种状态函数才具有唯一值。
B 、热力学平衡态应同时有四个方面的平衡：
①热平衡：系统各部分T 相等，若不绝热,则T 系统= T 环境； ②力平衡：系统各部分p 相等，没有不平衡力的存在；
③相平衡：系统各相长时间共存,组成和数量不随时间而变； ④化学平衡：系统组成不随时间改变。 4、系统变化的过程与途径 （1）定义：
? 过程：在一定环境条件下，系统由一个状态变化到另一状态的经过（历）。
过程前的状态称为始态，过程后的状态称为终态。
? 途径：始态→终态，系统所经历过程的具体步骤的总和。
——对同一个过程可有不同的途径；过程视体系始末状态、途径视具体步骤。 过程与途径有时并不严格区分，系统的变化过程分为： 状态函数法：系统的热力学性质只与系统的始态、终态有关，而与过程、途径无关。 始态
终态 p 1 T 1 V 1 p 2T 2V 2
①定温过程：T 1 = T 2 ＝T su 过程中温度恒定。d T =0，?T =0 。 ②定压过程：p 1＝p 2＝p su 过程中压力恒定。d p =0，?p =0 。 ③定容过程：V 1=V 2 过程中体积保持恒定。d V =0，?V =0。 ④绝热过程：Q ＝0 体系与环境间无热交换，称绝热过程。
如：爆炸反应——极快过程，因过程速率太快，以致体系与环境间来不及交换能量，故将其视为绝热过程。如保温瓶 、压缩机气缸。
⑤对抗恒定外压过程：p su ＝常数。
⑥循环过程：所有状态函数改变量为零，如 ?p ＝0，?T ＝0，?U ＝0。
⑦自由膨胀过程：向真空自由膨胀过程。如图所示
以左球气体为研究对象： p su ＝0，W e =0； 以两个球体为研究对象： W e =0。 （3）相变过程 ? 相（Ф）：系统中物理性质及化学性质完全均匀的部分。按物质聚集态一般有三态：气(g )、液
(l )、固(s )。
? 均相系统(单相系统)：系统中只含一个相；
? 非均相系统(多相系统)：系统中含有两个及两个以上的相。 （4）化学过程
一般是指在定温、定压条件下，由反应物反应生成生成物的过程。如：在298.15K ，101.325KPa H 2(g) + Cl 2(g)＝2HCl(g) + Q
§1.2 热力学第一定律
1.2.1 热和功——热与功是系统与环境间能量传递的两种形式 1、热（heat ）：系统与环境间由于温度差而传递的能量。用符号Q 表示。
? Q 的取号：系统吸热，Q > 0；系统放热，Q < 0 ； ? 单位：能量单位，如kJ 、J 。
气体向真空膨胀自由膨胀
? 物理化学中主要讨论三种热：
a 、化学反应热；
b 、相变热(潜热)；
c 、显热：体系不发生化变相变，仅仅发生温度变化时吸收或放出的热。
2
、功（work ）：除热以外，系统与环境间传递的能量。由于系统与环境间压力差或其它机电“力”
的存在引起的能量传递形式。用符号W 表示。
? W 的取号：
环境对系统做功，系统得功，环境失功，系统能量升高，W 为正。 系统对环境做功，环境得功，体系失功，系统能量降低，W 为负。 ? 单位：能量单位，如kJ 、J 。
? 体积功：系统体积V 变化时与环境传递的功,以W e 表示；
非体积功：体积功以外的其它功，以Wˊ表示，如机械功、电功、表面功等。 ? 只要有功交换，均存在某种粒子的定向运动，或者是某种有序运动。 由于功和热都是途径函数，因此不能以全微分表示：
①微小变化过程的热和功，不能用d Q 、d W 表示，用Q δ、W δ表示； ②宏观变化过程的热和功，不能用ΔQ 、ΔW 表示，用Q 、W 表示。 3、体积功（e W ）的计算方式
如图所示，无摩擦力的活塞气缸
系统：气缸中封闭的气体(System)；活塞截面积：A ；
环境施加压力：p su (p amb ) (Surroundings ，Ambient) ； 活塞位移：d l ，系统体积改变d V ；环境作的功δW 。
（
1）以系统压缩为例：
系统压缩?环境对系统做功?系统能量增加?系统得功?0W δ＞； 系统压缩?系统的体积减小?V 2＜V 1?d V ＜0。
()()d d d amb F
W F l A l p V A
δ=?=?=?-
amb def d W p V δ-
2
amb d V V W p V =-?
