第01章_热力学基本定律_习题与答案
01章_热力学第一定律及其应用-例题和习题课解析
W V pdV p(V2 V1 ) 330.56 103 (40.00 15.00) 10 3 2864 J
1
V2
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2018/12/28
例题
例： 10mol理想气体，压力为1000kPa，温度为300 K , 求下列 各种情况下的W： 1.在空气中( p )体积胀大1dm 3 ; 2.在空气中胀大到气体的压力也为p ； 3.等温可逆膨胀至气体的压力也为p。
3
1000 p1 10 8.314 300 ln 3.W nRT ln 100 p2 57.43kJ
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七、例题
例：气体He从0C， 5 105 Pa， 10dm3，经一绝热可逆 过程膨胀至10 Pa，试计算T2、Q、W、U和H。
物理化学电子教案—第一章
U Q W
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2018/12/28
例题
例1：在25C时， 2molH 2的体积为15dm3，此气体 （ 1 ）在定温下，反抗外压为105 Pa时，膨胀到体 积为50dm3 ; (2)在定温下可逆膨胀到体积为50dm3 , 试计算两种膨胀过程的功。
3
4865J
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2018/12/28
例题
W
(2)
(3)
p(V2 V1 ) 105 (40.00 15.00) 103
2500 J
根据理想气体状态方程
pV nRT nRT 2 8.314 298.2 330.56kPa p 3 V 15.00 10
第一章热力学的基本规律课后作业和答案
第一章 热力学的基本规律1．1 试求理想气体的体胀系数α，压强系数β和等温压缩系数κT 。
解：已知理想气体的物态方程为nRT pV = 由此得到 体胀系数TpV nR T V V p 11==⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=α， 压强系数TpV nR T P P V 11==⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=β 等温压缩系数2111()T T V nRT V p V p pκ⎛⎫∂⎛⎫=-=-= ⎪ ⎪∂⎝⎭⎝⎭ 1.2试证明任何一种具有两个独立参量,T p 的物质，其物态方程可由实验测得的体胀系数α及等温压缩系数T k ，根据下述积分求得：ln (d d )T V T k p α=-⎰如果1Tα=，1T k p =，试求物态方程。
解 以,T p 为自变量，物质的物态方程为(,)V V T p =其全微分为d d d p TV V V T p T p ⎛⎫∂∂⎛⎫=+ ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ (1) 全式除以V ，有d 11d d p TV V V T p V V T V p ⎛⎫∂∂⎛⎫=+ ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭根据体胀系数α和等温压缩系数T k 的定义，可将上式改写为d d d T VT k p Vα=- (2) 有ln (d d )T V T k p α=-⎰ (3)若1Tα=，1T k p =，式(3)可表示为11ln (d d )V T p T p=-⎰ (4)积分pV CT = (5)1.3测得一块铜块的体胀系数和等温压缩系数分别为514.8510K α--=⨯和71n 7.8*10p T κ--=，α和T κ可近似看作常量，今使铜块加热至10C ︒。
问（1压强要增加多少才能使铜块体积不变？（2若压强增加，铜块的体积改多少解：（1）有d d d T Vp p p V T V T ∂∂⎛⎫⎛⎫=+ ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭知，当d 0V =时，有d 0d d d V Tp p T p T T T αβκ∂⎛⎫=+==⎪∂⎝⎭ 故 ()212121d T T TT p p T T T αακκ-==-⎰即 ()2121n 622p T p p p T T ακ∆=-=-= 分别设为V xp n ∆;，由定义得：4474.85810; 4.85101007.810T x V κ∆---=⨯=⨯-⨯⨯所以，44.0710V ∆-=⨯1.4 1mol 理想气体，在27C ︒的恒温下发生膨胀，其压强由n 20p 准静态地降到n 1p ，求气体所做的功和所吸取的热量。
热力学第一定律练习题及答案参考
