热力学计算题(修订版)
化学热力学练习题焓变计算与熵变变化
化学热力学练习题焓变计算与熵变变化在化学反应中，热力学是一个重要的概念，它涉及到热量的转移和能量的变化。
热力学的基本原理包括焓变和熵变的计算与理解。
本文将通过练习题的形式，来详细讲解焓变计算与熵变变化的相关内容。
练习题1：考虑以下反应：2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l)已知该反应在标准状态下的标准生成焓变为-571.6 kJ/mol。
题目1：计算反应物的标准摩尔生成焓的总和。
解析：根据反应方程可以得到反应物的化学计量比为2:1。
由此可知，两摩尔的H2(g)和一摩尔的O2(g)反应生成两摩尔的H2O(l)。
因此，反应物的标准摩尔生成焓的总和等于反应物的化学计量数乘以标准生成焓的总和。
即：2 * ΔH(H2) + ΔH(O2) = 2 * (-571.6 kJ/mol) + 0 = -1143.2 kJ/mol题目2：根据给定的标准生成焓，计算该反应的焓变。
解析：反应的焓变可以通过反应物的标准摩尔生成焓的总和减去生成物的标准摩尔生成焓的总和来计算。
即：ΔH = (∑ΔH(生成物)) - (∑ΔH(反应物)) = 0 - (-1143.2 kJ/mol) = 1143.2 kJ/mol练习题2：下列两个反应之间的焓变如何相关？反应1: N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g) ΔH1 = -92.4 kJ/mol反应2: 2NH3(g) → N2(g) + 3H2(g) ΔH2 = 92.4 kJ/mol解析：反应1和反应2互为反应关系的反应，即反应2是反应1的逆反应。
根据热力学的原理，反应1和反应2的焓变满足以下关系：ΔH2 = -ΔH1即，反应2的焓变等于反应1的焓变的相反数。
练习题3：考虑以下反应：C6H6(l) + 15/2 O2(g) → 6CO2(g) + 3H2O(l) ΔH = -6542 kJ/mol题目1：计算该反应物的摩尔生成焓。
解析：反应物的摩尔生成焓可以通过反应物的标准摩尔生成焓的总和来计算，其中标准摩尔生成焓等于反应物的化学计量数乘以标准生成焓。
热力学习题及答案
（ D）
(A)水在25℃、可逆蒸发为水蒸气：△ S = △ H/T ；
(D)在等温等压下，可逆电池反应： △ S = △ H/T 12 ．在 -10 ℃、 101.325kPa 下， 1mol 水凝结成冰的过程 中，下列哪个公式可以适用： (A) ∆U = T∆S； （B） ∆S =(∆H - ∆G)/T (C) ； ∆H = T∆S + V∆p； (D) ∆GT,p = 0。 （B）
三、简答 1. 关于公式ΔGT，p＝WR'的下列说法是否正确？为什么？ (1) “体系从 A 态到 2) “等温等压下只有体系对外做非体积功时G才降低”； 答：(1)不对,只有在 T,p 一定的可逆过程中,体系的 ΔGT ， p 才等于 WR ＇ ; 在其它条件下 , 不可逆过程中 ΔGT,p不等于WR＇。 (2) 不对,体系的吉布斯自由能是状态函数 ,假如 GB
一选择题 1. 1mol 单原子分子理想气体，经过一个循环过程W为 －100J，则Q为： ∵ΔU=0 ∴Q=-W b a. 0; b. 100J; c. -100J; d.求不出(因不知过程可逆与否) 2.理想气体在可逆绝热膨胀过程中 ∵dS=δQr/T b a. U 增加； b. S 不变； c. S 增大； d. T 不变。 3.1mol 纯液体在其正常沸点时完全气化,该过程增大的量 是： c a.蒸气压； b.气化热； c.熵； d.吉布斯函数。 4.液态水在100℃及101kPa下气化，则该过程 d P126 a. ΔH=0； b. ΔS=0; c. ΔA=0; d. ΔG=0. c 5. 1mol 理想气体经一等温可逆压缩过程，则 a. ΔG> ΔA; b. ΔG< ΔA; c. ΔG= ΔA; d.二者无法比较。 ΔA=ΔU-TΔS= -TΔS ΔG=ΔH-TΔS= -TΔS
(完整)热力学第一定律——计算题
第一章热力学第一定律四、简答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？答：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。
五、计算题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：Q＝ΔU＋W得：Q＝200—160＝40 kJ（2）W ＝100kJ,Q ＝260 kJΔU ＝Q -W ＝260-100＝160 kJ2.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===-==2121外外外nRT nRT （V -V ）=（-）p p3. 已知冰和水的密度分别为0.92×103kg/m 3和1。
0×103kg/m 3，现有1mol 的水发生如下变化：(1）在100℃、101.325kPa 下蒸发为水蒸气，且水蒸气可视为理想气体； （2）在0℃、101。
325kPa 下变为冰。
试求上述过程系统所作的体积功。
热力学练习题全解
热力学练习题全解热力学是研究热能转化和热力学性质的科学，它是物理学和化学的重要分支之一。
在热力学中，我们通过解决一系列练习题来巩固和应用所学知识。
本文将为您解答一些热力学练习题，帮助您更好地理解和应用热力学的基本概念和计算方法。
1. 练习题一题目：一个理想气体在等体过程中，吸收了50 J 的热量，对外界做了30 J 的功，求该气体内能的变化量。
解析：根据热力学第一定律，内能变化量等于热量和功之和。
即ΔU = Q - W = 50 J - 30 J = 20 J。
2. 练习题二题目：一摩尔理想气体从A状态经过两个等温过程和一段绝热过程转变为B状态，A状态和B状态的压强和体积分别为P₁、P₂和V₁、V₂，已知 P₂ = 4P₁，V₁ = 2V₂，求这个过程中气体对外界做的总功。
解析：由两个等温过程可知，气体对外界做的总功等于两个等温过程的功之和。
即 W = W₁ + W₂。
根据绝热过程的特性，绝热过程中气体对外做功为零。
因此，只需要计算两个等温过程的功即可。
根据理想气体的状态方程 PV = nRT，结合已知条件可得：P₁V₁ = nRT₁①P₂V₂ = nRT₂②又已知 P₂ = 4P₁，V₁ = 2V₂，代入式①和式②可得：8P₁V₂ = nRT₁③4P₁V₂ = nRT₂④将式③和式④相减，可得：4P₁V₂ = nR(T₁ - T₂) ⑤由于这两个等温过程温度相等，即 T₁ = T₂，代入式⑤可得：4P₁V₂ = 0所以，这个过程中气体对外界做的总功 W = 0 J。
通过以上两个练习题的解答，我们可以看到在热力学中，我们通过应用热力学第一定律和理想气体的状态方程等基本原理，可以解答各种热力学问题。
熟练掌握这些计算方法，有助于我们更深入地理解热力学的基本概念，并应用于实际问题的解决中。
总结：本文对两道热力学练习题进行了详细解答，分别涉及了等体过程和等温过程。
通过这些例题的解析，读者可以理解和掌握热力学的基本计算方法，并将其应用于实际问题的求解中。
热力学习题(精心整理)
热力学基础习题练习一、选择题1. 对于物体的热力学过程, 下列说法中正确的是[ ] (A) 内能的改变只决定于初、末两个状态, 与所经历的过程无关 (B) 摩尔热容量的大小与所经历的过程无关(C) 在物体内, 若单位体积内所含热量越多, 则其温度越高(D) 以上说法都不对2.. 在下面节约与开拓能源的几个设想中, 理论上可行的是[ ] (A) 在现有循环热机中进行技术改进, 使热机的循环效率达100% (B) 利用海面与海面下的海水温差进行热机循环做功 (C) 从一个热源吸热, 不断作等温膨胀, 对外做功 (D) 从一个热源吸热, 不断作绝热膨胀, 对外做功3. 一定质量的理想气体经历了下列哪一个变化过程后, 它的内能是增大的? [ ] (A) 等温压缩 (B) 等体降压 (C) 等压压缩 (D) 等压膨胀4. 理想气体由初状态( p 1, V 1, T 1）绝热膨胀到末状态( p 2, V 2, T 2)，对外做的功为[ ] (A))(12T T C M m V - (B) )(12T T C M mp - (C) )(12T T C M m V -- (D) )(12T T C Mmp -- 5. 一定量的理想气体分别经历了等压、等体和绝热过程后其内能均由E 1变化到E 2 ．在上述三过程中, 气体的[ ] (A) 温度变化相同, 吸热相同 (B) 温度变化相同, 吸热不同 (C) 温度变化不同, 吸热相同 (D) 温度变化不同, 吸热也不同6. 一定质量的理想气体从某一状态经过压缩后, 体积减小为原来的一半, 这个过程可以是绝热、等温或等压过程．如果要使外界所做的机械功为最大, 这个过程应是 [ ] (A) 绝热过程 (B) 等温过程(C) 等压过程 (D) 绝热过程或等温过程均可7. 一定量的理想气体从初态),(T V 开始, 先绝热膨胀到体积为2V , 然后经等容过程使温度恢复到T , 最后经等温压缩到体积V ，如图9-1-34所示．在这个循环中, 气体必然 [ ] (A) 内能增加 (B) 内能减少 (C) 向外界放热 (D) 对外界做功8. 在下面节约与开拓能源的几个设想中, 理论上可行的图9-1-34是[ ] (A) 在现有循环热机中进行技术改进, 使热机的循环效率达100% (B) 利用海面与海面下的海水温差进行热机循环做功 (C) 从一个热源吸热, 不断作等温膨胀, 对外做功 (D) 从一个热源吸热, 不断作绝热膨胀, 对外做功9. 卡诺循环的特点是[ ] (A) 卡诺循环由两个等压过程和两个绝热过程组成 (B) 完成一次卡诺循环必须有高温和低温两个热源 (C) 卡诺循环的效率只与高温和低温热源的温度有关(D) 完成一次卡诺循环系统对外界做的净功一定大于0 10. 热力学第二定律表明[ ] (A) 不可能从单一热源吸收热量使之全部变为有用功 (B) 在一个可逆过程中, 工作物质净吸热等于对外做的功 (C) 摩擦生热的过程是不可逆的(D) 热量不可能从温度低的物体传到温度高的物体11. 图9-1-50所列四图分别表示某人设想的理想气体的四个循环过程，请选出其中一个在理论上可能实现的循环过程的图的符号． [ ]12. 在图9-1-51中，I c II 为理想气体绝热过程，I a II 和I b II 是任意过程．此两任意过程中气体做功与吸收热量的情况是 [ ] (A) I a II 过程放热，做负功；I b II 过程放热，做负功 (B) I a II 过程吸热，做负功；I b II 过程放热，做负功 (C) I a II 过程吸热，做正功；I b II 过程吸热，做负功(D) I a II 过程放热，做正功；I b II 过程吸热，做正功 二、填空题1. 