第一章热力学第一定律

第一章热力学第一定律

选择题

1．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答案：D

2．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答案：B

2．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答案：D。因焓是状态函数。

3．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答案：D。因为焓变ΔH=ΔU+Δ(pV)，可以看出若Δ(pV)＜0则ΔH＜ΔU。

4．下列哪个封闭体系的内能和焓仅是温度的函数（）

(A) 理想溶液(B) 稀溶液(C) 所有气体(D) 理想气体答案：D

5．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答案：A。按规定，标准态下最稳定单质的生成热为零。

6．dU=CvdT及dUm=Cv,mdT适用的条件完整地说应当是（）

(A) 等容过程(B)无化学反应和相变的等容过程(C) 组成不变的均相系统的等容过程

(D)无化学反应和相变且不做非体积功的任何等容过程及无反应和相变而且系统内能只与温度有关的非等容过程答案：D

7．下列过程中, 系统内能变化不为零的是（）

(A) 不可逆循环过程(B) 可逆循环过程(C) 两种理想气体的混合过程(D)纯液体的真空蒸发过程

答案：D。因液体分子与气体分子之间的相互作用力是不同的故内能不同。另外，向真空蒸发是不做功的，W＝0，故由热力学第一定律ΔU＝Q＋W得ΔU＝Q，蒸发过程需吸热Q＞0，故ΔU＞0。

8．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

答案：A

9．盖斯定律包含了两个重要问题, 即（ ）

(A) 热力学第一定律和热力学第三定律 (B) 热力学第一定律及热的基本性质

(C) 热力学第三定律及热的基本性质 (D) 热力学第一定律及状态函数的基本特征 答案：D

10．当某化学反应ΔrCp,m ＜0,则该过程的()r m H T ?$

随温度升高而（ ）

(A) 下降 (B) 升高 (C) 不变 (D) 无规律 答案：A 。根据Kirchhoff 公式

,()/r m r p m d H T dT C ?=?$可以看出。 11．在下面涉及盖斯定律的表述中, 不正确的是（ ）

(A) 对在等温等压且不做非体积功的条件下, 发生的各个化学反应过程和相变过程, 可使用

盖斯定律

(B) 对在等温等容且不做功的条件下, 发生的各个化学反应过程, 可使用盖斯定律

(C) 同一物质在盖斯定律涉及的几个反应中都出现时, 只要无溶解等现象, 相态不同也可加

减

(D) 利用盖斯定律求某个反应的热效应时可引入一些别的反应,设想一些中间步骤, 无论实

际反应是否按这些中间步骤进行都可以

答案：C

12．下面的说法符合热力学第一定律的是（ ）

(A) 在一完全绝热且边界为刚性的密闭容器中发生化学反应时,其内能一定变化

(B) 在无功过程中, 内能变化等于过程热, 这表明内能增量不一定与热力学过程无关

(C) 封闭系统在指定的两个平衡态之间经历绝热变化时, 系统所做的功与途径无关

(D) 气体在绝热膨胀或绝热压缩过程中, 其内能的变化值与过程完成的方式无关

答案：C 。因绝热时ΔU ＝Q ＋W ＝W 。（A ）中无热交换、无体积功故ΔU ＝Q ＋W ＝0。

（B ）在无功过程中ΔU ＝Q ，说明始末态相同热有定值，并不说明内能的变化与过程有关。

（D ）中若气体绝热可逆膨胀与绝热不可逆膨胀所做的功显然是不同的，故ΔU 亦是不同的。

这与内能为状态函数的性质并不矛盾，因从同一始态出发，经绝热可逆膨胀与绝热不可逆膨

胀不可能到达同一终态。

13．关于热平衡, 下列说法中正确的是（ ）

(A) 系统处于热平衡时, 系统的温度一定等于环境的温度 (B)并不是所有热力学平衡系统

都必须满足热平衡的条件

(C) 若系统A 与B 成热平衡, B 与C 成热平衡, 则A 与C 直接接触时也一定成热平衡

(D) 在等温过程中系统始终处于热平衡

答案：C 。（A ）中系统处于热平衡时，若为绝热系统则系统的温度与环境无关，故不一

定等于环境温度。（D ）等温过程中，系统不一定处于热平衡中。例如，A 的温度大于B ，A

向B 传热，而B 向外散热。若传入B 的热与从B 散去的热相等，则B 的温度不变，为一等

温过程，但A 与B 之间却并没有达到热平衡。

14．关于节流膨胀, 下列说法正确的是

(A)节流膨胀是绝热可逆过程(B)节流膨胀中系统的内能变化(C)节流膨胀中系统的焓值改变(D)