热力学第一定律练习题及答案参考一、判断题（说法对否）：1．道尔顿分压定律，对理想气体和实际混合气体来说关系式PB=Nb(RT/V)都成立。
2．在两个封闭的容器中，装有同一种理想气体，压力、体积相同，那么温度也相同。
3．物质的温度越高，则热量越多；天气预报：今天很热。
其热的概念与热力学相同。
4．恒压过程也就是恒外压过程，恒外压过程也就是恒过程。
5．实际气体在恒温膨胀时所做的功等于所吸收的热。
6．凡是温度升高的过程体系一定吸热；而恒温过程体系不吸热也不放热。
7．当系统的状态一定时，所有的状态函数都有一定的数值。
当系统的状态发生变化时， 所有的状态函数的数值也随之发生变化。
8．体积是广度性质的状态函数；在有过剩NaCl(s) 存在的饱和水溶液中，当温度、压力 一定时；系统的体积与系统中水和NaCl 的总量成正比。
9．在101.325kPa 、100℃下有lmol 的水和水蒸气共存的系统，该系统的状态完全确定。
10．一定量的理想气体，当热力学能与温度确定之后，则所有的状态函数也完全确定。
11．系统温度升高则一定从环境吸热，系统温度不变就不与环境换热。
12．从同一始态经不同的过程到达同一终态，则Q 和W 的值一般不同，Q + W 的值一般也不相同。
13．因Q P = ΔH ，Q V = ΔU ，所以Q P 与Q V 都是状态函数。
14．封闭系统在压力恒定的过程中吸收的热等于该系统的焓。
15．对于一定量的理想气体，当温度一定时热力学能与焓的值一定，其差值也一定。
16．在101.325kPa 下，1mol l00℃的水恒温蒸发为100℃的水蒸气。
若水蒸气可视为理想 气体，那么由于过程等温，所以该过程ΔU = 0。
17．1mol ，80.1℃、101.325kPa 的液态苯向真空蒸发为80.1℃、101.325kPa 的气态苯。
已 知该过程的焓变为30.87kJ ，所以此过程的Q = 30.87kJ 。
18．1mol 水在l01.325kPa 下由25℃升温至120℃，其ΔH = ∑C P ,m d T 。
物理化学 第一章 热力学第一定律 习题
△rHmθ，下列说法何者是不正确的？
（1）△rHmθ是CO2（g）的标准摩尔生成焓
（2）△rHmθ是CO（g）的标准摩尔燃烧焓
（3）△rHmθ是负值 （4）△rHmθ与△rUmθ值不等
(1)
三.填空 1．在一绝热箱中置一绝热隔板，将箱分成两 部分。分别装有温度压力都不同的两种气 体。将隔板抽走使气体混合，若以气体为 系统，则Q=（ 0 ）；W=（ 0 ）； △U=（ 0 ）。
⑹利用键焓计算反应热
rH nR反应物 nP 产物
m
(7)反应热与温度的关系—基尔霍夫定律 已知一个温度的反应热，求另一个温度下 的反应热 △rHm（T2）=△rHm（T1）+∫△rCpdT
△rCp=∑（PBCpB）产物-∑（RBCpB）反应物
练 习 题
一、判断题 ：下列说法对吗 ? (×) 1.当体系的状态一定时，所有的状态
3．在一具有导热壁的汽缸上，装有一可移动 的活塞，缸内同时放入锌粒和盐酸，令其发 生化学反应，当以锌、盐酸及产物为系统时， △U（ ）0< ，Q（ ）0< ，W（ ）0 。 < 4．系统从A点出发， p 经过一循环过程回到 始态A，若体系对环境 作功，试在图中标出 循环过程的方向。 （ 顺时针 ）
用阴影面积和的负值表示
6．在温度T时，反应
C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)的
△rHmθ（ < ）△rUmθ.
△n=-1
7．1mol液体苯在弹式量热计中完全燃烧，放热 3264kJ，则反应的△rUm（298K）=( -3264 ) kJ，△rHm（298K）=（ -3268 ） kJ 。
第 一 章
热力学第一定律
热力学与统计物理答案(汪志诚)
第一章 热力学的基本规律习题1.1 试求理想气体的体胀系数α,压强系数β和等温压缩系数T κ。
解：由得：nRT PV = V nRTP P nRT V ==; 所以, T P nR V T V V P 11)(1==∂∂=αT PV RnT P P V /1)(1==∂∂=βP PnRT V P V V T T /111)(12=--=∂∂-=κ习题1.2 试证明任何一种具有两个独立参量的物质p T ,,其物态方程可由实验测得的体胀系数α及等温压缩系数T κ,根据下述积分求得:⎰-=)(ln dp dT V T κα如果1Tα=1T p κ= ,试求物态方程。
解： 因为0),,(=p V T f ,所以,我们可写成),(p T V V =,由此, dp p V dT T V dV T p )()(∂∂+∂∂=, 因为T T p pVV T V V )(1,)(1∂∂-=∂∂=κα 所以, dp dT VdVdp V dT V dV T T κακα-=-=,所以, ⎰-=dp dT V T καln ,当p T T /1,/1==κα.CT pV pdpT dT V =-=⎰:,ln 得到 习题 1.3测得一块铜块的体胀系数和等温压缩系数分别为1510*85.4--=K α和1710*8.7--=n T p κ，T κα,可近似看作常量，今使铜块加热至10°C 。