各为1 mol 的氢气和氦气, 从同一状态(p ,V )开始作等温膨胀．若氢气膨胀后体积图9-1-51(D)(C)(A)(B)图9-1-50变为2V , 氦气膨胀后压强变为2p, 则氢气和氦气从外界吸收的热量之比为 ．2. 一定量气体作卡诺循环, 在一个循环中, 从热源吸热1000 J, 对外做功300 J ． 若冷凝器的温度为7︒C, 则热源的温度为 ．3. 1mol 理想气体(设VPC C =γ为已知)的循环过程如图9-2-11所示，其中CA 为绝热过程，A 点状态参量(11,V T )，和B 点的状态参量(21,V T )为已知．则C 点的状态参量为：=C V ， =C T ，=C p ．4. 一定量的理想气体，从A 状态),2(11V p 经历如图9-2-12所示的直线过程变到B 状态)2,(11V p ，则AB 过程中系统做功___________, 内能改变△E ＝_________________．5. 质量为m 、温度为0T 的氦气装在绝热的容积为V 的封闭容器中，容器一速率v 作匀速直线运动．当容器突然停止后，定向运动的动能全部转化为分子热运动的动能，平衡后氦气的温度增大量为 ．6. 一定量理想气体，从同一状态开始使其体积由V 1膨胀到2V 1，分别经历以下三种过程：(1) 等压过程；(2) 等温过程；(3) 绝热过程．其中：__________过程气体对外做功最多；____________过程气体内能增加最多；__________过程气体吸收的热量最多．7. 一定量的理想气体，从状态a 出发，分别经历等压、等温、绝热三种过程由体积V 1膨胀到体积V 2，试在图9-2-17中示意地画出这三种过程的p －V 图曲线．在上述三种过程中： (1) 气体的内能增加的是__________过程；(2) 气体的内能减少的是__________过程．8. 将热量Q 传给一定量的理想气体，(1) 若气体的体积不变，则其热量转化为 ； (2) 若气体的温度不变，则其热量转化为 ；(3) 若气体的压强不变，则其热量转化为 ．T 12T 图9-2-112p 11图9-2-121图9-2-172三、计算题1. 1 mol 刚性双原子分子的理想气体，开始时处于Pa 1001.151⨯=p 、331m 10-=V 的状态，然后经图9-3-1所示的直线过程I 变到Pa 1004.452⨯=p 、332m 102-⨯=V 的状态．后又经过方程为C pV =21（常量）的过程II 变到压强Pa 1001.1513⨯==p p 的状态．求：(1) 在过程I 中气体吸的热量; (2) 整个过程气体吸的热量．2. 一卡诺热机(可逆的)，当高温热源的温度为C 127 、低温热源温度为C 27 时，其每次循环对外做净功8000 J ．今维持低温热源的温度不变，提高高温热源的温度，使其每次循环对外做净功10000 J ．若两个卡诺循环都工作在相同的两条绝热线之间，试求：(1) 第二个循环热机的效率； (2) 第二个循环的高温热源的温度．3. 如图9-3-6所示，一金属圆筒中盛有1 mol 刚性双原子分子的理想气体，用可动活塞封住，圆筒浸在冰水混合物中．迅速推动活塞，使气体从标准状态(活塞位置I)压缩到体积为原来一半的状态(活塞位置II)，然后维持活塞不动，待气体温度下降至0℃，再让活塞缓慢上升到位置I ，完成一次循环．(1) 试在p -V 图上画出相应的理想循环曲线；(2) 若作100 次循环放出的总热量全部用来熔解冰，则有多少冰被熔化? (已知冰的熔解热=λ 3.35×105J · kg －1，普适气体常量 R = 8.31 J · mol－1· K －1)4. 比热容比=γ 1.40的理想气体，进行如图9-3-7所示的abca 循环，状态a 的温度为300 K ．(1) 求状态b 、c 的温度； (2) 计算各过程中气体所吸收的热量、气体所做的功和气体内能的增量; (3) 求循环效率．5. 绝热壁包围的汽缸被一绝热的活塞分成A ，B 两室，活塞在汽缸内可无摩擦自由滑动，每室内部有1mol 的理想气体，定容热容量R C V 25=．开始时，气体都处在平衡态),,(000T V p ．现在对A 室加热，直到A 中压强变为20p 为止．1p V图9-3-1图9-3-6图9-3-7)3(1) 求加热之后，A 、B 室中气体的体积和温度; (2) 在这过程中A 室中的气体做了多少功? (3) 加热器传给A 室的热量多少?6. 图9-3-19所示为一循环过程的T -V 曲线．该循环的工质的物质的量为mol n 的理想气体，其中V C 和γ均已知且为常量．已知a 点的温度为1T ，体积为V 1，b 点的体积为V 2，ca 为绝热过程．求：(1) c 点的温度； (2) 循环的效率．7. 设一动力暖气装置由一台卡诺热机和一台卡诺制冷机组合而成．热机靠燃烧时释放的热量工作并向暖气系统中的水放热；同时，热机带动制冷机．制冷机自天然蓄水池中吸热，也向暖气系统放热．假定热机锅炉的温度为C 2101=t ，天然蓄水池中水的温度为C 152 =t ，暖气系统的温度为C 603 =t ，热机从燃料燃烧时获得热量2.1×107J ，计算暖气系统所得热量．热力学基础 答案一、选择题1. A2. B3.D4. C5. B6. A7. C8. B9. C 10. C 11. B 12. B 二、填空题1. 1:12. 127 ︒C3. 2V , 1121T V V -⎪⎪⎭⎫⎝⎛γ,12121-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛γV V V RT4. 0,2311V p A = 5. R M T 32v =∆ 6. 等压，等压，等压7. 过程曲线如解图9-2-17所示，其中ab 为等压过程, ac 为等温过程, ad 为绝热过程．(1) 等压; (2) 绝热．8. (1) 气体内能；(2) 气体对外做功；(3) 内能和对外做功三、计算题1. 解：(1) 在过程Ⅰ中气体对外做功为()()1221121V V p p A -+=图9-3-192内能增量为()()11221212525V p V p T T R T C M m E V -=-=∆=∆ 由热力学第一定律，此过程气体吸收的热量为()()()112212211112521V p V p V V p p E A Q -+-+=∆+=()()()J 1001.110204.425J 101021004.41001.121223355⨯-⨯⨯+-⨯⨯⨯+⨯=--J 1002.23⨯=(2) 在过程II 中气体对外做功为⎰=322V V p A d ()2233222d 32V p V p VVV p V V V -==⎰又据C pV=21可得3332323223m 1032m 01.104.4102--⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=p p V V 所以()J 1085.4J 10204.4103201.123222⨯=⨯⨯-⨯⨯⨯=A过程II 气体内能增量为 ()()22332322525V p V p T T R E -=-=∆()J 1006.6J 10204.4103201.125322⨯=⨯⨯-⨯⨯⨯= 过程II 气体吸热 J 1009.1J 1006.6J 1085.4433222⨯=⨯+⨯=∆+=E A Q 整个过程气体吸收热量 21Q Q Q +=J 1029.1J 1009.1J 1002.2443⨯=⨯+⨯=2. 解：(1) J 32000J 4003001800011112=-==→=-=ηη净净A Q Q A T T ，净A Q Q +=21 J 24000J 8000J 3200012=-=-=净A Q Q第二个热机2Q 不变，则 J 34000J 10000J 2400021=+='+='净A Q Q %4.2934000100001==''='Q A 净η(2) 由 121T T'-='η 得 K 425K %4.291300121=-='-='ηT T解图9-3-13. 解：(1) p –V 图上循环曲线如解图9-3-6所示，其中ab 为绝热线，bc 为等体线，ca 为等温线．(2) 等体过程放热为 Q V = C V (T 2－T 1等温过程吸热为 2ln 111V VRT Q T = (2) 绝热过程方程 211111)2(T V T V --=γγ (3) 双原子分子气体 R C V 25= 4.1=γ由(1)～(3)式解得系统一次循环放出的净热量为2ln )12(25111RT T R Q Q Q T V --=-=-γJ 240= 若100 次循环放出的总热量全部用来熔解冰，则熔解的冰的质量为21016.7100-⨯==λQm kg4. 解：(1) c →a 等体过程有cc a a T pT p = 所以 75)(==ac a c p pT T Kb →c 等压过程有 c ca b T V T V = 所以 225)(==cbcb V V T T K (2) 气体的物质的量为 mol 321.0===aaa RT V p M m ν 由 40.1=γ 可知气体为双原子分子气体，故R C V 25= R C p 27=c →a 等体吸热过程 0=ca A J 1500)(=-=∆=c a V ca ca T T C E Q ν b →c 等压压缩过程 J 400)(-=-=b c b bc V V p AJ 1000)(-=-=∆b c V bc T T C E ν J 1400-=+∆=bc bc bc A E Q 整个循环过程0=∆E ，循环过程净吸热为J 600))((21=--==c b c a V V p p A Q解图9-3-611a →b 过程净吸热 ca bc ab Q Q Q Q --=J500J1500J )1400(J 600=---=(3) 0>ab Q 为净吸热，a →b 过程经历了升温、降温过程，设温度转折点为x , a →b 过程)d d (2d 2d p V V p iT R i M m E +==, V p A d d = 由热力学第一定律p V iV p i A E Q d 2d 22d d d ++=+= ab 直线方程为 43006100-=--V p → V p d 75d -=于是有V V Q d )1925450(d +-=令0d =Q 解得3m 28.4=x V ，即a →x 吸热，x →b 放热J 4.1167d )1925450(d 28.4228.42=+-==⎰⎰V V Q Q ax%5.224.11761500600≈+=+=ax ca Q Q W 净η5. 