式1-2-1、1-2-2应用范围：
只要系统中有气相存在，系统的体积发生明显的变化是才计算体积功；
而对于凝聚系统（无气相存在的系统）中发生的各种变化，因体积改变很小，可以忽略，通常不考虑体积功。
（2）对抗恒定外压膨胀过程：()2amb p p C ==常数
2
1
amb a 21221d ()()V mb V W p V p V V p V V =-=--=--?
W 为负值：表明系统对环境做功，系统失功，环境得功。
但在数值上等于p ~V 图上阴影部分的面积。
注意：p amb 是环境的压力，而不是系统压力。
1.2.2 热力学第一定律——热力学第一定律的本质是能量守恒定律 1、热功当量定律
能量既不可能凭空产生，也不可能自行消失。可以从一种形式转变为另一种形式。这就是能量守恒定律。
焦耳（Joule ）等人历经20多年，用各种实验求证热和功的转换关系，得到一致的结果。即：
1 cal = 4.1840 J
这就是著名的热功当量定律，为能量守恒原理提供了科学的实验证明。 2、热力学第一定律
（1）热力学能与热力学第一定律表达式
1840~1848年，焦耳（Joule ）做了一系列实验： 系统：一绝热封闭容器中盛有一定量的(n 0)水； 途径：采用一系列不同的做功过程；
始终态：系统的温度 T 1→T 2 （系统状态改变，但整体势能、动能未变）。
? Joule 实验结论：
对于物质的量一定的绝热封闭系统，通过做功使系统升高相同的温度(T 1→T 2 )，无论以何种方式，无论直接或分成几个步骤，所需的功是一定的。且这个功的大小只与系统的始态和终态有关。
然而，我们知道，W 不是状态函数——与系统发生的过程有关。
合理解释：表明系统存在一个状态函数的性质。而且在绝热过程中，此状态函数的变量等于系统变化过程所做的功。
U ?热力学能：21 def
U U U W ?=-(绝热封闭系统) 若不是绝热系统，还要考虑“热”这中能量形式，则有对封闭系统 ：
21=U U U Q W ?=-+
若微小的变化 d U Q W δδ=+
——热力学第一定律数学表达式
封闭系统发生状态变化时热力学能的变化量等于变化过程中环境传递给系统的热及功的总和。 ? 关于U ：ⅰ.状态函数 U = f （T 、V ）；
ⅱ.绝对值不可知、变化量可求； ⅲ.广度性质（与n 有关）； ⅳ.单位：J 。
（ 热力学第一定律其它表述——
第三种说法：热力学能是状态函数。?U 1= ?U 2
第四种说法：隔离体系的热力学能不变。?U ＝Q ＋W=0
§1.3 恒容热、恒压热、焓
1.3.1 恒容热
1、定义：封闭系统发生恒容且W ′＝0过程的热效应。
2、表达式：
由热力学第一定律：
=U Q W ?+
0e amb W W W p dV W ''=+=-+=?
? =V U Q ?或d =V U Q δ
3、结论：在定容且W ′＝0的过程中，封闭系统从环境吸的热等于系统热力学能的增加。 =V U Q ?的解释：
（1）等式把一个特定过程（封闭系统、定容且W ′＝0）的热量（Q V ）计算与系统的状态函数热力学能的变化值（?U ）联系起来。
（2）实验中可以通过测定特定过程的热量（Q V ）得出系统状态函数的变量（?U ）； （3）也可以通过状态函数的变量（?U ）计算求得特定过程的热量（Q V ）的值。
（4）Q 不是状态函数，等式连接仅仅是在特定条件下数值上的等同，绝非性质和意义上的等同。
1.3.2 恒压热
1、定义：封闭系统发生恒压且W ′＝0 过程的热效应。
2、表达式：
由热力学第一定律：
=U Q W ?+ 21122211(0)
()()()
()e e amb amb sy sy W W W W W p V p V p p p V V p p p p V p V ''=+===-?=-?==--===--恒压，
212211222111()() def
()()
()
p Q U W
U U p V p V U p V U p V H U pV =?-=-+-=+-++
即21p Q H H H =-=?