节流过程中多孔塞两边的压力不断变化 答案：B

15．在一个循环过程中，物系经历了i 步变化，则

(A) ∑Qi=0 (B) ∑Qi －∑Wi=0 (C) ∑Wi=0 (D) ∑Qi ＋∑Wi=0 答案：D 。因为

ΔU ＝∑Qi ＋∑Wi ，循环过程ΔU ＝0。

16．与物质的燃烧热有关的下列表述中不正确的是

(A) 可燃性物质的燃烧热都不为零 (B) 物质的燃烧热都可测定，所以物质的标准摩尔燃烧

焓不是相对值

(C) 同一可燃性物质处于不同状态时,其燃烧热不同 (D) 同一可燃性物质处于不同温度下,

其燃烧热之值不同 答案：B 。

17．关于基尔霍夫定律适用的条件,确切地说是

(A) 等容条件下的化学反应过程 (B) 等压条件下的化学反应过程 (C) 等压或等容且不做

非体积功的化学反应过程

(D) 纯物质在不同温度下的可逆相变过程和等压反应过程 答案：C

18．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

答案：B 。因可逆过程系统做最大功，故系统损失的能量最大。

19．理想气体自由膨胀与范德华气体绝热自由膨胀的区别在于范德华气体经绝热自由膨胀后

(A) ΔH ≠0 (B) W=0 (C) ΔU ≠0 (D) Q=0 答案：A 。上述两过程因绝热和不做功故W 与

Q 均为零。于是ΔU 亦均为零。理想气体自由膨胀的焓未变，但范德华气体绝热自由膨胀的

焓却不等于零。因为真实气体的焓不仅是温度的函数也是压力或体积的函数。

20．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

答案：B 。电阻丝得到电功，故W ＞0；电功全部转化为热并部分传给水，故Q ＜0；电阻丝仍有部分热没有传给水，故U ＞0。

21．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

答案：A 。因系统为恒容绝热，Q ＝W ＝0，故U ＝0。

22．对于理想气体，下列关系中哪个是不正确的： (A) 0 (B) 0(C) 0 (D) 0p T

T T U U T V H U p p ??????== ? ?????????????== ? ???????

答案：A。理想气体的内能只是温度的函数。

23．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、小于或等于零不能确定。答案：D。

24．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

答案：C。节流膨胀过程恒焓绝热且压力降低。

25．H＝Q p此式适用于哪一个过程:

（A）理想气体从101325Pa反抗恒定的膨胀到（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，)答案：B。H＝Q p成立的条件是恒压、W’＝0。

26．一定量的理想气体，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

答案：C（因绝热过程无法从环境吸热，则同样温度下压力较低，体积较小。）27．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）不能确定答案：C。因恒压、不做其它功，＝Qp，又因绝热故＝。

28．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答案：B

29．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答案：C。例如，理想气体自由膨胀为恒温过程，W＝0，Q＝0。

30．某绝热封闭体系在接受了环境所做的功后，其温度：

（A）一定升高（B）一定降低（C）一定不变（D）不一定改变答案：A

31．体系的状态改变了，其内能值：

（A）必定改变(B)必定不变(C)不一定改变(D) 状态与内能无关答案：C。例如，理想气体恒温下体积发生变化其内能不变。

32．在一定T、p下，气化焓vap H ,熔化焓fus H 和升华焓sub H 的关系：

(A)sub H > vap H (B) sub H >fus H(C)sub H = vap H +fus H

(D) vap H> sub H答案：D

33．一可逆热机与一不可逆热机在其它条件都相同时, 燃烧等量的燃料, 则可逆热机牵引的

列车行走的距离:

(A) 较长 (B) 较短 (C) 一样 (D) 不一定 答案：A

34．封闭体系中，有一个状态函数保持恒定的变化途径是什么途径

(A)一定是可逆途径 (B)一定是不可逆途径 (C)不一定是可逆途径 (D)体系没有

产生变化 答案：C

35．某体系在非等压过程中加热，吸热Q ，使温度从T 1升到T 2，则此过程的焓增量H : (A)H = Q (B)H = 0 (C)H = U +(pV ) (D)H 等于别的值。 答案：C