解：(1) B 室中进行的是绝热过程. 设初始平衡时状态为),,(000T V p ，达到平衡终态时，两室的状态为),,(A A A T V p 和),,(B B B T V p ，则有B A 02p p p == (1)由初终态的状态方程00A A B BA 0Bp V p V p V T T T == (2) 利用(1)式可得0A BA 0B22V V V T T T == (3) 对B 室有准静态绝热过程方程B B 00p V p V γγ= (4)由(3)、(4)式和57==Vp C C γ得 γγ1011B 222V V V ==- 和0011B 22.12T T T ≈=-γ由总体积一定，得A 室的终态体积为解图9-3-73/mγ10B 0A 222V V V V V -=-=代入(3)式001A A 78.2)22(22T T V T V T ≈-==-γ(2) 因活塞处无功耗，故A 气体推动活塞对B 气体做功的值等于B 气体的内能增量000B 55.0)122.1()(RT T C T T C A V V ≈-=-= (3) A 室中吸收的热量等于它对B 室做的功，加上自己内能的增量00A A A A 5)(RT T T C A E A Q V =-+=∆+=6. 解：(1) ca 为绝热过程，则 12111--⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=γγV V T V V T T c a a c(2 ) ab 为等温过程，工质吸热 1211ln V VnRT Q =bc 为等容过程，工质放热为⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-=-121111211)(γVV T nC T T T nC T T nC Q V cV c b V 循环过程的效率1212112ln 111V V V V RC Q Q V -⎪⎪⎭⎫⎝⎛--=-=γη7. 解：卡诺热机效率131211T T Q Q-=-=η热机传给暖气系统热量 1132Q T T Q =(1) 卡诺热机向致冷机输出的功1131)1(Q T T Q A -==η 卡诺致冷机从天然蓄水池中吸收热量为1132322)1('Q T T T T T wA Q -⋅-==于是卡诺致冷机传给暖气的热量为)1(''132313121T TT T Q T Q wA A Q Q --=+=+=η (2)从(1)、(2)两式，再考虑到J 101.271⨯=Q ，可得暖气系统共吸收热量()()112332112'Q T T T T T T Q Q Q --=+=()()()()J 1027.6J 101.22732101560273601521077⨯=⨯⨯+⨯-+⨯-=。
化学热力学练习题焓变与熵变计算
化学热力学练习题焓变与熵变计算热力学是研究物质能量转化和体系热平衡的科学，其核心概念之一就是焓变和熵变。
焓变描述了在定压条件下物质从起始状态到终止状态时的能量变化，而熵变则描述了体系在一个过程中的无序程度变化。
通过计算焓变与熵变，我们可以进一步了解物质的热力学性质，为化学反应的研究和工业应用提供依据。
下面，我们将通过一些常见的练习题来学习焓变和熵变的计算方法。
练习题1：氢气燃烧生成水考虑氢气与氧气燃烧生成水的反应：2 H₂(g) + O₂(g) → 2 H₂O(l)已知在常压下，该反应的焓变为-572 kJ/mol。
请计算该反应的熵变。
解答：焓变的计算方法是，根据反应物和生成物的摩尔数，将焓变值除以摩尔数得到摩尔焓变。
在本例中，反应物为2摩尔的氢气和1摩尔的氧气，生成物为2摩尔的水。
因此，摩尔焓变为-572 kJ/mol ÷ 2 = 286kJ/mol。
熵变的计算方法是，根据物质的一个摩尔数的熵与摩尔焓变之间的关系，使用熵变的标准生成值。
根据热力学第二定律，我们知道在298 K时，理想气体在标准状态下的熵为0。
因此，可以推出标准生成摩尔熵变的表达式：ΔS° = ΣnS°(生成物) - ΣmS°(反应物)在本例中，生成物为2摩尔的水，反应物为2摩尔的氢气和1摩尔的氧气。
根据热力学表，水的标准生成摩尔熵为69.92 J/mol·K，氢气的标准生成摩尔熵为130.68 J/mol·K，氧气的标准生成摩尔熵为205.03 J/mol·K。
代入上述公式：ΔS° = (2 mol × 69.92 J/mol·K) - (2 mol × 130.68 J/mol·K + 1 mol ×205.03 J/mol·K)= -23.45 J/K因此，该反应的熵变为-23.45 J/K。
计算题热力学第一定律
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n× T2 T1 5 R(T2 − T1 ) = − p 外 (V2 − V1 ) = − p 外 × nR p − p 2 1 2
解：
100o C 等温可逆压缩 ΔU1 ΔH1 50.663kPa 100dm 3 n ( g ) 1
(1) ∆U 1 = 0 ， ∆H 1 = 0
100 o C 可逆相变 ΔU 101.325kPa V2 n1 ( g )
100 o C kPa 101.325 10dm 3 n1 ( g )
t1 = 27 o C p1 = 101.325kPa V 1 p环 = p 2 = p3 × T1 T3
恒容、恒外压 (1)
t 2 = 27 o C p 2 = p环 V 2
t 3 = 97 o C 恒容 p = 1013.25kPa (2) 3 V = V 2 3
W1 = − p 环 ∆V = − p 2 (V2 − V1 ) = −( p 2V2 − p 2V1 ) nRT1 p 2 T1 = − nRT2 − p 2 p = − nRT2 1 − p × T 1 1 2 p 3 T1 = − nRT2 1 − p × T 1 3 10 300.15 = − 1× 8.314 × 300.151 − × J = 17740J 1 370.15
∆H 2 = −1.306 × 4.06 × 10 4 J = −5.302 × 10 4 J Q2 = ∆H 2 = −5.302 × 10 4 J W2 = − p 2 ∆V = −[101.325 × (10 − 50)]J = [40 × 101.325]J = 4052J ∆U 2 = Q2 + W2 = (−53020 + 4052)J = -48968J
热力学中的热量传递与功练习题及
热力学中的热量传递与功练习题及解答题目：热力学中的热量传递与功练习题及解答热力学是研究能量转化与传递的学科，其中热量传递和功是研究的重点内容。
本文将为读者提供一些热力学中有关热量传递与功的练习题，并给出详细解答，帮助读者巩固和加深对该知识点的理解。
题目1：一个物体从20℃升到80℃，在这个过程中吸收了500J的热量。
该物体的内能变化和对外界所做的功分别是多少？解答：根据热力学第一定律，物体的内能变化等于吸收的热量减去对外界做的功。
因此，物体的内能变化为：ΔU = Q - W其中，ΔU表示内能的变化，Q表示吸收的热量，W表示对外界做的功。
根据题目，吸收的热量Q等于500J，代入公式可得：ΔU = 500J - W题目并没有直接给出对外界做功W的数值，所以我们需要通过其他方式来求解。
根据热力学第二定律，物体的温度升高时，它对外界所做的功为正值，即W>0。
在这个过程中，物体的内能增加，所以ΔU>0。
根据物体升温的公式，可以得到：ΔU = mcΔT其中，m表示物体的质量，c表示物体的比热容，ΔT表示温度变化。
根据上述公式，可以得到：500J - W = mcΔT由题可知，初始温度T1为20℃，末温度T2为80℃，代入公式可得：500J - W = mc(T2 - T1)由此，我们可以求解出对外界所做的功W的数值。
解答完毕。
题目2：一个气缸中有一升的理想气体，初始温度为300K，末温度为600K。
在这个过程中，系统对外界做了40J的功，求该过程中的热量变化量。
解答：根据热力学第一定律，系统对外界所做的功等于系统吸收的热量减去内能的变化量。
由于题目给出了功W的数值，我们可以使用下面的公式来求解热量变化量Q：Q = ΔU + W其中，Q表示热量变化量，ΔU表示内能的变化，W表示对外界所做的功。
根据题目可知，系统对外界做的功W为40J，代入公式可得：Q = ΔU + 40J由题目可知，初始温度T1为300K，末温度T2为600K。
热力学转化练习题功热量与内能计算
热力学转化练习题功热量与内能计算热力学是研究与能量转化有关的物理学分支，其中功、热量以及内能是重要的概念。
在热力学中，我们经常需要计算功、热量和内能的数值，以便理解能量的转化和系统的热力学性质。
本文将通过一系列练习题，来详细探讨功、热量与内能的计算方法。
一、功的计算1. 物体受力作用移动的功当物体受力F作用下沿位移s移动时，可以通过以下公式计算功W：W = F × s × cosθ其中F为物体所受的力的大小，s为位移的大小，θ为力F与位移s之间的夹角。
例如，一位修理工推了一个质量为100kg的箱子，箱子的位移为5m，并且修理工对箱子施加的力为100N，则可以通过以下计算得到该修理工所作的功：W = 100N × 5m × cosθ2. 气体体积变化所作的功当气体从一个体积状态V1变化到另一个体积状态V2时，可以通过以下公式计算气体所作的功W：W = P × (V2 - V1)其中P为气体的压强差，V2和V1分别为气体的末状态和初状态下的体积。
例如，一个气缸中的气体由初始状态V1=1L变化到末状态V2=2L，并且气体的压强差为P=2atm，则可以通过以下计算得到气体所作的功：W = 2atm × (2L - 1L)二、热量的计算热量是能量的一种形式，在热力学中用Q表示。
热量的计算可以通过以下公式得到：Q = m × c × ΔT其中m为物体的质量，c为物体的比热容，ΔT为物体温度的变化。
例如，一杯水的质量为200g，比热容为4.18 J/g℃，并且温度变化为10℃，则可以通过以下计算得到该杯水的热量：Q = 200g × 4.18 J/g℃ × 10℃三、内能的计算内能是系统中各种微观粒子的能量总和，它包括系统的热能、势能和内化学能等。
内能的计算可以通过以下公式得到：ΔU = Q - W其中ΔU为内能的变化量，Q为系统吸收的热量，W为系统所做的功。
化学热力学练习题焓变计算与熵变变化计算
化学热力学练习题焓变计算与熵变变化计算热力学是研究能量转化和能量传递的学科。
在化学反应中，焓变和熵变是两个重要的热力学量，可以用来描述反应的性质和方向。
本文将通过化学热力学练习题，介绍焓变和熵变的计算方法。
一、焓变计算焓变（ΔH）指的是反应过程中吸收或释放的热量，可以用来描述反应的热力学性质。