3、结论：在恒压及W ′＝0的过程中，封闭系统从环境所吸收的热等于系统焓的增加。
1.3.3 焓
1、定义式：def
H U pV =+。
21()()H H H U pV U pV U p V V p ?=-=?+=?+?=?+?+?
d p p Q H Q H δ=?=或
2、关于焓的几点理解：
① H = U + pV 中，U 、p 、V 都是指的系统的热力学性质，与环境无关。 pV 是p 和V 的简单乘积，不是体积功；
②H = U + pV 是组合函数，无明确物理意义； ③H 是体系的状态函数，单位是J ；
④H 的绝对值不知， ∵U 的绝对值不知；
⑤H 也是广度量， ∵ U 与 pV 是广度量；
⑥摩尔焓m H H n =和质量焓H
h m =是强度量，单位分别是J · mol -1和J · kg -1。
§1.4 热容、恒容变温过程、恒压变温过程
1.4.1 热容
1、定义：在给定条件（定压或定容）及W ′＝0，无相变化，无化学变化时，系统发生过程变化吸
收的热与温度变化的比值。
def δ()d Q C T T
2、分类
（1）恒容热容：()d V V V Q U
C T T δ?==?
（2）恒压热容：()d p p p Q H
C T T δ?==? （3）摩尔热容：m 1d Q
C n T
δ=
定容摩尔热容：,m ()11V V V V C T Q U C n n dT n T δ???
=== ???? 定压摩尔热容：,m ()11d p p p p
C T Q H C n n T n T δ???
=== ???? （4）质量定压热容：()p p p C T h c m T ???
== ????
质量定容热容：()V V C T u c m T ???
== ???? C p ，m 与温度的经验关系式：
C p ，m ＝a ＋bT ＋cT 2或C p ，m ＝a ＋bT ＋cT 2＋dT 3或C p ，m ＝a ＋bT ＋c ′T -2
式中——a , b , c , c ′, d 对一定物质均为常数，可由数据表查得。(见附录八Page310)
y y p ，m 九Page311) 。
对凝聚态系统，压力对摩尔热容的影响非常小，一般可以忽略； 对气相系统，在看作理想气体时，摩尔热容与压力无关； 因此，一般情况下，可以认为C p ，m ≈ C y p ，m 。 3、C p,m 与C V ,m 的一般关系：
m m m m m m m m ,m ,m ()m m m
p V p V p V p p V H U U pV U U V U C C p T T T T T T T ??????????????+??????????????
-=-=-=+- ? ? ? ? ? ? ???????????????
m m m p T U V p V T ??????????=+?? ? ??
???????
由U m = f (T ，V m )，写成全微分形式：
m m m m m m
V T
m m m m p V p
m T U U dU dT dV T V U U U V T T V T ??????
=+ ? ?????????????????
??=+ ? ? ? ?
????????????
m m ,m ,m m p V p
T U V C C p V T ??????????
-=+?? ? ?????????
式中——m m m p
T U V V T ????????
? ?????：指恒压升温1K 时，因系统体积膨胀，克服分子间的吸引力，引起系统
热力学能的增加而从环境吸收的热量；
m p V p T ????
???：指恒压升温1K 时，因系统体积膨胀，系统对环境做功而从环境吸收的热量。
对理想气体混合物的热容计算：
,(),(),(),()p m mix B p m B V m mix B V m B B
B
C y C C y C ==∑∑
1.4.2 恒容变温过程、恒压变温过程
1、气体的恒容变温过程：W 、Q 、?U 、?H 的计算 系统在恒容且W ′＝0时：
2
1
,()0
T V V m T Q U nC dT
H U pV U V p W =?=?=?+=?+?=?