36．非理想气体进行绝热自由膨胀时，下述答案中哪一个错误：

(A)Q = 0 (B)W = 0 (C)U = 0 (D)H = 0 答案：D

37．下述哪一种说法正确：

（A ）理想气体的焦耳－汤姆逊系数μ不一定为零 （B ）非理想气体的焦耳－汤姆逊系数μ

一定不为零

（C ）理想气体不能用作电冰箱的工作介质 （D ）使非理想气体的焦耳－汤姆逊系数μ为

零的p, T 值只有一组

答案：C 。因理想气体的焦耳－汤姆逊系数等于零，膨胀后不能致冷，故不能用作冰箱

的工作介质。

38．欲测定有机物的燃烧热Q p ,一般使反应在氧弹中进行，实测得热效为Q V 。由公式得：

Q p = Q V + ΔnRT = Q V + p ΔV ,式中p 应为何值

(A)氧弹中氧气压力 (B)钢瓶中氧气压力 (C) p (D) 实验室大

气压力 答案：D

39．下述说法何者正确：

(A)水的生成热即是氧气的燃烧热 (B)水蒸汽的生成热即是氧气的燃烧热 (C)水的生成热

即是氢气的燃烧热 (D)水蒸汽的生成热即是氢气的燃烧热 答案：C

40．一恒压反应体系，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

;问答题

41．对理想气体来说ΔU T ＝0，是否说明若水蒸气为理想气体则在25℃下将水蒸发成水蒸气

时ΔU T ＝0

答：温度不变内能则不变的说法只是对理想气体才适用。水蒸发变为水蒸气不符合此条

件，故不成立。实际上水蒸发过程需吸收热量q=ΔU －W ，可见所吸之热一部分对外做功，

一部分使内能增加。

42．说明下列有关功的计算公式的使用条件。

（1）W ＝－p(外)ΔV （2）W ＝－nRTlnV2/V1（3）W ≈－pV=－nRT （4）W ＝Cv ΔT （5）

)1/()(12γ---=T T nR W γ＝Cp/Cv

答：由体积功计算的一般公式?

-=dV p W )(外可知：

（1）外压恒定过程。则W ＝－p(外)ΔV 。 （2）理想气体恒温可逆过程。此时p(外)＝p(内)，

pV=nRT ，1

2ln V V RT dV V nRT W -=-=? （3）液体在恒温恒压p （外）＝p （内）下蒸发成气体，此蒸气为理想气体，且液体体积与

气体体积相比较可以略去。nRT V p V V p W ＝－（内）－）－（外

氯液氯≈

-=)(。 （4）理想气体绝热过程。ΔU ＝W ＝Cv ΔT

（5）理想气体绝热可逆过程。k V p V p ==γγ2211，代入功的积分式可得)1/()(12γ---=T T nR W 。

43．从同一始态膨胀至体积相同的终态时，为什么理想气体的恒温膨胀功总大于绝热可逆膨胀功

答：两过程中压力下降程度不同，理想气体恒温可逆膨胀过程中从环境吸热因此压力下降较小，而理想气体绝热可逆膨胀过程中无法从环境吸热故压力下降较大，因此理想气体恒温可逆膨胀过程所做的功总是大于绝热可逆膨胀过程所做的功。

44．为什么膨胀功和压缩功均使用相同的公式?-=dV p W （外）

答：热力学中功是以环境为基础，即以环境所留下的变化来衡量的。膨胀时，系统抵抗外压对环境做功，环境得到功，相当于将一重物升高。因此?-=dV p W （外）。当外压大于系统压力时，系统被压缩，环境对系统做功，相当于重物高度下降，环境损失掉做功的能力，本身做功的能力就减小。因此压缩过程中，起作用的压力不是内压而是外压，外压决定了系统做功的大小，故其体积功的表达式仍为?

-=dV p W （外）。

45．理想气体恒温条件下反抗恒外压膨胀，则

（1）ΔH ＝ΔU ＋Δ（pV ），ΔU ＝0，Δ（pV ）＝0，故ΔH ＝0 （2）ΔH ＝ΔU ＋p ΔV ，ΔU ＝0，p ΔV ≠0，故ΔH ≠0

上面两个考虑问题的方法哪个是正确的

答：方法（1）是正确的。理想气体内能只是温度的函数，因恒温故ΔU ＝0，理想气体恒温下pV=nRT 为常数，故Δ(pV)＝0。方法（2）的错误在于H ＝U ＋pV 中的p 是指系统的压力。在反抗恒外压膨胀过程中，系统的压力既不是常数亦不等于外压，因此不能认为Δ(pV)＝p ΔV 。

46．系统经一个循环后，ΔH 、ΔU 、Q 、W 是否皆等于零

答：否。其中H 和U 为状态函数，系统恢复至原态后其值复原，即ΔH ＝0、ΔU ＝0。而热与功是与途径有关的函数，一般不会正好抵消而复原，除非在特定条件下，例如可逆绝热膨胀后又可逆绝热压缩回至原态，或可逆恒温膨胀后又可逆恒温压缩回至原态等。

47．理想气体从p1绝热膨胀至p2时，W ＝ΔU ，绝热膨胀时若外压为零则W ＝0，ΔU ＝0；若外压不为零则ΔU ≠0。以上两ΔU 不相等与U 为状态函数的性质是否矛盾