焓变的计算方法主要包括两种：实验法和计算法。
1. 实验法：实验法通常使用燃烧实验或反应热实验来测定焓变。
以燃烧反应为例，可以利用燃烧热量测定仪器进行测量。
燃烧反应的焓变为燃烧释放的热量。
2. 计算法：在实际实验不可行或者无法进行实验的情况下，可以通过计算方法来估算焓变。
计算法常用的方法包括热平衡法和热效应法。
热平衡法是指通过已知反应焓变的化学方程式，结合其他反应系统的焓变，利用焓的可加性，计算所求反应的焓变。
例如，对于反应A + B → C，如果已知反应A → C和B → C的焓变，可以通过这两个反应焓变的代数和来求解反应A + B → C的焓变。
热效应法是指利用已知物质在标准状态下的标准焓变和反应物质的摩尔系数，计算出所需反应物质在反应过程中产生或消耗的热量。
通过热效应法可以计算出一些常见化学反应的焓变值，如燃烧反应、中和反应等。
二、熵变计算熵变（ΔS）是指反应过程中体系的混乱程度的变化。
熵变的计算方法也可以通过实验或计算来进行。
1. 实验法：实验法通常使用熵平衡法来测定熵变。
熵平衡法主要包括微分法和积分法。
微分法通过测量温度与熵之间的关系，来计算特定反应的熵变。
积分法则通过测量不同温度下的熵值，并利用熵的可加性，计算反应体系的熵变。
2. 计算法：计算法通常使用标准熵变来计算反应的熵变。
标准熵是指物质在标准状态下的熵值，可以通过查阅参考书籍或参考数据库来获取。
通过标准熵和反应物质的摩尔系数，可以计算出反应过程中体系的熵变。
三、焓变和熵变的关系焓变和熵变可以用来判断反应是否可逆和自发进行。
根据吉布斯自由能（ΔG）的公式：ΔG = ΔH - TΔS，若ΔG<0，则反应是可逆反应；若ΔG>0，则反应是不可逆反应；若ΔG=0，则反应处于平衡状态。
工程热力学-计算题
1、1kg 氧气置于图所示的气缸内，缸壁能充分导热，且活塞与缸壁无摩擦。
初始时氧气压 力为0.5Mpa 、温度为27C 。
如果气缸长度为 2L ,活塞质量为10kg ，试计算拔除销钉后，活 塞可能达到的最大速度。
氧气的比热容c p 二0.918kJ /(kg K) , k=1.395 ,R g =0.260kJ/(kg K)解：取气缸内的氧气为研究对象。
根据热力学第一定律 Q = U W 知道，加入系统的热量一部分用于增加系统的热力学能，一部分用于对外做功。
根据题意：活塞如果要达到最大速度，那么氧气膨胀过程中 吸入的热量全部用于对外做功，所以氧气的热力学能不发生变化。
由于氧气可以看作理 想气体，而理想气体的热力学能是温度的单值函数，所以氧气膨胀过程为可逆定温膨胀 过程。
设环境温度为T 0,环境压力为P 0,氧气的质量为 m 活塞的质量为 M,活塞最大速度为V nax o 氧气初始状态的压力为 P 1,温度为T 1,容积为V 1，氧气膨胀后的容积为V 2,膨胀过程的膨胀功为 W1 10 V ：ax 二Rghl 门2-卩0凹=260 (273.15 27) (l n2 - 0.2) = 3848472P 1V max = 87.73m/s2、空气等熵流经一缩放喷管，进口截面上的压力和温度分别是 p c =0.1Mpa t o =27 °C〔MV 2 max二 W -P 0 V V 1V 2PM = mR g T 1V =V 2 -VV 2 =2V 1所以有：W 二 R g T 1 ln2 P °A V 二 R g T 1 / P 1代入数据：0.58Mpa 、440K ,出口截面上的压力p2=0.14MPa。
已知喷管进口截面面积为 2.6 X103m，空气的质量流量为1.5kg/s ,试求喷管喉部面积及出口截面的面积和出口流速。
= 1.005kJ/(kg K)，k=1.4，R g =0.287kJ/(kg K)解: 空气的比热容C P根据题意知道，进口参数为P i = 0.58MPa ，T| = 440K。
热力学循环练习题计算循环过程中的功和热量变化
热力学循环练习题计算循环过程中的功和热量变化热力学循环是研究能量转化和能量传递的重要内容之一。
在热力学循环中，计算循环过程中的功和热量变化是必备的基本技能。
本文将通过一些例题来演示如何计算热力学循环中的功和热量变化。
例题1：某循环由一个绝热过程和一个等容过程组成，循环中的工质从温度为T1的高温热库吸热，向温度为T2的低温热库放热。
绝热过程的终态温度为T3，等容过程的初态和终态温度分别为T4和T5。
求循环过程中的净功和净热量变化。
解答：首先，我们需要明确循环过程中的净功和净热量变化的计算公式。
根据热力学第一定律，循环过程中的净功和净热量变化之和等于吸热减放热，即：净功 + 净热量 = 吸热 - 放热接下来，我们将具体计算各个过程的功和热量变化。
绝热过程：在绝热过程中，系统不与外界交换热量，即热量变化为零，所以净热量为0。
此时，根据绝热过程的性质，我们可以利用熵的守恒来计算净功的变化。
熵的守恒可以表示为：T1/T3 = V3/V1其中，T1和T3分别表示绝热过程的初态和终态温度，V1和V3分别表示绝热过程的初态和终态体积。
等容过程：在等容过程中，体积不发生变化，故功的变化为零。
此时，净热量等于吸热减放热，即：净热量 = 吸热 - 放热根据等容过程的性质，我们可以利用热容比γ来计算净热量的变化。
热容比γ可以表示为：γ = Cp/Cv其中，Cp和Cv分别表示恒压和恒容的摩尔热容。
根据热力学的基本关系，我们知道：净热量 = nCv(T4 - T5)其中，n表示工质的物质量，T4和T5分别表示等容过程的初态和终态温度。
将以上过程的功和热量变化代入净功和净热量的计算公式，我们可以得到：净功 + 净热量 = 吸热 - 放热根据题目给出的条件，我们可以计算出各个热量和温度的数值，代入计算公式后，得到循环过程中的净功和净热量变化。
例题2：某循环由两个等温过程和两个绝热过程组成，循环中的工质从温度为T1的高温热库吸热，向温度为T2的低温热库放热。
计算题热力学第二定律
p1 = 1MPa p 外＝0.1MPa t1 = 0°C V 1
因
p1V1 = p 2V2 ∆H = 0 ∴
p2 = 0.1MPa V2 = 10V1
T2 = T1 = 273.15 K
∆U = 0
3
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V2 p + nCv ,m ln 2 V1 p1
1
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= 10 × 50.21ln 400 100 −1 J ⋅ K −1 + 10 × (50.21 − 8.314) ln J ⋅ K 200 300
= −112.2 J ⋅ K −1
3.在恒熵条件下，3.45mol 理想气体从 100kPa、15℃压缩到 700kPa，然后保持容积不变时降 温至 15℃。求过程的 Q、W、 ∆H 、 ∆U 及 ∆S 。已知 Cν ,m = 20.785 J ⋅ mol −1 ⋅ K −1 . 解：题给过程可表示为： n=3.45mol 理想气体
∆S = nCv,m ln
= (1.300 − 4.895) J ⋅ K −1 = −3.595 J ⋅ K −1 S 2 = ∆S + S1 = ( −3.595 + 83.68) J ⋅ K −1 = 80.085J ⋅ K −1
∆ (TS ) = T2 S 2 − T1 S1 = (303 × 80.085 − 273 × 83.68) J = 1421.1J
3 V1 = 50dm T1 = 300.15K
热力学基础计算题
《热力学基础》计算题1. 温度为25℃、压强为1 atm 的1 mol 刚性双原子分子理想气体，经等温过程体积膨胀至原来的3倍． (普适气体常量R ＝8.31 1--⋅⋅K mol J 1，ln 3=1.0986)(1) 计算这个过程中气体对外所作的功．(2) 假若气体经绝热过程体积膨胀为原来的3倍，那么气体对外作的功又是多少？解：(1) 等温过程气体对外作功为⎰⎰===0000333ln d d V V V V RT V VRT V p W 2分 =8.31×298×1.0986 J = 2.72×103 J 2分(2) 绝热过程气体对外作功为V V V p V p W V V V V d d 00003003⎰⎰-==γγRT V p 1311131001--=--=--γγγγ 2分 ＝2.20×103 J 2分2.一定量的单原子分子理想气体，从初态A 出发，沿图示直线过程变到另一状态B ，又经过等容、等压两过程回到状态A ． (1) 求A →B ，B →C ，C →A 各过程中系统对外所作的功W ，内能的增量∆E 以及所吸收的热量Q ．(2) 整个循环过程中系统对外所作的总功以及从外界吸收的总热量(过程吸热的代数和)．解：(1) A →B ： ))((211A B A B V V p p W -+==200 J ．ΔE 1=ν C V (T B －T A )=3(p B V B －p A V A ) /2=750 JQ =W 1+ΔE 1＝950 J ． 3分B →C ： W 2 =0ΔE 2 =ν C V (T C －T B )=3( p C V C －p B V B ) /2 =－600 J ．Q 2 =W 2+ΔE 2＝－600 J ． 2分C →A ： W 3 = p A (V A －V C )=－100 J ． 150)(23)(3-=-=-=∆C C A A C A V V p V p T T C E ν J ． Q 3 =W 3+ΔE 3＝－250 J 3分(2) W = W 1 +W 2 +W 3=100 J ．Q = Q 1 +Q 2 +Q 3 =100 J 2分m 3) 53. 0.02 kg 的氦气(视为理想气体)，温度由17℃升为27℃．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．(普适气体常量R =8.31 11K mol J --⋅)解：氦气为单原子分子理想气体，3=i(1) 等体过程，V ＝常量，W =0据 Q ＝∆E +W 可知)(12T T C M M E Q V mol-=∆=＝623 J 3分 (2) 定压过程，p = 常量，)(12T T C M M Q p mol-==1.04×103 J ∆E 与(1) 相同．W = Q - ∆E ＝417 J 4分(3) Q =0，∆E 与(1) 同W = -∆E=-623 J (负号表示外界作功) 3分4. 一定量的某单原子分子理想气体装在封闭的汽缸里．此汽缸有可活动的活塞(活塞与气缸壁之间无摩擦且无漏气)．已知气体的初压强p 1=1atm ，体积V 1=1L ，现将该气体在等压下加热直到体积为原来的两倍，然后在等体积下加热直到压强为原来的2倍，最后作绝热膨胀，直到温度下降到初温为止，(1) 在p －V 图上将整个过程表示出来．