2、气体的恒压变温过程：W 、Q 、?U 、?H 的计算 系统在恒压且W ′＝0时：
2
1,()T p p m T Q H nC dT
U H pV H p V W p V
=?=?=?-=?-?=-?? 3、凝聚态系统的变温过程：W 、Q 、?U 、?H 的计算 恒容变温过程(W ′＝0)：
2
1
,()0
T V V m T Q U nC dT
H U pV U V p W =?=?=?+=?+?=?
若不是恒容过程，但在系统压力变化不大的情况下，可近似按恒压过程处理。 恒压变温过程(W ′＝0)：
2
1,()0
T p p m T p Q H nC dT
U H pV H p V H Q W p V =?=?=?-=?-?≈?==-?≈?
§1.5 焦耳实验、理想气体的U 、H
我们知道，物质的量一定的封闭均相系统(真实气体）：
U = f (T ，V ) d d d
V T
U U U T V T V ????????
=+ ? ????? H = f (T ，p ) d d d p T
H H H T p T p ????????
=+ ? ?
???? 而对于理想气体 ，热力学能、焓仅仅是温度的函数。即: U ＝f ( T ) ， H ＝f ( T )。
1.5.1 焦耳实验
1
、实验工质（系统）：空气（低压、高温）向真空膨胀。
2、实验装置：如图所示，绝热密封的水槽，通过二通旋塞连接的两球形容器，旋紧活塞，在小球
容器中充入2MPa 的空气，将大球容器抽成真空，水槽中插入一温度计。
3、实验目的：检验打开旋塞，空气向真空膨胀后，水的温度变化？
4、实验现象（结论）：空气发生自由膨胀后，水的温度不变，即?T = 0。
5、分析讨论：
（1）空气自由膨胀，W ＝0 （无非体积功）；
水温T 不变，空气温度不变（无相变和化学变化），Q ＝0；
由热力学第一定律：
?U ＝Q ＋W
?U ＝0 微小变化 d U = 0
由热力学状态函数关系：U = f (T ，V )
d d d V T U U U T V T V ????????=+ ? ?????
d T = 0，d U = 0，又 d V ≠ 0 0T
U V ????
?= ???
表明焦耳实验系统的U 与V 无关，不是V 的函数。
（2）焦耳实验是不精确的。 Joule 实验中，在空气很稀、温度很高的情况下，空气性质接近于理想气体。所以Joule 实验只能说明理想气体的热力学能与体积、压力无关。
0T
U p ????= ??? 表明U 与p 无关，不是p 的函数。 证明：∵ d V ≠ 0 0T T
T
U U V p
p V ?????
??????== ?????? ???? 即物质的量一定的理想气体的热力学能仅仅是温度的函数。U ＝f （T ） 同理：理想气体的焓H 也仅仅是温度的函数。H ＝f （T ）
1.5.2 理想气体的?U 、?H 的计算公式 1、物质的量一定的理想气体封闭系统：
U = f (T ) ：2
1,d d V
T V m T U U T
T U nC dT
????= ????=?
H = f (T )：2
1,d d p
T p m T H H T
T H nC dT
????= ????=?
——适用于理想气体的单纯p ，V ，T 变化过程。 (包括恒压、恒容、恒温、绝热) 2、理想气体的C p,m 与C V ,m 的关系：
,,p m V m C C R -=
理想气体C V ,m 的近似计算：
一般情况下，经验表明C V ,m 可近似按分子的自由度数进行计算：每个自由度对C V ,m 的贡献为1
2
R 。 （1）对单原子分子，如He 、Ne 、Ar 和金属原子蒸气Na 、Ag etc 平动，在三维空间中有3个
自由度：,13
322
V m C R R =?