问（1压强要增加多少n p 才能使铜块体积不变？（2若压强增加100n p ，铜块的体积改多少 解：分别设为V xp n ∆;，由定义得：74410*8.7*10010*85.4;10*858.4----=∆=V x T κ所以，410*07.4,622-=∆=V p x n习题 1.4描述金属丝的几何参量是长度L ，力学参量是张力η，物态方程是0),,(=T L f η实验通常在n p 1下进行，其体积变化可忽略。
线胀系数定义为ηα)(1TL L ∂∂=等杨氏摸量定义为T L A L Y )(∂∂=η其中A 是金属丝的截面积，一般说来，α和Y 是T 的函数，对η仅有微弱的依赖关系，如果温度变化范不大，可看作常数。
第一章 热力学第一定律习题
第一章热力学第一定律一选择题1.选出下列性质参数中属于容量性质的量: ( C )(A)温度T；(B)浓度c；(C)体积V；(D)压力p。
2.若将人作为一个体系，则该体系为: ( C )(A)孤立体系；(B)封闭体系；(C)敞开体系；(D)无法确定。
3.下列性质属于强度性质的是: ( D )(A)热力学能和焓；(B)压力与恒压热容；(C)温度与体积差；(D)摩尔体积与摩尔热力学能。
4.气体通用常数R 在国际单位制中为:( B )(A)0.082L·atm·mol-1·K-1；(B)8.314 J·mol-1·K-1；(C)1.987cal·mol-1·K-1；(D)8.314×107 erg·mol-1·K-1。
5.关于状态函数的下列说法中，错误的是( D )(A)状态一定，值一定；(B)在数学上有全微分性质；(C)其循环积分等于零；(D)所有状态函数的绝对值都无法确定。
6.下列关系式中为理想气体绝热可逆过程方程式的是( C )(A)p1V1=p2V2；(B)pV=k；(C)pVγ=k；(D)10V=k·T。
7.体系与环境之间的能量传递形式有多少种？( C )(A) 1；(B) 3；(C) 2；(D) 4。
8.下列参数中属于过程量的是( C )(A)H；(B)U；(C)W；(D)V。
9.下列关系式成立的是( A )(A)理想气体(∂U/∂V)T=0；(B)理想气体(∂U/∂p)v=0；(C)实际气体(∂U/∂V)T=0；(D)实际气体(∂U/∂p)v=0。
10.下列叙述中正确的是( D )(A)作为容量性质的焓具有明确的物理意义；(B)任意条件下，焓的增量都与过程的热相等；(C)作为强度性质的焓没有明确的物理意义；(D)仅在恒压与非体积功为零的条件下，焓的增量才与过程的热相等。
11.下列叙述中正确的是( C )(A)热力学能是一种强度性质的量；(B)热力学能包括了体系外部的动能与位能；(C)焓是一种容量性质的量；(D)焓，热力学能，功，热的性质都一样。
大学物理化学1-热力学第一定律课后习题及答案
热力学第一定律课后习题一、是非题下列各题中的叙述是否正确？正确的在题后括号内画“√”，错误的画“⨯”。
1.在定温定压下，CO2由饱和液体转变为饱和蒸气，因温度不变，CO2的热力学能和焓也不变。
( )2. d U = nC V,m d T这个公式对一定量的理想气体的任何pVT过程均适用。
( )3. 一个系统从始态到终态，只有进行可逆过程才有熵变。
( )4. 25℃时H2(g)的标准摩尔燃烧焓等于25℃时H2O(g)的标准摩尔生成焓。
( )5. 稳定态单质的∆f H(800 K) = 0。
( )二、选择题选择正确答案的编号，填在各题后的括号内：1. 理想气体定温自由膨胀过程为：（）。
（A）Q > 0；（B）∆U < 0；（C）W <0；（D）∆H = 0。
2. 对封闭系统来说，当过程的始态和终态确定后，下列各项中没有确定的值的是：( )。
( A ) Q；( B ) Q＋W；(C ) W( Q = 0 )；( D ) Q( W = 0 )。
3. pVγ = 常数(γ = C p,m/C V,m)适用的条件是：( )(A)绝热过程；( B)理想气体绝热过程；( C )理想气体绝热可逆过程；(D)绝热可逆过程。
4. 在隔离系统内：( )。
( A ) 热力学能守恒，焓守恒；( B ) 热力学能不一定守恒，焓守恒；(C ) 热力学能守恒，焓不一定守恒；( D) 热力学能、焓均不一定守恒。
5. 从同一始态出发，理想气体经可逆与不可逆两种绝热过程：( )。
( A )可以到达同一终态；( B )不可能到达同一终态；( C )可以到达同一终态，但给环境留下不同影响。
6. 当理想气体反抗一定的压力作绝热膨胀时，则：( )。
( A )焓总是不变；(B )热力学能总是增加；( C )焓总是增加；(D )热力学能总是减少。
7. 已知反应H2(g) +12O2(g) ==== H2O(g)的标准摩尔反应焓为∆r H(T)，下列说法中不正确的是：（）。