(2) 试求在整个过程中气体内能的改变．(3) 试求在整个过程中气体所吸收的热量．(1 atm ＝1.013×105 Pa)(4) 试求在整个过程中气体所作的功．解：(1) p －V 图如右图. 2分 (2) T 4=T 1∆E ＝0 2分(3))()(2312T T C M M T T C M M Q V mol p mol -+-= )]2(2[23)2(25111111p p V V V p -+-= 11211V p =＝5.6×102 J 4分 (4) W ＝Q ＝5.6×102 J 2分5.1 mol 双原子分子理想气体从状态A (p 1,V 1)沿p -V 图所示直线变化到状态B (p 2,V 2)，试求：(1) 气体的内能增量．(2) 气体对外界所作的功．(3) 气体吸收的热量．(4) 此过程的摩尔热容．(摩尔热容C =T Q ∆∆/，其中Q ∆表示1 mol 物质在过程中升高温度T ∆时所吸收的热量．)(L) p (atm) p 1p p 12解：(1) )(25)(112212V p V p T T C E V -=-=∆ 2分 (2) ))((211221V V p p W -+=， W 为梯形面积，根据相似三角形有p 1V 2= p 2V 1，则 )(211122V p V p W -=． 3分 (3) Q =ΔE +W =3( p 2V 2－p 1V 1 )． 2分(4) 以上计算对于A →B 过程中任一微小状态变化均成立，故过程中ΔQ =3Δ(pV )．由状态方程得 Δ(pV ) =R ΔT ，故 ΔQ =3R ΔT ，摩尔热容 C =ΔQ /ΔT =3R ． 3分6. 有1 mol 刚性多原子分子的理想气体，原来的压强为1.0 atm ，温度为27℃，若经过一绝热过程，使其压强增加到16 atm ．试求：(1) 气体内能的增量；(2) 在该过程中气体所作的功；(3) 终态时，气体的分子数密度．( 1 atm= 1.013×105 Pa ， 玻尔兹曼常量k=1.38×10-23 J ·K -1,普适气体常量R =8.31J ·mol -1·K -1 )解：(1) ∵ 刚性多原子分子 i = 6，3/42=+=ii γ 1分 ∴ 600)/(11212==-γγp p T T K 2分3121048.7)(21)/(⨯=-=∆T T iR M M E mol J 2分 (2) ∵绝热 W =－ΔE =－7.48×103 J (外界对气体作功) 2分(3) ∵ p 2 = n kT 2∴n = p 2 /(kT 2 )=1.96×1026 个/m 3 3分7. 如果一定量的理想气体，其体积和压强依照p a V /=的规律变化，其中a 为已知常量．试求：(1) 气体从体积V 1膨胀到V 2所作的功；(2) 气体体积为V 1时的温度T 1与体积为V 2时的温度T 2之比．解：(1) d W = p d V = (a 2 /V 2 )d V)11()/(2122221V V a dV V a dW W V V -===⎰⎰ 2分 (2) ∵ p 1V 1 /T 1 = p 2V 2 /T 2∴ T 1/ T 2 = p 1V 1 / (p 2V 2 )由 11/p a V =，22/p a V =得 p 1 / p 2= (V 2 /V 1 )2∴ T 1/ T 2 = (V 2 /V 1 )2 (V 1 /V 2) = V 2 /V 1 3分8. 汽缸内有一种刚性双原子分子的理想气体，若经过准静态绝热膨胀后气体的压强减少了一半，则变化前后气体的内能之比 E 1∶E 2＝？解：据 iRT M M E mol21)/(=, RT M M pV mol )/(= 2分 得 ipV E 21= 变化前 11121V ip E =， 变化后22221V ip E = 2分 绝热过程 γγ2211V p V p = 即 1221/)/(p p V V=γ 3分题设 1221p p =， 则 21)/(21=γV V 即 γ/121)21(/=V V ∴ )21/(21/221121V ip V ip E E =γ/1)21(2⨯=22.1211==-γ 3分9. 2 mol 氢气(视为理想气体)开始时处于标准状态，后经等温过程从外界吸取了 400 J的热量，达到末态．求末态的压强．(普适气体常量R =8.31J·mol -2·K -1)解：在等温过程中， ΔT = 0Q = (M /M mol ) RT ln(V 2/V 1)得 0882.0)/(ln 12==RTM M Q V Vmol 即 V 2 /V 1=1.09 3分末态压强 p 2 = (V 1 /V 2) p 1=0.92 atm 2分10. 为了使刚性双原子分子理想气体在等压膨胀过程中对外作功2 J ，必须传给气体多少热量？解：等压过程 W = p ΔV =(M /M mol )R ΔT 1分 内能增 iW T iR M M E mal 2121)/(==∆∆ 1分 双原子分子5=i 1分∴ 721=+=+=∆W iW W E Q J 2分11.两端封闭的水平气缸，被一可动活塞平分为左右两室，每室体积均为V 0，其中盛有温度相同、压强均为p 0的同种理想气体．现保持气体温度不变，用外力缓慢移动活塞(忽略磨擦)，使左室气体的体积膨胀为右室的2倍，问外力必须作多少功？为了使刚性双原子分子理想气体在等压膨胀过程中对外作功2 J ，必须传给气体多少热量？解：设左、右两室中气体在等温过程中对外作功分别用W 1、W 2表示，外力作功用W ′表示．由题知气缸总体积为2V 0，左右两室气体初态体积均为V 0，末态体积各为4V 0/3和2V 0/3 . 1分据等温过程理想气体做功：W =(M /M mol )RT ln(V 2 /V 1)得 34ln 34ln0000001V p V V V p W == 得 32ln 32ln 0000002V p V V V p W == 2分 现活塞缓慢移动，作用于活塞两边的力应相等，则W’+W 1=－W 221W W W --=')32ln 34(ln 00+-=V p 89ln 00V p = 2分12.一定量的理想气体，从A 态出发，经p －V 图中所示的过程到达B 态，试求在这过程中，该气体吸收的热量．.解：由图可得A 态： =A A V p 8×105 JB 态： =B B V p 8×105 J∵ B B A A V p V p =，根据理想气体状态方程可知B A T T =∆E = 0 3分根据热力学第一定律得：)()(D B B A C A V V p V V p W Q -+-==6105.1⨯= J 2分13. 如图，体积为30L 的圆柱形容器内，有一能上下自由滑动的活塞（活塞的质量和厚度可忽略），容器内盛有1摩尔、温度为127℃的单原子分子理想气体．若容器外大气压强为1标准大气压，气温为27℃，求当容器内气体与周围达到平衡时需向外放热多少？（普适气体常量 R = 8.31 J ·mol -1·K -1）解：开始时气体体积与温度分别为 V 1 =30×10－3 m 3，T 1＝127＋273＝400 K∴气体的压强为 p 1=RT 1/V 1 =1.108×105 Pa大气压p 0=1.013×105 Pa ， p 1>p 0可见，气体的降温过程分为两个阶段：第一个阶段等体降温，直至气体压强p 2 = p 0，此时温度为T 2，放热Q 1；第二个阶段等压降温，直至温度T 3= T 0=27＋273 =300 K ，放热Q 2(1) )(23)(21211T T R T T C Q V -=-= 365.7 K∴ Q 1= 428 J 5分(2) )(25)(32322T T R T T C Q p -=-==1365 J ∴ 总计放热 Q = Q 1 + Q 2 = 1.79×103 J 5分53)14.一定量的理想气体，由状态a 经b 到达c ．(如图， abc 为一直线)求此过程中(1) 气体对外作的功；(2) 气体内能的增量；(3) 气体吸收的热量．(1 atm ＝1.013×105 Pa) 解：(1) 气体对外作的功等于线段c a 下所围的面积W ＝(1/2)×(1+3)×1.013×105×2×10-3 J ＝405.2 J3分(2) 由图看出 P a V a =P c V c ∴T a =T c 2分内能增量 0=∆E ． 2分(3) 由热力学第一定律得Q =E ∆ +W =405.2 J ． 3分15. 一定量的理想气体在标准状态下体积为 1.0×10-2 m 3，求下列过程中气体吸收的热量：(1) 等温膨胀到体积为 2.0×10-2 m 3；(2) 先等体冷却，再等压膨胀到 (1) 中所到达的终态．已知1 atm= 1.013×105 Pa ，并设气体的C V = 5R / 2．解：(1) 如图，在A →B 的等温过程中,0=∆T E ， 1分 ∴ ⎰⎰===2121d d 11V V V V T T V V V p V p W Q )/ln(1211V V V p = 3分 将p 1=1.013×105 Pa ，V 1=1.0×10-2 m 3和V 2=2.0×10-2 m 3 代入上式，得 Q T ≈7.02×102 J 1分 (2) A →C 等体和C →B 等压过程中 ∵A 、B 两态温度相同，∴ ΔE ABC = 0 ∴ Q ACB =W ACB =W CB =P 2(V 2－V 1)3分又 p 2=(V 1/V 2)p 1=0.5 atm 1分∴ Q ACB =0.5×1.013×105×(2.0－1.0)×10-2 J ≈5.07×102 J 1分16. 将1 mol 理想气体等压加热，使其温度升高72 K ，传给它的热量等于1.60×103 J ，求：(1) 气体所作的功W ；(2) 气体内能的增量E ∆；(3) 比热容比γ．(普适气体常量11K mol J 31.8--⋅⋅=R )解：(1) 598===∆∆T R V p W J 2分(2)31000.1⨯=-=∆W Q E J 1分 (3) 11K mol J 2.22--⋅⋅==∆TQ C p 11K mol J 9.13--⋅⋅=-=R C C p V6.1==V p C C γ 2分p17. 一定量的某种理想气体，开始时处于压强、体积、温度分别为p 0=1.2×106 Pa ，V 0=8.31×10－3m 3，T 0 =300 K 的初态，后经过一等体过程，温度升高到T 1 =450 K ，再经过一等温过程，压强降到p = p 0的末态．已知该理想气体的等压摩尔热容与等体摩尔热容之比C p / C V =5/3．求：(1) 该理想气体的等压摩尔热容C p 和等体摩尔热容C V ．(2) 气体从始态变到末态的全过程中从外界吸收的热量．(普适气体常量R = 8.31 J·mol －1·K －1) 解：(1) 由 35=V p C C 和 R C C V p =- 可解得 R C p 25= 和 R C V 23= 2分 (2) 该理想气体的摩尔数 ==000RT V p ν 4 mol 在全过程中气体内能的改变量为 △E =ν C V (T 1－T 2)=7.48×103 J 2分 全过程中气体对外作的功为 011ln p p RT W ν= 式中 p 1 ∕p 0=T 1 ∕T 0 则 30111006.6ln⨯==T T RT W ν J ． 2分 全过程中气体从外界吸的热量为 Q = △E +W =1.35×104 J ． 2分18.如图所示，AB 、DC 是绝热过程，CEA 是等温过程，BED是任意过程，组成一个循环。