答：不矛盾。在本例中，从同一始态出发进行绝热膨胀，若外压不同则终态是不可能相同的。因此ΔU 亦不会相同。若外压不等于零时，系统的内能要消耗一部分用以转化为功，同时系统的温度要下降；当外压等于零时，系统不对外做功，不消耗内能故ΔU ＝0，同时系统的温度也不变。

48． 25℃下Cu-Zn 电池放电做功时放热4561J 。问些反应的ΔH 是否就是4561J

答：否。Qp ＝ΔH 的条件是恒压、只做体积功。此电池放电时做出电功，不符合上述条件，故ΔH ≠Qp 。

49．25℃100KPa 下液态氮的标准摩尔生成热(298)f m H K ?$

为零吗

答：否。因为按规定只有25℃100Kpa 下最稳定的单质的标准摩尔生成热才为零。液态氮虽为单质，但在25℃100Kpa 下不能稳定存在，故其(298)f m H K ?$不等于零。只有气态氮的(298)f m H K ?$才为零。

50．下面的说法是否正确，并说明理由

(1）系统的焓等于等压热。 (2) 系统的焓改变值ΔH 等于等压热。 (3)系统的焓等于系统的热量。

答：(1）不正确。系统的焓H ＝U ＋pV 。焓具有能量的单位，但其绝对值是不知道的，焓并没有明确的物理意义。因此系统的焓不等于等压热。

(2) 不正确。ΔH ＝Qp 的条件是等压且不做其它功。符合上述条件时ΔH 才等于等压热。

(3) 不正确。焓为状态函数，状态一定焓有确定值。而热是与过程有关的函数。只有ΔH （而不是H ）在等压和不做其它功的条件下才等于过程的热。

51．对于一定量的理想气体，温度一定时，内能与焓是否一定是否对所有气体来说温度一定，内能与焓都一定呢

答：对理想气体来说，其内能与焓只是温度的函数。故温度一定内能与焓就一定。其它气体内能与焓不仅是温度的函数而且是压力或体积的函数，故温度一定还要指定压力或体积内能与焓才有确定值。

52．1mol 理想气体从0℃恒容加热至100℃和从0℃恒压加热至100℃,ΔU 是否相同Q 是否相同W 是否相同

答：理想气体内能只是温度的函数，故ΔU 是相同的。因热和功是与过程有关的，故Q 和W 是不相同的。恒容加热不对外做功，而恒压加热系统对外做体积功。

53．一个绝热气缸有一理想绝热活塞（无磨擦、无重量），其中含有理想气体，内壁绕有电阻丝，当通电时气体就慢慢膨胀。因为是一等压过程，Qp ＝ΔH ，又因为是绝热系统，Qp ＝0，所以ΔH ＝0。这结论对吗

答：不对。此过程因环境对系统做了电功，故Qp ≠ΔH 。

54．下列两个过程是否都是循环过程

(1)由H 2与O 2合成水，然后再电解成H 2与O 2；

(2)金属铜在试管中氧化成氧化铜，然后再通入氢气，使氧化铜还原为铜(以铜为体系与以铜和氧为体系有何不同)。

答：（1）为循环过程。（2）若以铜为系统，是循环过程；若以铜和氧为系统，则不是循环系统。因为若用氢气还原，氧生成水而未能还原成氧。 ;是非题

55．（ ）恒容下，一定量的理想气体在温度升高时，其内能将增加。

56．（ ）理想气体反从10p θ反抗恒定外压膨胀到p θ

过程中△H=Q P

57．（ ）对于封闭体系来说，当过程的始态与终态确定后，Q ＋W 或W （当Q=0时）

就有确定值。

58．（ ）相变过程一定是恒温恒压过程。

59．（ ）从始终态的角度看，对于状态函数，凝华可以看作冷凝和凝固的加和。

60．（ ）一般来说，相变时，体系内能不会发生变化。

61．（ ）在绝热、密闭、坚固的容器中发生化学反应，△U 一定为零，△H 不一定为零。

62．（ ）一氧化碳的标准摩尔生成焓也是同温下石墨的标准摩尔燃烧焓。

63．（ ）单质的标准摩尔生成焓为零。

64．（ ）等温等压下液态水蒸发为水蒸气，如把水蒸气看成理想气体，因温度不变，故过程的ΔU=0；ΔH=0 。

65．（ ）稳定单质的标准摩尔生成焓为零。

66．（ ）一般来说，相变时，体系内能不会发生变化。

;填空题

67．已知反应 A(g) + B(g) → C(g)+H 2O(l) 在时的恒容摩尔反应热为100kJ ·mol -1 ，则在同温下该反应的恒压反应热

Q p =_ Q V +v B RT _(计算式)=_100kJ ·mol -1+(-1)××10-3kJ ·K -1·mol -1×=·mol -1_。(2分)