第一章热力学第一定律习题
第一章 热力学第一定律1 体系经历一个正的卡诺循环后，试判断下列哪一种说法是错误的？ ( ) (D)(A) 体系本身没有任何变化(B) 再沿反方向经历一个可逆的卡诺循环，最后体系和环境都没有任何变化(C) 体系复原了，但环境并未复原(D) 体系和环境都没有任何变化2. 一恒压反应体系,若产物与反应物的∆C p >0,则此反应 ( ) (D)(A) 吸热 (B) 放热(C) 无热效应 (D) 吸放热不能肯定3. 下述说法哪一种不正确? ( ) (B)(A) 理想气体经绝热自由膨胀后,其内能变化为零(B) 非理想气体经绝热自由膨胀后,其内能变化不一定为零(C) 非理想气体经绝热膨胀后,其温度一定降低(D) 非理想气体经一不可逆循环,其内能变化为零4. 一体系如图，隔板两边均充满空气(视为理想气体)，只是两边压力不等，已知p 右<p 左，则将隔板抽去后应有：( ) (A)(A) Q = 0 W = 0 ΔU = 0(B) Q = 0 W < 0 ΔU > 0(C) Q > 0 W < 0 ΔU > 0(D) ΔU = 0 , Q ＝W ≠ 05. 将某理想气体从温度T 1加热到T 2。
若此变化为非恒压过程,则其焓变ΔH 应为何值?( ) (B)(A) ΔH =0 (B) ΔH =C p (T 2-T 1)(C) ΔH 不存在 (D) ΔH 等于其它值6. 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 %7. 理想气体经历绝热不可逆过程从状态 1 (p 1,V 1,T 1)变化到状态 2 (p 2,V 2,T 2)，所做的功为：( ) (D)(A) p 2V 2-p 1V 1(B) p 2(V 2-V 1)(C) [p 2V γ2/(1-γ)](1/V 2γ-1-1/V 1γ-1)(D) -(p 2V 2-p 1V 1)/(1-γ)8.若一气体的方程为pV m =RT +αp (α>0 常数),则: ( ) (A)(A) ()T U V∂∂=0 (B) ()V U p ∂∂=0(C) ()V U T ∂∂=0 (D) ()p U T∂∂=0 9. 氢气可看作理想气体，设 H 2为刚性分子，电子处于基态，其C V , m = ___________ ， C p , m = ____________ ，以气体常数R 表示。
第一章 热力学第一定律 习题答案
第一章热力学第一定律练习参考答案1. 一隔板将一刚性绝热容器分成左右两侧，左室气体的压力大于右室气体的压力。
现将隔板抽去，左、右气体的压力达到平衡。
若以全部气体作为体系，则ΔU、Q、W为正？为负？或为零？解:∵U=02. 试证明1mol理想气体在恒后下升温1K时，气体与环境交换的功等于摩尔气体常数R 。
解: 恒压下，W= - p外ΔV= - p外p TnR∆= - R(p外= p，n=1mol，ΔT=1 )3. 已知冰和水的密度分别为0.92×103 kg•m-3和1.0×103 kg•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。
试求上述过程体系所作的体积功。
解: 恒压、相变过程，(1)W= -p外(V2 –V1) = - 101.325×103×⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯-⨯⨯⨯33100.1018.0110325.101373314.81=-3100 ( J )(2) W= - p外(V2 –V1) = - 101.325×103×⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯-⨯⨯33100.1018.011092.0018.01= -0.16 ( J )4. 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；(2) 若在绝热条件下，使体系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？解:(1)Q+W、ΔU完全确定。
( Q+W=ΔU；Q、W与过程有关)(2) Q、W、Q+W、ΔU完全确定。
(Q=0，W = ΔU)5. 1mol理想气体从100℃、0.025m3经下述四个过程变为100℃、0.1m3:(1) 恒温可逆膨胀；(2) 向真空膨胀；(3) 恒外压为终态压力下膨胀；(4) 恒温下先以恒外压等于0.05m 3的压力膨胀至0.05m 3，再以恒外压等于终态压力下膨胀至0.1m 3。
热力学第一定律习题及答案