=；
（2）对双原子分子，如H 2、O 2、Cl 2 etc ：
①平动：13
322R R ?=
②转动：1
22R R ?=
③振动：低温时可忽略不计
高温时有振动势能和振动动能 1
22
R R ?=
§1.6 气体可逆膨胀、压缩过程、理想气体绝热可逆过程
1.6.1 气体可逆膨胀、压缩过程 1、可逆过程
? 定义：系统经过某一过程L 后，再经另一过程L ′，如能使系统和环境都完全复原，则这一过
程L （或另一过程L ′）称为可逆过程。
或：把系统内部及系统与环境间在一系列无限接近平衡条件下进行的过程称为可逆过程。(不太严格)
说明：系统与环境都完全复原是指：
i.系统和环境都回到初始状态，所有热力学状态函数的增量为0 ； ii.经可逆循环过程后，系统和环境之间的Q = 0，W = 0。 、（理想）气体可逆膨胀、压缩过程及过程的功 ? 实验：汽缸密封一定量的气体（n 0），无重量无摩擦的活塞，系统置于一恒温箱中（恒温T 0）。
（一个砝码相当于1atm ）
V 始=T T ???→始终
膨胀
V 终 =1 =7
p 始=7atm p 终=1atm
,72
V m
C R =
（1）一步对抗恒外压p 终膨胀
()su W p V p V V -=?=-终终始=1(7-1)=6
（2）分步对抗恒外压膨胀（依次7atm→ 5 → 3 → 1atm ）
12311223W W W W p V p V p V -=---=?+?+?终
7777
5(1)3()1(7)9.55353
=-+-+-=
（3）系统与环境的压力总是相差一无限小量d p 膨胀——过程L
()22
11
2
2
1
1
2
1su d V V sy V V V V sy V V V V W p V p dp dV
p dV dpdV p dV
=-=--=-+=-??
???
? d d ln V V V V nRT
W p V V nRT V V
-===?
?
终
终
始
始
（4）系统与环境的压力总是相差一无限小量d p 压缩——过程L′
()1
2
2
su d ln V V V V sy sy V V V V V V V V W p V p
dp dV p dV dpdV
nRT
p dV dV nRT V
V
=-=-+=--=-=-=?
?
?
???始
始
始
终
终
始
始
终
终
经过程L′，系统回复到始态，环境也恢复到原来的状态。 3、准静态过程
? 定义：若系统由始态到终态的过程是由一连串无限邻近且无限接近于平衡的状态构成，
把这样
的过程称为准静态过程。
? 准静态过程特点：
A 、逐步状态变革（d p ）；
B 、不连续的平衡态；
C 、系统可由该过程的终态按原途径步步回复，直到系统和环境完全恢复到原来的始态。 ? 无摩擦力的准静态过程（膨胀、压缩）为可逆过程。 我们来考察一下（2）过程是否是可逆过程：
Tip ：系统完全复原判断：看状态函数。
环境是否也完全复原呢？进一步来讨论系统W 和Q 变化情况：
显然，系统经L 和L '后，系统对环境所做的功在数值上小于环境对系统所做的功，即经循环后，环境对系统多做了一部分功(图中红色部分)。
又循环过程， ?U ＝0；热I: ?U ＝ Q ＋ W W 增加， Q 必然减少 即环境对系统多做了一部分功以热的形式散失到环境中去了，即W → Q 。 因此，对环境而言，尽管总的能量没有变化(增加或减少），但能量形式发生改变，环境得到了
热力学可逆过程具有特点：a 、在整个过程中，系统内部无限接近于平衡；
b 、在整个过程中，系统与环境的相互作用无限接近于平衡，过程的进展无限缓慢；T su ＝T sy ±d T （可逆传热过程）或p su ＝p sy ±d p ；
c 、系统和环境能够由终态，沿着原来的途径从相反方向步步回复，直到都恢复原来的状态；
d 、可逆过程中，系统对环境作最大功（如i.g.恒温膨胀），而环境对系统作最小功（如i.g.恒温压缩）；
e 、可逆过程是一个理想的过程，实际过程只能无限趋近而不能达到，但下列过程可近似认为是可逆过程：
①液体在沸点（T b ）时汽化和液化， l ?g ；
②化学反应过化学平衡（K 0）时的平衡态反应； ③固体在熔点（T f ）时熔解和凝固， l ?s ； ④电化学中电池在E 外=E 内±d E 时的电池反应。
【例1】100℃，50.663kpa 的水蒸气100dm 3，等温可逆压缩至101.325kpa ，试计算此过程中的Q 、
W 、?H 、?U 。
解：
①1=0U ?，1=0H ?
2
1211111112250.663==d =ln
ln ln 50.663100ln J 3511J 101.325V V V p p Q W p V nRT nRT p V V p p ??-===?=-????
?