热力学计算题(50题)
热力学计算题(50题)本文包含了50个热力学计算题的答案，分别为：1. 在1 atm下，如果1 L液态H2O沸腾，则液态H2O的温度是多少？答案：100℃2. 在标准状况下，1摩尔理想气体的体积是多少?答案：22.4 L3. 1升液态水的密度是多少？答案：1千克/升4. 一摩尔甲烷气体在标准状况下的热力学能是多少?答案: -74.8 kJ / mol5. 1升的理想气体在标准大气压下的焓(molar enthalpy)是多少？答案: -295 kJ / mol6. 一升20℃的空气有多少质量？答案：1.2 g7. 一升空气，温度为25℃，压力为1 atm，含有多少氧气分子？答案：其中氧气分子数量为 1.2 × 10^228. 一升CO2气体的温度为298K时，压力是多少？答案: 37.96 atm9. 如果一个物体的热容为25 J/℃，它受热 80℃，所吸收的热量是多少？答案：2000 J10. 摩尔热容是15 J/mol·K的氧气气体在1 atm下被加热10 K 会发生多少变化?答案：1.5 J11. 一个物体被加热10 J，它受热前的温度是20℃，它后来的温度是多少℃？答案：受热后的温度为 73.53℃12. 对于固体氧气（O2），如果将它从25℃加热到50℃，需要消耗多少热量？答案：340 J/mol13. 一升液态水被加热 100℃，需要吸收多少热量？答案：4184 J14. 一克液态水被加热 1℃，需要吸收多少热量？答案：4.18 J15. 对于CO2气体（1 mol），在1 atm和273 K下，它的物态方程是什么？答案：pV = (1 mol)(8.21 J/mol·K)(273 K)16. 用50 J的热量加热1升冷却水可能使它的温度升高多少℃？答案：温度可能升高 10℃17. 如果把长度为10 cm、质量为20 g的铝棒从25℃加热到175℃，需要多少热量？答案：252 J18. 对于一个摩尔二氧化碳气体，如果把压力从1 atm减小到0.75 atm，需要释放多少热量？答案：-495 J19. 对于1摩尔理想气体，如果把温度从200 K增加到1000 K，并保持其体积不变，则需要吸收多少热量？答案：23.32 kJ20. 一个系统吸收 250 J 的热量，释放50 J的热量，系统的内能的变化是多少？答案：200 J21. 对于一个物体，如果它从25℃升高到50℃，则它的热动能将变为原来的几倍？答案：1.5倍22. 一瓶500 g的汽水在室温下是10℃，如果将汽水加热到37℃，需要吸收多少热量？答案：目标温度需要吸收 8725 J 的热量23. 在25℃下，一块金属的热容容值是25 J/K，其体积是1 cm^3，密度为6.5 g/cm^3，求其热导率。
物理化学 热力学习题
一、选择题（10题）1、如图所示，在绝热盛水容器中，浸有电阻丝，通电后水与电阻丝的温度均升高，如以水和电阻丝为系统，则上述过程中的Q、W和系统的△U的符号为：（D）A. W=0，Q<0, △U<0 B. W>0，Q<0, △U>0C. W=0，Q>0, △U>0D. W<0，Q=0, △U>02、在 100℃和 25℃之间工作的热机，其最大效率为：（D）A. 100 %B. 75 %C. 25 %D. 20 %3、1mol单原子分子理想气体，从273 K，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ΔU为： ( D )A. 1702 JB. -406.8 JC. 406.8 JD. -1702 J4、理想气体从相同始态分别经绝热可逆膨胀和绝热不可逆膨胀到达相同的压力，则其终态的温度，体积和系统的焓变必定是( B )A. T(可逆)>T(不可逆),V(可逆)>V(不可逆)，△H(可逆)>△H(不可逆)B. T(可逆)<T(不可逆),v(可逆)<v(不可逆)，△H(可逆)<△H(不可逆)C. T(可逆)<T(不可逆),V(可逆)>V(不可逆)，△H(可逆)<△H(不可逆)D. T(可逆)<T(不可逆),V(可逆)<v(不可逆)，△H(可逆)>△H(不可逆)5、在一个体积恒定的绝热箱中有一绝热隔板，其两侧放有n、T、p皆不相同的N 2(g)，N2(g)视为理想气体。
今抽去隔扳达到平衡，以N2(g)作为系统，此过程的( A )A. W=0，△U=0，△H=0B. W>0，△U>0，△H>0C. W<0，△U<0，△H<0D. W=0，△U=0，△H>06、理想气体与温度为T的大热源接触作等温膨胀，吸热Q，所做的功是变到相同终态的最大功的20%，则系统的熵变为 ( C )A．Q/T B．-Q／T C．5Q/T D．- 5Q/T7、单原子理想气体的Cv,m =3R/2．当温度由T1，变到T2时，等压过程系统的熵变(△S)p 与等容过程熵变(△s)v之比是 ( D )A.1;1B.2:IC.3:5D.5:38. 正常沸点时液体气化为蒸气的过程在定压下升高温度时体系的△VapG⊖值应如何变化？( C )A. △Vap G⊖＝0 B. △VapG⊖≥0 C.△VapG⊖＜0 D. △VapG⊖＞09、p=1x106Pa 时，某气相反应在T 1=400 K 的热效应与T 2=800 K 时的热效应相等，则两种条件下反应的熵变 ( B )A.△r S M (T 1)>△r S M (T 2)B. △r S M (T 1)=△r S M (T 2)C.△r S M (T 1)<△r S M (T 2)D.不能确定其相对大小10、对物质的量为n 的理想气体，(∂T/∂P)s 应等于 ( D ) A. V/R B.V/(nR) c. V/Cv D.V/Cp二、填空题（10题）1. 等温、等压下，1mol 苯和甲苯形成了液态混合物，现在要将两组分完全分离为纯组分至少要做的非体积功的数值为 ___-2 RTln0.5___2.已知25℃时，金刚石的标准摩尔生成焓△f H m =1.90KJ/mol,石墨的标准摩尔燃烧焓△c H m =-393.51KJ/mol,则金刚石的标准摩尔燃烧焓△c H m ___-395.41KJ/mol _____3. 已知金属铝的熔点T f 为933K 、熔化热△fus H m 为10619J •mol-1, 若其液态和固态时的摩尔恒压热容C Ｐ, Ｍ(l)和C Ｐ, Ｍ(s)分别为34.3 J •mol -1•K -1和32.8 J •mol -1•K -1，则当铝从873K 加热到973K ，其熵变化为15.0 J •mol -1•K -14. 实际气体经一不可逆循环，则△S = 0, △U = 05. 已知:在298K,1大气压下:△c H m (H 2,g)=-241.8kJ/mol; △c H m (C 6H 6,g)=-3169.5kJ/mol; △c H m (C 6H 12,g)=-3688.9kJ/mol. 各物质的热容为: C p,m (C 6H 6,g)=11.72+0.2469T; C p,m (H 2,g)=28.87; C p,m (C 6H 12,g) =10.88+0.4017T计算反应: C 6H 6(g)+3H 2(g)=C 6H 12(g) 在125℃下的△H=___-209.4 kJ/mol ____6. 室温下，10×P ⊖的理想气体绝热节流膨胀至 5×P ⊖的过程有：(1) W > 0 ； (2) T 1> T 2； (3) Q = 0 ； (4) △S > 0 其正确的答案应是： (3)、(4)7. 某非理想气体服从状态方程 PV = nRT + bP （b 为大于零的常数），1mol 该气体经历等温过程体积从 V 1变成 V 2，则熵变 △S m 等于 R ln (V 2-b)/(V 1-b)8. 选择“＞”、“＜”、“＝”中的一个填入下列空格理想气体经节流膨胀 △S _>__0，△G __<__ 0。
热力学基本定律练习题
热力学基本定律练习题1-1 0.1kg C6H6(l)在，沸点353.35K下蒸发，已知(C6H6) =30.80 kJ mol-1。
试计算此过程Q，W，ΔU和ΔH值。
解：等温等压相变。
n/mol =100/78 , ΔH = Q = n= 39.5 kJ ,W= - nRT = -3.77 kJ , ΔU =Q+W=35.7 kJ1-2 设一礼堂的体积是1000m3，室温是290K，气压为，今欲将温度升至300K，需吸收热量多少"(若将空气视为理想气体，并已知其C p,m为29.29 J K-1 ·mol-1。
)解：理想气体等压升温（n变）。
,=1.2×107 J1-3 2 mol单原子理想气体，由600K，1.0MPa对抗恒外压绝热膨胀到。
计算该过程的Q、W、ΔU和ΔH。
(C p ,m=2.5 R)解：理想气体绝热不可逆膨胀Q＝0 。
ΔU＝W，即nC V,m(T2-T1)= - p2 (V2-V1),因V2= nRT2/ p2 , V1= nRT1/ p1 ，求出T2=384K。
ΔU＝W＝nC V,m(T2-T1)＝-5.39kJ ，ΔH＝nC p,m(T2-T1)＝-8.98 kJ1-4 在298.15K，6×101.3kPa压力下，1 mol单原子理想气体进行绝热膨胀，最后压力为，若为；(1)可逆膨胀(2)对抗恒外压膨胀，求上述二绝热膨胀过程的气体的最终温度；气体对外界所作的功；气体的热力学能变化及焓变。
(已知C p ,m=2.5 R)。
解：(1)绝热可逆膨胀:γ=5/3 , 过程方程p11-γT1γ= p21-γT2γ, T2=145.6 K ,ΔU＝W＝nC V,m(T2-T1)＝-1.9 kJ , ΔH＝nC p,m(T2-T1)＝-3.17kJ(2)对抗恒外压膨胀,利用ΔU＝W，即nC V,m(T2-T1)= - p2 (V2-V1) ，求出T2=198.8K。
工程热力学计算题(汇编)
工程热力学计算题1、已知某柴油机混合加热理想循环，p1=0.17MPa、t1=60℃,压缩比为ε＝v1/v2=14.5,定容升压比λ＝p3/p2=1.43,定压预胀比ρ＝v4/v3=1.42，设工质比热容为定值，C P=1.004kJ/(㎏·K)、C v=0.718kJ/(㎏·K),求：（1）试画出该循环的p-v图和T-s图；（2）循环中各点的温度、压力；（3）循环热效率，并于同温度限的卡诺循环热效率作比较。