热力学第一定律习题 一、单选题1）如图，在绝热盛水容器中，浸入电阻丝，通电一段时间，通电后水及电阻丝的温度均略 有升高，今以电阻丝为体系有： （）绝热A. W =0, Q <0, U <0B. W <0, Q <0, U >0C. W <0, Q <0, U >0D. 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：（）n mol H 2O / 1 mol HC1曲线上任一点均表示对应浓度时积分溶解热大小 H I 表示无限稀释积分溶解热 H 2表示两浓度n i 和％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 HCI 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10132.5sPaB. 在0C 、101325Pa 下，冰融化成水C. 电解CuS04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 匕、V 2。
（） A. V 1 < V 2 B. V 1 = V 2 C. V 1 > V 2 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T i 升高到T 2,则此过A. B. C. D. 空气 %空气Q = 0, W = U = 0Q = 0, WU >0 Q >0, WU >0 U = 0, Q = W 0对于理想气体，下列关系中哪个是不正确的： （）（：：U/ 汀）V = 0 B. （:U/：：V ）T = 0 C. C ：H/_：P ）T =0 D. （ ：U/：：p ）T = 凡是在孤立孤体系中进行的变化，其 U 和 H 的值- U HU = H =U H <0U = 0, H 大于、小于或等于零不能确定。
热力学第一定律习题及答案
热力学第一定律习题及答案1、某绝热系统在接受了环境所做的功之后，其温度（）？A、一定升高(正确答案)B、不一定改变C、一定不变D、一定降低2、对于理想气体的热力学能有下述四种理解：（1）状态一定，热力学能也一定；（2）对应于某一状态的热力学能是可以直接测定的；（3）对应于某一状态，热力学能只有一个数值，不可能有两个或两个以上的数值；（4）状态改变时，热力学能一定跟着改变。
其中都正确的是（）？A、（1），（2）B、（3），（4）C、（2），（4）D、（1），（3）(正确答案)3、将某理想气体从温度T1加热到T2,若此变化为非恒容途径，则其热力学能的变化△U应为何值（）？A、△U=0B、△U不存在C、(正确答案)D、△U等于其他值4、理想气体向真空绝热膨胀后，温度将（）？A、不变(正确答案)B、降低C、不一定D、升高5、在373.15K、标准压力下1mol水向真空蒸发成373.15K、标准压力的水蒸气。
该过程的Q为何值（）？A、Q=0B、Q=nRTC、Q=ΔHD、Q=ΔH–nRT(正确答案)6、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、两种理想气体的混合过程C、可逆循环过程D、纯液体的真空蒸发过程(正确答案)7、关于焓的性质,下列说法中正确的是（）？A、焓的增量只与系统的始末态有关(正确答案)B、焓是系统内含的热能,所以常称它为热焓C、焓是能量,它遵守热力学第一定律D、系统的焓值等于内能加体积功8、封闭体系发生的下列过程:①等温化学反应过程②理想气体等温过程③理想气体自由膨胀过程④可逆相变过程⑤气体节流膨胀过程，属于ΔU=0的有（）？A、②③(正确答案)B、②⑤C、③④D、①④9、把一杯热水放在热容为10J/K的箱子中，若把箱中空气和杯中的水作为体系，则体系应为（）？A、封闭体系(正确答案)B、敞开体系C、孤立体系D、绝热体系10、下述物理量中，①U；②P；③H；④V；⑤T,具有强度性质的是（）？A、①⑤B、②④C、①②D、②⑤(正确答案)11、对于双原子分子理想气体Cp/Cv应为（）？A、1.07B、1.40(正确答案)C、1.00D、1.2512、1mol理想气体从0℃恒容加热至100℃和从0℃恒压加热至100℃,二者的ΔU、ΔH、Q、W相同的量有（）？A、ΔU、QB、ΔU、ΔH(正确答案)C、ΔU、WD、ΔH、W13、公式ΔH=Qp适用于下列过程中的哪一个（）？A、298K、101.325kPa下电解CuSO4水溶液B、273K、101.325kPa下冰融化成水(正确答案)C、气体从状态Ⅰ等温可逆变化到状态ⅡD、理想气体从1013.25kPa反抗恒定的外压101.325kPa膨胀14、是（）A、-1006.61kJ·mol-1B、675.05kJ·mol-1(正确答案)C、1006.61kJ·mol-1D、-675.05kJ·mol-115、（）？A、B、C、D、(正确答案)16、没有非体积功条件下，系统的焓变∆H等于等压热。
第01章--热力学基本定律--习题及答案
第一章 热力学基本定律习题及答案§ 1. 1 （P10）1.“任何系统无体积变化的过程就一定不做功。
”这句话对吗？为什么？解：不对。
体系和环境之间以功的形式交换的能量有多种，除体积功之外还有非体积功，如电功、表面功等。
2. “凡是系统的温度下降就一定放热给环境，而温度不变时则系统既不吸热也不放热。