1.6.2 理想气体绝热可逆过程W 、Q 、?U 、?H 的计算 1、理想气体绝热可逆过程方程式
绝热过程：Q = 0
热力学第一定律：d U W δ= 理想气体：,d d V m U nC T =
可逆过程：d d nRT
W p V V V δ=-=-
,d d V m V
nC T nRT V
?=-
,,d d 0ln ln 0V m V m
T R V R d T d V T C V C +=?+= 热容比γ：
,,def p m V m
C C γ
理想气体：,,p m V m C C R -=
,,,ln ln 0
ln (1)ln 0p m V m
V m
C C d T d V C d T d V γ-?+
=+-=
ln (1)ln T V C γ?+-=
()1
T V C γ-= ?理想气体绝热可逆过程方程式 pV C γ=
(1)/Tp C γγ-=
2、理想气体绝热可逆过程：体积功计算
2
1
d V V W p V =-?
将pV C γ=代入，积分
2
2112
1 (1)
(1)(1)21(1)(1)
11211
1
11111221d d 11
11111V V V V V V C W V C V V V C C V V V p V V V p V V p V p V p γ
γ
γγγγγγγγγ
γγγγγ--+-+-+-+-+--=-=-??=-=-??-+-??=-??-??????????
??=
-=- ? ???--????
???
?????
?
?
3、理想气体可逆绝热过程：?U 、?H 计算
U Q W ?=+，1
11211=1W p V p p γγ
γ-??????- ???-??
????
?1112111U Q p V p p γγγ-??????- ???-???????=+ ()=H U pV U nR T ??+?=?+?
或：由理想气体绝热可逆过程方程式(
)
1TV C γ-=解出T 2。
? 2
1
,T V m T U nC dT ?=? 2
1
,T p m T H nC dT ?=?
【例1】100℃，50.663kpa 的水蒸气100dm 3，等温可逆压缩至101.325kpa ，试计算此过程中的Q 、
W 、?H 、?U 。
解：
①绝热可逆进行：=0Q ， 3.5=
=1.42.5R
R
γ 12211=T p T p γγ
-???? ? ????? 1.411.4
250.663298.15K 244.59K 101.325T -??
?=?= ?
??
()()2
1
,,21325=8.314244.59298.15=2226J 642T V m V m T U nC dT nC T T ??
?==-???--????
?
2226J W U =?=-
等温可逆压缩 ?U 1 ?H 1 100℃ 50.663kpa 100dm 3 n 1(g) 100℃ 101.325kpa V 2dm 3 n 1(g)
()()==222628.314244.59298.15=3117J H U pV U nR T ??+?=?+?-+??--???? ②绝热不可逆膨胀：=0Q ，W U =?
()()21,21212
1==V m nRT nRT nC T T p V V p p p ??----- ???外外
()()212121215
==2T T n R T T p V V p nR
p p ???----- ???
外外
()2121215
=2T T T T p p p ??--- ???外 ()225298.15298.15=0.520.5
1T T ??--?- ???2255.56K T ?= ()(),215=28.314255.56298.15=1770J 2V m U nC T T ??
?=-???--????
1770J W U =?=-
()()==177028.314255.56298.15=2479J H U pV U nR T ??+?=?+?-+??--????
§1.7 热力学第一定律在相变化过程中的应用
1.7.1 相变热与相变焓
1、相关概念
? 相：系统内物理性质和化学性质完全相同的部分。
? 相变：系统的聚集态发生变化。(包括气化、冷凝、熔化、凝固、升华、凝华以及晶型转化等) ? 相变热：在定温、定压，W ˊ=0，发生相变过程吸收或放出的热。 2、相变焓的种类
纯物质发生相变时， α、β为物质的相态：相变热 p Q H β
α
=?相变焓。
常见的相变焓：蒸发焓?vap H m 熔化焓?fus H m 升华焓?sub H m 晶型转变焓?trs H m
1.7.2 相变化过程W 、?U 和?H 的计算
1、相变化过程： W 和?U 的计算（凝聚相→气相） 若α为凝聚相（液相或固相），β为气相（恒压过程） W ＝－p su (V β－V α) V β >>V α， W ＝－p su V β ＝－pV β
若气相为理想气体，W ＝－pV β=－nRT （恒温过程） ?U ＝Q p ＋W ＝?H －p su (V β－V α ） V β>>V α， ?U ＝?H －pV β 若蒸气为理想气体，?U ＝?H －nRT 2、相变焓与温度的关系： ?H 的计算
第一种情况：标准压力下，平衡温度、平衡压力下的相变过程。如： 液体在沸点（T b ）时汽化和液化； 或固体在熔点（T f ）时熔解和凝固。
p Q H β
α=?与物质的本性有关，在p ?