68．节流膨胀过程又称为 _恒焓___ 过程，多数气体经此过程后引起温度__下降_____. (2分)

69．25 ℃下, 1 mol N (可视为理想气体)由 1 dm 3膨胀到 5 dm 3,吸热 2 kJ, 则对外作功 W = 2 kJ (按系统得功为正的规定) . 70．1 mol H 2(可看作理想气体)等温可逆地由 100 kPa 、20 dm 3压缩至 200 kPa ， 终态体积 V ＝ 10 dm 3。

71．化学反应的热效应变换公式 Q P － Q V = △nRT 的适用条件是封闭系统,非体积功为零, 反应组分中的气体为理想气体。

;计算题

72．在 时，使 克的甲醇(摩尔质量为32克) 在弹式量热计中恒容燃烧，放出 的热量。忽略压力对焓的影响。

(1) 计算甲醇的标准燃烧焓 △c H m 。

(2) 已知时 H 2O(l) 和CO 2(g)的标准摩尔生成焓分别为－ kJ ·mol

－1 、－ kJ ·mol －1，计算CH 3OH(l)的△f H m 。

(3) 如果甲醇的标准蒸发焓为 ·mol －1，计算CH 3OH(g) 的 △f H m （10分）

解：（1） 甲醇燃烧反应：CH 3OH(l) +

23O 2(g) → CO 2(g) + 2H 2O(l) △ c U m = － kJ/32)mol = － kJ ·mol －1

△c H m = △c U m +

RT v )g (B = (－ － ×××10－3)kJ ·.mol －1

= = \# "" － kJ ·mol

－1 （2）△c H m = △f H m (CO 2) + 2△f H m (H 2O ) － △f H m [CH 3OH(l)]

△f H m [CH 3OH (l)]= △f H m (CO 2) + 2△f H m (H 2O ) － △c H m

= [－+2×(－ － (－ ] kJ ·mol －

1

= =*+ － kJ ·mol －1

（3）CH 3OH (l) →CH 3OH (g) ，△vap H m = kJ ·.mol

－1 △f H m [CH 3OH (g)]= △f H m [CH 3OH (l)] + △vap H m = (－+kJ ·.mol －1

= － kJ ·mol －1 73．在一定压力p 和温度 K 的条件下，1molC 2H 5OH(l)完全燃烧时所做的功是多少设体系中气体服从理想气体行为。

解：反应方程

这是等温、等压下的化学反应：

J

RT RT

p RT p

RT p W

p RT

p RT n V p RT p RT

n V V V p W 24792.298314.8)32()32(23)

(221112=?==?--=--=====--=

)()(2)(3)(22252l O H g CO g O l OH H C +??→?+（2分） （2分） （1分） （1分）

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 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

高中物理全套讲义选修3-3 第4讲 热力学第一定律(简单版) 教师版习题

随堂练习 一．选择题（共10小题） 1．（2016秋?浦东新区校级期中）下述改变物体内能的方法中，属于做功的是（）A．冷的物体接触热的物体后变热 B．物体在火炉旁被烤热 C．电流通过灯丝使灯丝发热 D．热的物体放在通风地方凉下来 2．（2016秋?浦东新区校级期中）下列例子中通过热传递改变物体内能的是（）A．用锤子锤击金属块后，锤子和金属块都变热 B．灼热的火炉使周围物体的温度升高 C．手感到冷时，搓搓手就会觉得暖和些 D．摩擦冰块使其熔解 3．（2016秋?浦东新区期中）两个相互接触的物体没有发生热传递，这是因为它们具有相同的（）A．质量B．温度C．内能D．体积 4．（2015?船营区校级学业考试）在下述现象中没有做功而使物体内能改变的是（）A．电流通过点炉丝使温度生高 B．流星进入大气层运动温度升高 C．铁锤打铁块使铁块温度升高 D．在炉火上的水被烧开 5．（2014春?新疆校级月考）一定质量的0℃的冰，全部变成0℃的水的过程中（）A．分子的平均动能增大，吸收热量，内能不变 B．分子的平均动能减小，放出热量，内能增大 C．分子的平均动能不变，吸收热量，内能增大 D．分子的平均动能不变，放出热量，内能减小 6．（2014秋?南京校级月考）将一杯热水倒入盛有冷水的容器中，冷水的温度升高了10℃，再向容器内倒入一杯相同质量和温度的热水，容器中的水温又升高了6℃．如果继续向容器中倒入一杯同样的热水，则容器中的水温会升高（） A．5℃B．4℃C．3℃D．2℃ 7．（2014?奉贤区二模）关于热现象的描述正确的是（） A．满足能量守恒定律的宏观过程都可以自发进行 B．做功和热传递都通过能量转化的方式改变系统内能 C．一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同 D．物体内单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动也是无规律的