”这结论正确吗？举例说明。
答：“凡是系统的温度下降就一定放热给环境”不对：体系温度下降可使内能降低而不放热，但能量可以多种方式和环境交换，除传热以外，还可对外做功，例如，绝热容器中理想气体的膨胀过程，温度下降释放的能量，没有传给环境，而是转换为对外做的体积功。
“温度不变时则系统既不吸热也不放热”也不对：等温等压相变过程，温度不变，但需要吸热(或放热), 如P Ө、373.15K 下，水变成同温同压的水蒸气的汽化过程，温度不变，但需要吸热。
3. 在一绝热容器中，其中浸有电热丝，通电加热。
将不同对象看作系统，则上述加热过程的Q 或W 大于、小于还是等于零？（讲解时配以图示） 解：（1）以电热丝为系统：Q<0，W>0（2）以水为系统：Q>0，W=0（忽略水的体积变化） （3）以容器内所有物质为系统：Q=0，W>0（4）以容器内物质及一切有影响部分为系统：Q=0，W=0（视为孤立系统）4. 在等压的条件下，将1mol 理想气体加热使其温度升高1K ，试证明所做功的数值为R 。
解：理想气体等压过程：W = p(V -V ) = pV -PV = RT -RT = R(T -T ) = R5. 1mol 理想气体，初态体积为25dm , 温度为373.2K ，试计算分别通过下列四个不同过程，等温膨胀到终态体积100dm 时，系统对环境作的体积功。
（1）向真空膨胀。
（2）可逆膨胀。
（3）先在外压等于体积50 dm 时气体的平衡压力下，使气体膨胀到50 dm ，然后再在外压等于体积为100dm 时气体的平衡压力下，使气体膨胀到终态。
热力学第一定律习题及答案
热力学第一定律习题一、单选题1) 如图,在绝热盛水容器中，浸入电阻丝,通电一段时间，通电后水及电阻丝的温度均略有升高，今以电阻丝为体系有:（）A。
W =0, Q〈0, U <0 B. W <0，Q <0，U >0 C. W 〈0，Q 〈0, U〉0 D。
W <0，Q =0，U >02）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 ＝0B。
Q＝0，W <0, U >0C. Q〉0，W〈0, U >0D. U ＝0, Q＝W03）对于理想气体，下列关系中哪个是不正确的：（）A. (∂U/∂T）V＝0B. （∂U/∂V）T＝0C. (∂H/∂p）T＝0 D。
(∂U/∂p）T＝04）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〈0D. 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〈0B. Q＝0, H <0, p〉0C。
Q＝0，H ＝0，p <0 D. Q <0，H ＝0，p <06）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10132.5sPaB。
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。
热力学第一定律习题1
第一章热力学第一定律一 . 选择题：1. 恒容下，一定量的理想气体，当温度升高时内能将 ( )(A) 降低 (B) 增加 (C) 不变 (D) 增加、减少不能确定2. 在一刚性的绝热箱中，隔板两边均充满空气，(视为理想气体)，只是两边压力不等，已知 P右< P左，则将隔板抽去后应有 ( )(A) Q = 0 W = 0 △U = 0 (B) Q = 0 W < 0 △U > 0(C) Q > 0 W < 0 △U > 0 (D) △U = 0 , Q ＝ W ≠ 03. 有一容器四壁导热，上部有一可移动的活塞，在该容器中同时放入锌块和盐酸，发生化学反应后活塞将上移一定距离，若以锌和盐酸为体系则 ( )(A) Q < 0 , W = 0 , △rU < 0 (B) Q = 0 , W > 0 , △rU < 0(C) Q < 0 , W > 0 , △rU = 0 (D) Q < 0 , W > 0 , △rU < 04. 苯在一个刚性的绝热容器中燃烧，则 C6H6(l) + (15/2)O2(g) = 6CO2+ 3H2O(g) ( )(A) △U = 0 , △H < 0 , Q = 0 (B) △U = 0 , △H > 0 , W = 0(C) Q = 0 , △U = 0 , △H = 0 (D) Q = 0 , △U ≠ 0 , △H ≠ 05. 1mol，373K，标准压力下的水经下列二个不同过程达到 373K，标准压力下的水气，(1) 等温等压可逆蒸发 (2) 真空蒸发，这二个过程中功和热的关系为( )(A) W1> W2 Q1> Q2 (B) W1< W2 Q1< Q2(C) W1= W2 Q1= Q2 (D) W1> W2 Q1< Q26. 有一高压钢筒，打开活塞后气体喷出筒外，当筒内压力与筒外相等时关闭活塞，此时筒内温度将 ( )(A) 不变 (B) 升高 (C) 降低 (D) 无法判定7. 