时的数值可由文献查阅！在解题中一般作为已知数据给出。
第二种情况：非标准压力下，平衡温度、平衡压力的可逆相变过程。
如：已知水在80℃时的饱和蒸气压为47 360Pa ，?vap H (T 1)=?
()()113eq vap vap H T H H T H ?=?+?+?
凝聚相系统，若不是恒容过程，但在系统压力变化不大的情况下，可近似按恒压过程处理。
eq
1
1,m 2 (H O,l)d T p T H nC T ?=?
理想气体的焓仅仅是温度的函数。(IV)可认为是恒压变温过程。
1eq
3,m 2 (H O,g)d T p T H nC T ?=?
()()113eq vap vap H T H H p T H Θ?=?+?+?，
eq
1
eq
1
,m 2,m 2 (H O,l)d ()(H O,g)d T T eq
p vap p T T nC T H T nC T =+?+?
?
1eq ,m 2,m 2 ()[(H O,g)(H O,l)]d T eq vap p p T H T n C C T =?+-? 1
eq
,m 2 ()(H O)d T eq
vap p T H T n C T =?+??
第三种情况：非平衡温度、平衡压力的不可逆相变过程！
eq
1
1,m 2 (H O,l)d T p T H nC T ?=?
1
eq
3,m 2 (H O,g)d T p T H nC T ?=?
()()1eq
113,m 2 ()(H O)d T eq vap p T eq vap vap H T n C H T H H p T T H Θ?=?+???=?++?
，
【例2】在恒压下将2mol 、0℃的冰加热，使之变成100℃的水蒸气，已知冰的()0 6.02fus m H ?=℃
1kJ mol -?，水的()110040.64kJ mol vap m H -?=?℃，液态水的()11,75.3J K mol p m C l --=??。求该
过程的Q 、W 、?H 、?U 。
解：设计过程如下：
——可逆过程，可逆相变
注：C p,m 是T 的关系式，务必先展开积分、后代入温度计算。
?H
H 2O （s ） 2mol 101.325kpa T 1=273.15K H 2O （g ） 2mol
101.325kpa T α=373.15K
【例3】200mol 邻二甲苯液体在101.325kpa 下，由298.15K 加热蒸发为443.15K 邻二甲苯蒸气，
求此过程的Q 、W 、?H 、?U 。（已知邻二甲苯的正常沸点为144.4℃、该温度下邻二甲苯的
136.6kJ mol vap m H -?=?，()11,0.203J K mol p m C l --=??，()11,0.160J K mol p m C g --=??。
）
解：设计过程如下：
?H 邻二甲苯（l ） 101.325kpa T 1=298.15K n=200mol 邻二甲苯（g ）
101.325kpa T 2=443.15K n=200mol
§1.8 热力学第一定律在化学变化中的应用
——化学计量数、反应进度和标准摩尔反应焓
1.8.1 化学计量数与反应进度
对于化学反应一般式 a A + b B = y Y + z Z 可简写成 0 = ΣνB B
式中——B ：参加化学反应的各物质；νB ：化学计量数。
1、化学计量数νB ：
? 量纲一的量，单位为1；
? 化学计量数对反应物为负值，生成物为正值，即νA =－a ，νB =－b ，νY = y , νZ = z ； ? 化学计量数与化学反应方程式的书写有关，可以是整数，也可以是简分数。 2、反应进度ξ : 表示化学反应进行的程度。
? 定义式：B def d d B
n ξν
式中——n B ：化学反应式中任一物质B 的物质的量。
? 对一确定的化学反应的ξ 与选用参与反应的哪种物质无关。 ? ξ也与化学方程式的书写有关。单位：mol 。
1.8.2 标准摩尔反应焓 1、化学反应热效应
在一定温度、非体积功为零条件下，化学反应过程中吸收或放出的热叫做化学反应热效应。 等压热效应Q p Q p =?H 等压条件下的反应 等容热效应Q V Q V =?U 氧弹中的反应 2、热化学方程式
注明具体反应条件（如T ，p ，聚集态）和化学反应热效应（等压热效应：焓变）的化学反应方程式叫热化学方程式。
Q p =?r H （化学反应焓变）
3、摩尔反应焓?r H m ：单位反应进度下的化学反应焓变。
r r m H
H ξ
??=?