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

工程热力学 教案 第四讲

｛复习提问｝ 1、什么是热力学第一定律？ 2、什么事准平衡过程和可逆过程？举例描述。 3、系统储存能包括及部分，各是什么，表示符号和表达式是什么？ ｛导入新课｝ 第三节系统与外界传递的能量 上一节课我们学习了系统的总储存能，这一节我们来学你系统与外界传递的能量。 在热力过程中,热力系与外界交换的能量包括三部分，分别是功量、热量和工质通过边界时所携带的能量。下面我们分别来学习这三种能量： 一、热量 1、定义：系统和外界之间仅仅由于温度不同（温差）而通过边界传递的能量称 为热量。符号：Q , 单位为J或kJ 2、单位质量工质与外界交换的热量用q表示,单位为J/kg或kJ/kg 。 微元过程中热力系与外界交换的微小热量用δQ或δq表示。 3、热量为在热传递中物体能量改变的量度,是过程量。其数值大小与过程有关， 所以不是状态参数。 4、热量正负规定: 系统吸热，热量取正值，Q（q）＞0 ；系统放热，热量取 负值，Q（q）＜0 。 5、热量的记算式（推导）： 引入新概念【熵】 熵：指热能除以温度所得的商，标志热量转化为功的程度。有温差便有热量的传递,可用熵的变化量作为热力系与外界间有无热量传递以及热量传递方向的标志。 1、符号: S , 单位为J/K 或kJ/K 。 2、单位质量工质所具有的熵称为比熵, 用s 表示, 单位为J/（kg?K) 或kJ/（kg?K）。 用熵计算热量

在微元可逆过程中，系统与外界传递的热量可表示为： δq =Tds δQ =TdS 在可逆过程1-2中，系统吸收的热量可写为： q =?21Tds Q=?2 1TdS 根据熵的变化判断一个可逆过程中系统与外界之 间热量交换的方向：ds ＞0，δq ＞0，系统吸热； ds ＜0，δq ＜0，系统放热； ds =0，δq =0，系统与外界没有热量交换，是绝热（定熵）过程。 3. 温熵图 (T -s 图) 在可逆过程中单位质量工质与外界交换的热量 q =?21 Tds ， 大小等于T -s 图（温熵图）上过程曲线下的面积，因此温熵图也称示热图。对于分析热力过程和热力循环很有用处。 二、功量 我们知道热量是由于温差的作用使系统与外界发生能量交换，顾名思义，功量是在力差作用下，系统与外界发生的能量交换。 1、功量亦为过程量，不是状态参数。 2、有各种形式的功,如电功、磁功、膨胀功、轴功等。工程热力学主要研究 两种功量形式: ⑴体积变化功，⑵轴功。 ⑴体积变化功——由于热力系体积发生变化（增大或缩小）而通过边 界向外界传递的机械功称为体积变化功（膨胀功或压缩功）。 ①符号: W , 单位为J 或kJ 。 ②1kg 工质传递的体积变化功用符号w 表示，单位为J/kg 或kJ/kg 。 ③正负规定: d v > 0 , w > 0 , 热力系对外作膨胀功； d v < 0 , w < 0 , 热力系对外作压缩功。 ④体积变化功的计算式（推导） 课本图2-4 假设质量为1kg 的气体工质在汽缸中进行一个可逆膨胀过程，缸内气体压力p ，活塞截面积A ，活塞在某一瞬间移动微小位移dx 。则整个热力过程工质对活塞所作功量为 : 1→2为可逆过程 (pdv pAdx w ==δ)

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。

第四讲化学反应进行的方向

第四讲化学反应进行的方向 子?新课标?高三化学〔人教版〕第一轮复习选修〔4〕单元讲座 第二章化学反应速率和化学平稳 第四讲化学反应进行的方向 复习目标：能用焓变和熵变讲明化学反应的方向。 复习重点、难点：熵判据 科学家依照体系的存在着使体系总能量趋向于，也确实是⊿H 0的趋势，也存在使体系由有序向无序转化〔⊿S 0〕的自然现象，提出了焓判据和熵判据。 一、焓变与自发反应的关系 焓变〔ΔH〕作为判定反应自发性的依据：假设ΔH＜0，＿＿＿能自发进行；假设ΔH ＞0，＿＿＿不能自发进行，而＿＿＿能自发进行。 能自发进行，但当温度升高时却能自发进行。 二、熵变与自发反应的关系 熵指的是，用表示。作为固液气三态的熵值比较大小顺序为。 摸索：为何物质的溶解是自发过程？〔请用熵变来讲明〕〔通过分子扩散自发形成平均混合物。物质溶于水自发地向水中扩散，形成平均的溶液，体系有由有序自发地变为无序的倾向〕。 行。 三、自发反应的判定依据 焓变〔焓判据〕只能判定，熵变〔熵判据〕只能判定。