封闭体系从1态变 B 态，可以沿两条等温途径: （甲）可逆途径（乙）不可逆途径则下列关系式⑴△U可逆> △U不可逆⑵ W可逆 > W不可逆⑶ Q可逆 > Q不可逆⑷ ( Q可逆 - W可逆) > ( Q不可逆 - W不可逆)正确的是 ( )(A) (1),(2) (B) (2),(3) (C) (3),(4) (D) (1),(4)８. 化学反应在只做体积功的等温等压条件下，若从反应物开始进行反应，则此反应(A) 是热力学可逆过程 (B) 是热力学不可逆过程(C) 是否可逆不能确定 (D) 是不能进行的过程9. 1mol 单原子理想气体从 298K，202.65kPa 经历①等温②绝热③等压三条途径可逆膨胀使体积增加到原来的 2 倍，所作的功分别为 W1,W2,W3，三者的关系是( )(A) W1> W2> W3 (B) W2> W1> W3(C) W3> W2> W1 (D) W3> W1> W210. 凡是在孤立体系中进行的变化，其△U 和△H 的值一定是 ( )(A) △U > 0 , △H > 0 (B) △U = 0 , △H = 0(C) △U < 0 , △H < 0 (D) △U = 0 , △H 大于、小于或等于零不确定11. 对于下列的四种表述(1) 因为△H = Q p，所以只有等压过程才有△H(2) 因为△H = Q p，所以 Q p也具有状态焓数的性质(3) 公式△H = Q p只适用于封闭体系(4) 对于封闭体系经历一个不作其它功的等压过程，其热量只决定于体系的始态和终态上述诸结论中正确的是： ( )(A) (1) (4) (B) (3) (4) (C) (2) (3) (D) (1) (2)12. △H = Q p此式适用于下列那个过程 ( )(A) 理想气体从 1013250 Pa 反抗恒定的 101325 Pa膨胀到 101325Pa(B) 0℃ ,101325 Pa下冰融化成水(C) 电解 CuSO4水溶液(D) 气体从 (298K,101325 Pa) 可逆变化到 (373K,10132.5 Pa)13. 理想气体从同一始态 (P1,V1) 出发，经等温可逆压缩或绝热可逆压缩，使其终态均达到体积为 V2，此二过程做的功的绝对值应是： ( )(A) 恒温功大于绝热功 (B) 恒温功等于绝热功(C) 恒温功小于绝热功 (D) 无法确定关系14. 下列诸过程可应用公式 dU = ( C p- nR )dT 进行计算的是： ( )(A) 实际气体等压可逆冷却 (B) 恒容搅拌某液体以升高温度(C) 理想气体绝热可逆膨胀 (D) 量热弹中的燃烧过程15. 1mol 理想气体经历可逆绝热过程，功的计算式有下列几种，其中哪一个是错误的 ( )(A) C v(T1- T2) (B) C p(T2-T1)(C) (P1V1- P2V2)/(r-1) (D) R(T1-T2)/(r-1)16. 对于理想气体下述结论中正确的是 ( )(A) (☯H/☯T)v = 0 (☯H/☯V)T = 0 (B) (☯H/☯T)p = 0 (☯H/☯P)T= 0 (C) (☯H/☯T)p = 0 (☯H/☯V)T = 0 (D) (☯H/☯V)T = 0 (☯H/☯P)T= 017. 1mol 单原子理想气体，从 273K，202.65 kPa 经 PT = 常数的可逆途径压缩到405.3 kPa的终态，该气体的△U 为 ( )(A) 1702 J (B) -406.8 J (C) 406.8 J (D) -1702 J18.对于一定量的理想气体，下列过程不可能发生的是： ( )(A) 恒温下绝热膨胀 (B) 恒压下绝热膨胀(C) 吸热而温度不变 (D) 吸热，同时体积又缩小19. 理想气体经历绝热不可逆过程从状态 1 (P1,V1,T1)变化到状态2 (P2,V2,T2)，所做的功为 ( )(A) P2V2-P1V1 (B) P2(V2-V1)(C) [P2V2γ/(1-γ)](1/V2γ-1)- (1/ V1γ-1) (D) (P2V2-P1V1)/(1-γ)20. 反应 (1) C1CO3(s) → C1O (s) + CO2(g)；△r H m= 179.5 kJ.mol-1反应 (2) C2H2(g) + H2O (l) → CH3CHO (g)；△r H m= -107.2 kJ.mol-1反应 (3) C2H4(g) + H2O (l) → C2H5OH (l)；△r H m= -44.08 kJ.mol-1反应 (4) CS2(l) + 3O2(g) → CO2(g) + 2SO2(g)；△r H m= -897.6 kJ.mol-1其中热效应│Q p│>│Q v│的反应是 ( )(A) (1),(4) (B) (1),(2) (C) (1),(3) (D) (4),(3)21. 当以 5mol H2气与 4mol Cl2气混合，最后生成 2mol HCl 气。
热力学第一定律习题
第一章热力学第一定律一、思考题1.一个爆炸反应体系应看作是绝热体系还是孤立体系？2. 凡是体系的温度有变化，则体系一定有吸热或放热现象。