4、物质的热力学标准态规定
按GB3102.8-93中的规定，标准压力 p ?＝100kPa.
气体的标准态：是温度T ，压力p ?下并表现出理想气体特性的气体纯物质B 的（假想）状态； 液体（或固体）的标准态：是温度T ，压力p ?下液体（或固体）纯物质B 的状态。
? 标准摩尔反应焓?r H m ?：在一定温度下，由标准态的反应物生成标准态的生成物，单位反应进
度下的化学反应焓变。
『注意：热力学标准态的温度T 是任意的，标准态并不是唯一的。』
§1.9 化学反应的标准摩尔焓变?r H m ? (T )的计算
——标准摩尔生成焓?f H m ? (B ，相态，T )
标准摩尔燃烧焓?c H m ? (B ，相态，T )
1.9.1 化学反应的标准摩尔焓变?r H m? (T )的计算
1、?f H m? (B，相态，T )的定义：在标准状态及反应的温度T下，由最稳定的单质生成νB＝＋1物质B 时的标准摩尔焓变。
规定：标准态时最稳定单质的标准摩尔生成焓，在任何温度T 时均为零。
P(s，白) C（石墨）Br2(l)
例如?f H m? (C，石墨，T）＝0。
2、由?f H m?(B，相态，T)计算?r H m?(T)
由Hess定律：?r H m? (2)= ?r H m?(1)+ ?r H m?
?r H m? (298.15K) = y?f H m? (Y,g,298.15K) ＋z?f H m? (Z,g,298.15K)－a?f H m? (A, g,298.15K) －b?f H m?(B, s,298.15K) =∑v B?f H?m(T)
3?c H m?(B，相态，T)的定义：在标准状态、反应的温度T下，νB＝-1的物质B完全氧化成相
。
规定：标准状态下的H2O(l)，CO2(g)等指定产物的标准摩尔燃烧焓，在任何温度T 时均为零。
4、由?c H m? (B，相态，T )计算?r H m? (T)
5、基希霍夫(Kirchhoff)公式
298.15K，p?
在任意温度T ，p ?
设计过程如下：
所以 2
1
T B r m 1r m 2p,m T
H (T )H (T )νC (B)dT ?=?+∑?
∑νB C p,m (B) = yC p,m （Y ）＋zC p,m （Z ）－aC p,m （A ）－bC p,m （B ）
——标准摩尔焓与温度的关系式：基希霍夫（Kirchhoff)公式
注：C p,m 是T 的关系式，务必先展开积分、后代入温度计算。
§1.10 热力学第一定律在真实气体节流过程中的应用
——Joule -Thomson 效应
对 理想气体 U ＝f ( T ) ， H ＝f ( T ) 真实气体 ？U ＝f (T ，V )，H ＝f (T ，p )
1.10.1 焦耳-汤姆生实验
1、实验装置：绝热筒，多孔塞，无摩擦的活塞杆。活塞杆中间封闭有不同压力的气体（空气）；
『多孔塞：气体不能很快通过，在塞子两边能够维持一定的压力差，p 1 >p 2。』
2、实验过程：在左侧活塞杆施加一微小作用力，使左侧气体缓慢向右侧扩散，推动右侧活塞杆向
右移动。
3、实验现象：系统达终态平衡时，系统右边的温度T 2发生改变。
4、分析：确定系统！
p 1 V 1 T 1→p 2V 2 T 2
在绝热条件下，气体始终态压力分别保持恒定条件下的膨胀过程——节流膨胀过程。
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。