解：（1）试画出该循环的p-v图和T-s图；p-v 图；――――――3分T-s 图；――――――3分（2）循环中各点的温度、压力；点1：k=C P/C v=1.004kJ/(㎏·K)/0.718kJ/(㎏·K)=1.4 p1=0.17Mpa=1.7×105Pa；t1=60℃=333K――――――2分点2：1-2为绝热压缩过程T2=T1[v1/v2](k-1)=T1[v1/v2](k-1)=333K×14.50.4=970.5KP2=P1×(v1/v2)k=P1εk=170kPa×14.51.4=7.184×106Pa――――――2分点3：2-3为等容过程T3=T2[P3/P2]=T2λ=970.5K×1.43=1387.8KP3/P2=λ;P3=P2×λ=7.184×106Pa×1.43=1.027×107Pa――――――2分点4：3-4为等压过程T4=T3[v4/v3]=T3×ρ=1387.8K×1.42=1970.7KP4=P3=1.027×107Pa――――――2分点5：4-5为绝热膨胀过程v4=R g T4/P4=[C P-C v]×T4/P4=[1004J/(㎏·K)-718J/(㎏·K)]×1970.7K/1.027×107Pa=0.0548m3/kgv5=v1=R g T1/P1=[C P-C v]×T1/P1=[1004J/(㎏·K)-718J/(㎏·K)]×333K/1.7×105Pa =0.5602m3/kgT5=T4[v4/v5](k-1)=T4[v4/v1](k-1)=1970.7K×[0.0548/0.5602 ]0.4=777.7KP5=R g T5/v5=[1004J/(㎏·K)-718J/(㎏·K)]×777.7K/0. 5602m3/kg=3.97×105Pa――――――2分（3）循环热效率，并于同温度限的卡诺循环热效率作比较。
热力学基础计算题
《热力学基础》计算题1. 温度为25℃、压强为1 atm 的1 mol 刚性双原子分子理想气体，经等温过程体积膨胀至原来的3倍． (普适气体常量R ＝8.31 1--⋅⋅K mol J 1，ln 3=1.0986)(1) 计算这个过程中气体对外所作的功．(2) 假若气体经绝热过程体积膨胀为原来的3倍，那么气体对外作的功又是多少？解：(1) 等温过程气体对外作功为⎰⎰===0000333ln d d V V V V RT V VRT V p W 2分 =8.31×298×1.0986 J = 2.72×103 J 2分(2) 绝热过程气体对外作功为V V V p V p W V V V V d d 00003003⎰⎰-==γγRT V p 1311131001--=--=--γγγγ 2分 ＝2.20×103 J 2分2.一定量的单原子分子理想气体，从初态A 出发，沿图示直线过程变到另一状态B ，又经过等容、等压两过程回到状态A ． (1) 求A →B ，B →C ，C →A 各过程中系统对外所作的功W ，内能的增量∆E 以及所吸收的热量Q ．(2) 整个循环过程中系统对外所作的总功以及从外界吸收的总热量(过程吸热的代数和)．解：(1) A →B ： ))((211A B A B V V p p W -+==200 J ．ΔE 1=ν C V (T B －T A )=3(p B V B －p A V A ) /2=750 JQ =W 1+ΔE 1＝950 J ． 3分B →C ： W 2 =0ΔE 2 =ν C V (T C －T B )=3( p C V C －p B V B ) /2 =－600 J ．Q 2 =W 2+ΔE 2＝－600 J ． 2分C →A ： W 3 = p A (V A －V C )=－100 J ． 150)(23)(3-=-=-=∆C C A A C A V V p V p T T C E ν J ． Q 3 =W 3+ΔE 3＝－250 J 3分(2) W = W 1 +W 2 +W 3=100 J ．Q = Q 1 +Q 2 +Q 3 =100 J 2分m 3) 53. 0.02 kg 的氦气(视为理想气体)，温度由17℃升为27℃．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．(普适气体常量R =8.31 11K mol J --⋅)解：氦气为单原子分子理想气体，3=i(1) 等体过程，V ＝常量，W =0据 Q ＝∆E +W 可知)(12T T C M M E Q V mol-=∆=＝623 J 3分 (2) 定压过程，p = 常量，)(12T T C M M Q p mol-==1.04×103 J ∆E 与(1) 相同．W = Q - ∆E ＝417 J 4分(3) Q =0，∆E 与(1) 同W = -∆E=-623 J (负号表示外界作功) 3分4. 一定量的某单原子分子理想气体装在封闭的汽缸里．此汽缸有可活动的活塞(活塞与气缸壁之间无摩擦且无漏气)．已知气体的初压强p 1=1atm ，体积V 1=1L ，现将该气体在等压下加热直到体积为原来的两倍，然后在等体积下加热直到压强为原来的2倍，最后作绝热膨胀，直到温度下降到初温为止，(1) 在p －V 图上将整个过程表示出来．(2) 试求在整个过程中气体内能的改变．(3) 试求在整个过程中气体所吸收的热量．(1 atm ＝1.013×105 Pa)(4) 试求在整个过程中气体所作的功．解：(1) p －V 图如右图. 2分 (2) T 4=T 1∆E ＝0 2分(3))()(2312T T C M M T T C M M Q V mol p mol -+-= )]2(2[23)2(25111111p p V V V p -+-= 11211V p =＝5.6×102 J 4分 (4) W ＝Q ＝5.6×102 J 2分5.1 mol 双原子分子理想气体从状态A (p 1,V 1)沿p -V 图所示直线变化到状态B (p 2,V 2)，试求：(1) 气体的内能增量．(2) 气体对外界所作的功．(3) 气体吸收的热量．(4) 此过程的摩尔热容．(摩尔热容C =T Q ∆∆/，其中Q ∆表示1 mol 物质在过程中升高温度T ∆时所吸收的热量．)(L) p (atm) p 1p p 12解：(1) )(25)(112212V p V p T T C E V -=-=∆ 2分 (2) ))((211221V V p p W -+=， W 为梯形面积，根据相似三角形有p 1V 2= p 2V 1，则 )(211122V p V p W -=． 3分 (3) Q =ΔE +W =3( p 2V 2－p 1V 1 )． 2分(4) 以上计算对于A →B 过程中任一微小状态变化均成立，故过程中ΔQ =3Δ(pV )．由状态方程得 Δ(pV ) =R ΔT ，故 ΔQ =3R ΔT ，摩尔热容 C =ΔQ /ΔT =3R ． 3分6. 有1 mol 刚性多原子分子的理想气体，原来的压强为1.0 atm ，温度为27℃，若经过一绝热过程，使其压强增加到16 atm ．试求：(1) 气体内能的增量；(2) 在该过程中气体所作的功；(3) 终态时，气体的分子数密度．( 1 atm= 1.013×105 Pa ， 玻尔兹曼常量k=1.38×10-23 J ·K -1,普适气体常量R =8.31J ·mol -1·K -1 )解：(1) ∵ 刚性多原子分子 i = 6，3/42=+=ii γ 1分 ∴ 600)/(11212==-γγp p T T K 2分3121048.7)(21)/(⨯=-=∆T T iR M M E mol J 2分 (2) ∵绝热 W =－ΔE =－7.48×103 J (外界对气体作功) 2分(3) ∵ p 2 = n kT 2∴n = p 2 /(kT 2 )=1.96×1026 个/m 3 3分7. 如果一定量的理想气体，其体积和压强依照p a V /=的规律变化，其中a 为已知常量．试求：(1) 气体从体积V 1膨胀到V 2所作的功；(2) 气体体积为V 1时的温度T 1与体积为V 2时的温度T 2之比．解：(1) d W = p d V = (a 2 /V 2 )d V)11()/(2122221V V a dV V a dW W V V -===⎰⎰ 2分 (2) ∵ p 1V 1 /T 1 = p 2V 2 /T 2∴ T 1/ T 2 = p 1V 1 / (p 2V 2 )由 11/p a V =，22/p a V =得 p 1 / p 2= (V 2 /V 1 )2∴ T 1/ T 2 = (V 2 /V 1 )2 (V 1 /V 2) = V 2 /V 1 3分8. 汽缸内有一种刚性双原子分子的理想气体，若经过准静态绝热膨胀后气体的压强减少了一半，则变化前后气体的内能之比 E 1∶E 2＝？解：据 iRT M M E mol21)/(=, RT M M pV mol )/(= 2分 得 ipV E 21= 变化前 11121V ip E =， 变化后22221V ip E = 2分 绝热过程 γγ2211V p V p =即 1221/)/(p p V V =γ 3分题设 1221p p =， 则 21)/(21=γV V 即 γ/121)21(/=V V ∴ )21/(21/221121V ip V ip E E =γ/1)21(2⨯=22.1211==-γ 3分9. 2 mol 氢气(视为理想气体)开始时处于标准状态，后经等温过程从外界吸取了 400 J的热量，达到末态．求末态的压强．(普适气体常量R =8.31J·mol -2·K -1)解：在等温过程中， ΔT = 0Q = (M /M mol ) RT ln(V 2/V 1)得 0882.0)/(ln 12==RTM M Q V Vmol 即 V 2 /V 1=1.09 3分末态压强 p 2 = (V 1 /V 2) p 1=0.92 atm 2分10. 为了使刚性双原子分子理想气体在等压膨胀过程中对外作功2 J ，必须传给气体多少热量？解：等压过程 W = p ΔV =(M /M mol )R ΔT 1分iW T iR M M E mal 2121)/(==∆∆ 1分 双原子分子5=i 1分∴ 721=+=+=∆W iW W E Q J 2分11.两端封闭的水平气缸，被一可动活塞平分为左右两室，每室体积均为V 0，其中盛有温度相同、压强均为p 0的同种理想气体．现保持气体温度不变，用外力缓慢移动活塞(忽略磨擦)，使左室气体的体积膨胀为右室的2倍，问外力必须作多少功？为了使刚性双原子分子理想气体在等压膨胀过程中对外作功2 J ，必须传给气体多少热量？