结论：二者的复合判据才是自以反应的判定标准。二者对反应方向的阻碍存在着关系：⊿H正反应自发进行；⊿H—T⊿S>0 逆反应自发过行。 疑难点拨 焓的概念是依照热力学第一定律引入的，规定在等温等压且不做非体积功的条件下，反应的热效应就等于反应的焓变，关于一定压且不做非体积功条件下的化学反应的热效应也等于产物的是焓值〔末态〕减去反应物的总焓值〔始态〕。在研究各种体系的变化过程时，人们发觉自然界的自发过程一样都朝着能量降低的方向进行。明显，能量越低，体系的状态就越稳固。化学反应一样亦符合上述能量最低原理。的确，专门多放热反应，在298K、标准态下是自发的。例如： 3Fe(s) + 2O2(g)=Fe3O4(s)；△H (298 K)= －1118.4 kJ·mol-1 C(s) + O2(g)=CO2(g)；△H(298 K) =－393.509 kJ·mol-1 CH4(g) + 2O2(g)=CO2(g) + 2H2O(l)；△H(298 K) = －890.36 kJ·mol－1 此有人曾试图以298K、标准态下反应的焓变作为反应自发性的判据。认为在等温等压条件下，当 △H < 0时：化学反应自发进行 △H > 0时：化学反应不能自发进行 然而，实践讲明：有些吸热过程(△H >0)亦能自发进行。例如，水的蒸发，NH4Cl溶于水以及Ag2O的分解等差不多上吸热过程，但在298K、标准态下均能自发进行：NH4Cl(s) = NH4+(aq) + Cl－(aq)；△H (298 K)= 14.7 kJ·mol-1 Ag2O(s) = 2Ag(s) + 1/2O2(g)；△H (298 K)= 31.05 kJ·mol-1 CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g)；△H (298 K)= 178.32 kJ·mol-1 关于CaCO3的分解反应在298K、标准态下反应是非自发的。但当温度升高到约1123K 时，CaCO3的分解反应就变成自发过程，而现在反应的焓变仍近似等于178.32kJ·mol-1,(温度对焓变阻碍甚小)。由此可见，把焓变作为反应自发性的普遍判据是不准确、不全面的。因为除了反应焓变以外，体系纷乱度的增加和温度的改变，也是许多化学和物理过程自发进行的阻碍因素。 二、如何利用〝△H-T△S〞判定化学反应的自发性 通过教材学习，我们明白反应的自发性不仅与焓变和熵变有关，而且还与温度条件有关。化学反应的方向是焓变和熵变共同阻碍的结果，判定依据为△H-T△S，即依据△H-T△S的值的大小判定。△H-T△S又称自由能，符号△G，△G=△H-T△S，在等温等压下，自由能变化(△G)的正负决定着化学反应进行的方向和程度。而△G又与△H、△S及T紧密相关。关系如下： 现在我们利用△H-T△S对中学化学中的两个咨询题探讨。 关于C还原CuO所发生的反应有以下两种可能情形： 1、假如反应为：2CuO+C=2Cu+CO2↑，直截了当依照各物质的△G运算，那么： 那么△G°1=(-394.4+2×0)-[2×(-127.2)+0]=- △H-T△S= －140.0(kJ)<0 2、假如反应为：CuO+C=Cu+CO↑，依照各物质的△G运算，那么： △G°2=(-137.3+0)-(127.2+0)= △H-T△S =－10.1(kJ)<0

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

第四讲热学部分..(可编辑修改word版)