解：设左、右两室中气体在等温过程中对外作功分别用W 1、W 2表示，外力作功用W ′表示．由题知气缸总体积为2V 0，左右两室气体初态体积均为V 0，末态体积各为4V 0/3和2V 0/3 . 1分据等温过程理想气体做功：W =(M /M mol )RT ln(V 2 /V 1)得 34ln 34ln0000001V p V V V p W == 得 32ln 32ln 0000002V p V V V p W == 2分 现活塞缓慢移动，作用于活塞两边的力应相等，则W’+W 1=－W 221W W W --=')32ln 34(ln 00+-=V p 89ln 00V p = 2分12.一定量的理想气体，从A 态出发，经p －V 图中所示的过程到达B 态，试求在这过程中，该气体吸收的热量．.解：由图可得A 态： =A A V p 8×105 JB 态： =B B V p 8×105 J∵ B B A A V p V p =，根据理想气体状态方程可知B A T T =，∆E = 0 3分根据热力学第一定律得：)()(D B B A C A V V p V V p W Q -+-==6105.1⨯= J 2分13. 如图，体积为30L 的圆柱形容器内，有一能上下自由滑动的活塞（活塞的质量和厚度可忽略），容器内盛有1摩尔、温度为127℃的单原子分子理想气体．若容器外大气压强为1标准大气压，气温为27℃，求当容器内气体与周围达到平衡时需向外放热多少？（普适气体常量 R = 8.31 J ·mol -1·K -1）解：开始时气体体积与温度分别为 V 1 =30×10－3 m 3，T 1＝127＋273＝400 K∴气体的压强为 p 1=RT 1/V 1 =1.108×105 Pa大气压p 0=1.013×105 Pa ， p 1>p 0可见，气体的降温过程分为两个阶段：第一个阶段等体降温，直至气体压强p 2 = p 0，此时温度为T 2，放热Q 1；第二个阶段等压降温，直至温度T 3= T 0=27＋273 =300 K ，放热Q 2(1) )(23)(21211T T R T T C Q V -=-= ==1122)/(T p p T 365.7 K∴ Q 1= 428 J 5分(2) )(25)(32322T T R T T C Q p -=-==1365 J ∴ 总计放热 Q = Q 1 + Q 2 = 1.79×103 J 5分53)14.一定量的理想气体，由状态a 经b 到达c ．(如图， abc 为一直线)求此过程中(1) 气体对外作的功；(2) 气体内能的增量；(3) 气体吸收的热量．(1 atm ＝1.013×105 Pa) 解：(1) 气体对外作的功等于线段c a 下所围的面积W ＝(1/2)×(1+3)×1.013×105×2×10-3 J ＝405.2 J3分(2) 由图看出 P a V a =P c V c ∴T a =T c 2分内能增量 0=∆E ． 2分(3) 由热力学第一定律得Q =E ∆ +W =405.2 J ． 3分15. 一定量的理想气体在标准状态下体积为 1.0×10-2 m 3，求下列过程中气体吸收的热量：(1) 等温膨胀到体积为 2.0×10-2 m 3；(2) 先等体冷却，再等压膨胀到 (1) 中所到达的终态．已知1 atm= 1.013×105 Pa ，并设气体的C V = 5R / 2．解：(1) 如图，在A →B 的等温过程中,0=∆T E ， 1分 ∴ ⎰⎰===2121d d 11V V V V T T V V V p V p W Q )/ln(1211V V V p = 3分 将p 1=1.013×105 Pa ，V 1=1.0×10-2 m 3和V 2=2.0×10-2 m 3 代入上式，得 Q T ≈7.02×102 J 1分 (2) A →C 等体和C →B 等压过程中 ∵A 、B 两态温度相同，∴ ΔE ABC = 0 ∴ Q ACB =W ACB =W CB =P 2(V 2－V 1)3分又 p 2=(V 1/V 2)p 1=0.5 atm 1分∴ Q ACB =0.5×1.013×105×(2.0－1.0)×10-2 J ≈5.07×102 J 1分16. 将1 mol 理想气体等压加热，使其温度升高72 K ，传给它的热量等于1.60×103 J ，求：(1) 气体所作的功W ；(2) 气体内能的增量E ∆；(3) 比热容比γ．(普适气体常量11K mol J 31.8--⋅⋅=R )解：(1) 598===∆∆T R V p W J 2分(2)31000.1⨯=-=∆W Q E J 1分 (3) 11K mol J 2.22--⋅⋅==∆TQ C p 11K mol J 9.13--⋅⋅=-=R C C p V6.1==V p C C γ 2分p17. 一定量的某种理想气体，开始时处于压强、体积、温度分别为p 0=1.2×106 Pa ，V 0=8.31×10－3m 3，T 0 =300 K 的初态，后经过一等体过程，温度升高到T 1 =450 K ，再经过一等温过程，压强降到p = p 0的末态．已知该理想气体的等压摩尔热容与等体摩尔热容之比C p / C V =5/3．求：(1) 该理想气体的等压摩尔热容C p 和等体摩尔热容C V ．(2) 气体从始态变到末态的全过程中从外界吸收的热量．(普适气体常量R = 8.31 J·mol －1·K －1) 解：(1) 由 35=V p C C 和 R C C V p =- 可解得 R C p 25= 和 R C V 23= 2分 (2) 该理想气体的摩尔数 ==000RT V p ν 4 mol 在全过程中气体内能的改变量为 △E =ν C V (T 1－T 2)=7.48×103 J 2分 全过程中气体对外作的功为 011ln p p RT W ν= 式中 p 1 ∕p 0=T 1 ∕T 0 则 30111006.6ln⨯==T T RT W ν J ． 2分 全过程中气体从外界吸的热量为 Q = △E +W =1.35×104 J ． 2分18.如图所示，AB 、DC 是绝热过程，CEA 是等温过程，BED是任意过程，组成一个循环。
工程热力学试卷[修订]
![工程热力学试卷[修订]](https://img.taocdn.com/s3/m/c5912fee9f3143323968011ca300a6c30c22f1a9.png)
非题(1)工质的绝对压力可表达为表压力和当场大气压之和，或当场大气压减去真空度。
(2)经不可逆循环，系统与外界均无法完全恢复原态。
(3)工质经任何一种循环，其熵变为零。
(4)某容器中气体的压力为1MPa，而被密封在压力为0.5MPa的空间中用来测量该容器压力的压力表的读数是0.5MPa。
(5)理想气体由初态(p1,T1)经不可逆过程后达终态(p2,T2)，若按定值比热，其过程的熵变可按下式计算：。
(6)热量只适用于定温或定熵过程。
(7)系统等温膨胀，其熵变，其中q为过程中系统与外界交换的热量，T为系统的温度。
(8)一切不可逆循环的热效率。
(9)循环热效率ηt=W net/Q1=1–Q2/Q1，只适用于可逆循环。
(10)热力过程中，工质向外界放热，其温度必然降低。
(11)根据第一定律任何循环的净热量等于该循环的净功量。
二、选择题(12)均质等截面杆两端的温度由分别维持t1、t2 的两热源保持t1和t2 不变，取此杆为系统，则系统处于: A平衡状态，因其各截面温度不随时间而改变B非平衡状态，因其各截面温度不等C平衡状态,因其各截面温度不随时间而改变,且流入系统的热量等于流出系统的热量D非平衡状态，因其处于重力场中(13)准静态过程中，系统经过的所有状态都接近于A初态B环境状态C 邻近状态D平衡态(14)“不可逆过程，就是指工质不能恢复原来状态的过程”A这种说法是错误的B这种说法是正确的C这种说法不够严格D不定(15)可逆过程与准静态过程主要区别是A可逆过程比准静态过程进行得快得多B准静态过程是进行得无限慢过程C可逆过程不但是内部平衡，而且与外界平衡D可逆过程中工质可以恢复为初态(16)可逆过程一定是A非平衡过程B存在着损耗的准静态过程C工质能回复到初态的过程D准静态过程(17)热力系统与外界既有物质交换，又有能量交换，可能是A闭口系统B开口系统C绝热系统D B或C(18)下列系统中与外界不发生能量交换的系统是A绝热系统B孤立系统C闭口系统D A+B(19)经过一个不可逆循环，工质不能恢复原来状态A这种说法是错的B这种说法是正确的C这种说法在一定条件是正确的D无法判断(20)下列系统中与外界有功量交换的系统可能是A绝热系统B闭口系统C孤立系统D A+B(21)下列系统中与外界可能有质量交换的系统是A开口系统B绝热系统C闭口系统D A+B(22)质量不可能改变的系统是A闭口系统B开口系统C绝热系统D A+B+C(23)开口系统的质量是A不变的B变化的C B或AD理想过程中是不变的(24)有下列说法，哪些是错的①孤立系统内工质的状态不能发生变化②只要不存在任何性质的耗散效应就一定不会产生能量不可逆损耗③经过一个不可逆过程后，工质再不能回复到原来的状态④质量相同的物体A和B ，若，物体A具有的热量较物体B多A①②③B②③④C①②④D①③④(25)系统与外界发生能量传递时，功和热量是A过程量B强度量C广延量D状态参数(26)等量空气从相同的初态出发分别经过不可逆绝热过程A和任意可逆过程B到达相同的终态，若空气的热力学能变化分别用和表示，则ABCD(27)热力学第一定律用于____A开口系统、理想气体、稳定流动B闭口系统、实际气体、任意流动C任意系统、任意工质、任意过程D任意系统、任意工质、可逆过程(28)下列哪一种说法不表示热力学第一定律A热可以变为功，功可以变为热，在转换中是有一定比例关系的B在孤立系统内能量总数保持不变C第一类永动机是造不成的D热机热效率不能大于1(29)分别处于刚性绝热容器两侧的两种不同种类的理想气体，抽去隔板混合前后AΔS=0、ΔU=0B ΔU=0、ΔH=0CΔS=0、ΔH=0DΔS>0、ΔU=0(30)适用于A理想气体、闭口系统、可逆过程B实际气体、开口系统、可逆过程C任意气体、闭口系统、任意过程D任意气体、开口系统、任意过程(31) 适用于A理想气体、闭口系统、可逆过程B实际气体、开口系统、可逆过程C任意气体、闭口系统、任意过程D任意气体、开口系统、稳流过程(32) 适用于____A理想气体、闭口系统、可逆过程B实际气体、开口系统、可逆过程C任意气体、闭口系统、任意过程D任意气体、开口系统、任意过程(33)适用于____A理想气体、闭口系统、可逆过程B实际气体、开口系统、可逆过程C理想气体、开口系统、稳流过程D任意气体、开口系统、可逆过程(34)功不是状态参数，所以内能与推动功之和____A不是状态参数B不是广延量C是状态参数D没有意义(35)焓是状态参数，对于____，其没有物理意义。