8kT m v 2 l l 一． 基础知识 第四讲 热 学 部 分 1. 分子运动论的基本内容 2. 物态的微观解释 3. 理想气体的压强 设任意分子 a 的速度为 v ，在 x 、y 、z 三个方向的分量为 v x 、v y 、v z ，所以分子 a 在单位时间里与左右壁碰撞的冲量为： v mv 2 I = f ? ?t = 2mv ? x = x 2l 1 l 1 mv 2 mv 2 m N F = I + I + = 1x + 2x + = ∑v 2 1 2 1 1 1 ix i =1 F m N mN v 2 + v 2 + v 2 + v 2 mN P = = ∑v 2 = ? 1x 2 x 3x Nx = ? v 2 = nmv 2 l 2l 3 l 1l 2l 3 ix i =1 l 1l 2l 3 N l 1l 2l 3 v 2 + v 2 + v 2 = v 2 ∴ v 2 = 1 v 2 x y z x 3 ∴ P = 2 n ? 1 mv 2 = 2 ne A 3 2 3 k 4. 分子平均动能： PV = RT ? e = 3P = 3RT = 3RT = 3RT = 3 kT (k =R/N A ,为玻尔兹曼常数) k 2n 2nV 2N 2N A 2 5. 阿伏伽德罗定律： P = nkT (n 为单位体积的分子数) ① 分子的平均速率： v = = ② 分子的方均根速率： = (μ为 mol 质量，可分子平均自由程推导) = 二． 物体的内能 1. 自由度：即确定一个物体的位置所需要的独立坐标参数，如自由运动的质点 需要三个独立坐标来描述其运动，故它有三个自由度。 2. 例：He 三个平动自由度 H 2 三个平动自由度，二个转动自由度 CO 2 三个平动自由度，二个转动自由度，一个振动自由度。 3. 理想气体的内能： E = N i kT = m 2 M ? i RT (i =3 或 i =5) 2 4. 物体的势能 8RT 3kT m 3RT 1 x l A x x

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

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

(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。

第一章热力学第一定律

第一章热力学第一定律 本章主要内容 1.1热力学概论 1.2热力学第一定律 1.3 可逆过程和最大功 1.4 焓 1.5 热容 1.6 热力学第一定律对理想气体的应用1.7实际气体 1.8热化学 1.9化学反应热效应的求算方法 1.10反应热与温度的关系——基尔霍夫定律

§1.1热力学概论 1.1.1热力学的研究对象 （1）研究热、功和其他形式能量之间的相互转换及其转换过程中所遵循的规律； （2）研究各种物理变化和化学变化过程中所发生的能量效应； （3）研究化学变化的方向和限度。 1.1.2 热力学的方法和局限性 热力学方法： 热力学在解决问题是使用严格的数理逻辑推理方法，其研究对象是大量质点的集合体，所观察的是宏观系统的平均行为，并不考虑个别分子或质点，所得结论具有统计意义。 优点：只须知道宏观系统变化的始终态及外部条件，无须知道物质的微观结构和变化的细节即可进行有关的定量计算。 局限性： （1）对所得的结论只知其然而不知所以然； （2）不能给出变化的实际过程，没有时间的概念，也不能推测实际进行的可能性。 （3）只能适应用于人们所了解的物质世界，而不能任意推广到整个宇宙。 1.1.3 几个基本概念： 1、系统与环境 系统（System）——把一部分物质与其余分开作为研究对象，这这种被划定的研究对象称为系统，亦称为物系或系统。 环境（surroundings）——与系统密切相关、有相互作用或影响所能及的部分称为环境。 （1）敞开系统（open system） -系统与环境之间既有物质交换，又有能量交换。 （2）封闭系统（closed system）-系统与环境之间无物质交换，但有能量交换。

第四讲 热学部分

第四讲 热 学 部 分 一． 基础知识 1． 分子运动论的基本内容 2． 物态的微观解释 3． 理想气体的压强 设任意分子a 的速度为v ，在x 、y 、z 三个方向的分量为v x 、v y 、v z ，所以分子a 在单位时间里与左右壁碰撞的冲量为： 1 2 1122l mv l v mv t f I x x x =?=??= ∑==++=++=N i ix x x v l m l mv l mv I I F 1 2112212121 2 22 2222232112 23222132123 21323 1 v v v v v v v nm v l l l mN N v v v v l l l mN v l l l m l l F P x z y x x x N i Nx x x x ix A =∴=++=?=+++?== =∑= k A e n v m n P 3 2 21322=?= ∴ 4． 分子平均动能： kT N RT N RT nV RT n P e RT PV A k 2 3 23232323===== ?=γγγ(k =R/N A ,为玻尔兹曼常数) 5． 阿伏伽德罗定律：nkT P =(n 为单位体积的分子数) ① 分子的平均速率：πμ πRT m kT v 88== (μ为mol 质量，可分子平均自由程推导) ② 分子的方均根速率：μ RT m kT v 332== 二． 物体的内能 1． 自由度：即确定一个物体的位置所需要的独立坐标参数，如自由运动的质点 需要三个独立坐标来描述其运动，故它有三个自由度。 2． 例：He 三个平动自由度 H 2 三个平动自由度，二个转动自由度 CO 2三个平动自由度，二个转动自由度，一个振动自由度。 3． 理想气体的内能： RT i M m kT i N E 2 2?==(i =3或i =5) 4． 物体的势能