凡是温度不变，则体系就没有吸热放热现象。
两结论对吗?3. 有人说，因为△U = Q v，而内能是个状态函数，所以虽然Q 不是状态函数，但Q v是个状态函数，此话对吗？请阐明理由。
4. 在盛水槽中放入一个盛水的封闭试管，加热盛水槽中的水（做为环境），使其达到沸点，试问试管中的水（体系）会不会沸腾，为什么？5. 有人认为封闭体系“不作功也不吸热的过程△U = 0，因而体系的状态未发生变化”，请对此加以评论并举例说明。
6. 热力学的不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程。
此话对吗？7. 理想气体向真空绝热膨胀d U = 0，d T = 0，而实际气体的节流膨胀过程d H = 0，d T ≠ 0。
上述二结论对吗?8. 有人认为孤立体系状态改变时，内能是守恒量，而焓不是守恒量，请对此加以评论并举例说明。
9. 关系式PVγ= 常数，适用于理想气体的绝热过程。
此话对吗？10. 一个外有绝热层的橡皮球内充101325Pa 的理想气体，突然投入真空中球体积增加一倍。
指出该过程中Q、W、△U 和△H 的值（用正、负号表示）二、计算题1. 已知氢的C p,m= {29.07 - 0.836 10-3(T/K) + 20.1×10-7(T/K)2 J.K-1.mol-1(1) 求恒压下1mol 氢的温度从300K 上升到1000K 时需要多少热量？(2) 若在恒容下需要多少热量？(3) 求在这个温度范围内氢的平均恒压摩尔热容。
[答案：(1) Q P = △H =20620 J.mol-1，(2) Q V= △U = 14800 J.mol-1(3) C P,m= = 29.45 J.K-1.mol-1]2. 有一绝热真空钢瓶体积为V0 ，从输气管向它充空气（空气可视为理想气体），输气管中气体的压力为P0 ，温度为T0 ，由于气体量很大，且不断提供气体，所以在充气时输入气管中的气体的压力、温度保持不变，当钢瓶中气体压力为P0 时，问钢瓶中气体温度为多少？[答案：W = -P0 V0 = -nRT0，△U = -W，nC V,m(T - T ) = nRT C P,m =C V,m+ R，C P,m /C V,m= γ，T = (C P,m / C V,m )× T =γT ]3. 1mol 单原子理想气体，初始状态为25℃，101325 Pa 经历△U = 0 的可逆变化后，体积为初始状态的 2 倍。
物理化学
现代远程教育《物理化学》课程学习指导书作者：***2006年 9月第一章热力学第一定律一.学习目标了解热力学的一些基本概念，明确状态函数与可逆过程的概念和特点明确热力学第一定律的数学表达式；热与功只在体系与环境有能量交换时才有意义掌握两个热力学状态函数即内能和焓的概念较熟练应用热力学第一定律计算各种过程的ΔU，ΔH，Q和W。
明确热效应的含义和盖斯定律的内容能熟练应用生成热，燃烧热计算反应热；会应用盖斯定律了解基尔霍夫定律二.重点和难点重点：1.热力学第一定律及其应用2．盖斯定律及其应用三.练习题及答案(一).填空题1．应用热力学第一定律来计算化学变化中的，应用热力学第二定律来解决化学变化的。
2．一切自发过程都是过程。
其本质是转换的不可逆性。
3.物理化学是从研究物理变化和化学变化的入手以探求的基本规律的一门科学。
4．能量交换和传递的方式有和。
5.已知298.15K时，下列反应的热效应：（1）CO（g）+ (1/2)O2 (g)=CO2 (g) ∆rH= –283KJ(2) H2 (g) + (1/2)O2 (g)= H2O (l) ∆rH= –285.8KJ则反应CO（g）+ H2O (l) = CO2 (g) + H2 (g)∆rH（298.15K）= 。
6.各种不同状态物质的化学势可统一表示为。
(二).单项选择题1.已知：Zn(s)+(1/2)O2(g)= ZnO(s) Δr H mΘ=351.5kJ/molHg(s)+(1/2)O2(g)= HgO(s) Δr H mΘ=90.8kJ/mol因此Zn(s)+ HgO(s) = ZnO(s)+ Hg(s)的Δr H mΘ是：( )A. 442.2 kJ/molB. 260.7kJ/molC. -62.3kJ/molD. -442.2kJ/mol2.1mol单原子理想气体，从273K，202.65kPa,PT=常数的可逆途径压缩到405.3kPa的终态，该过程的ΔU是：（）A. 1702JB. -406.8JC. 406.8JD. -1702J3.恒压下，无相变的单组分封闭体系的焓值随温度的升高而（）A. 增加B. 减少C. 不变D. 不一定4.ΔH=Qp适用于下列哪个过程？（）A. 理想气体从1×107Pa反抗恒定的1×105Pa膨胀到1×105PaB. 0o C,101325Pa下冰融化成水C.101325Pa下电解CuSO4水溶液D. 气体从298K，101325Pa可逆变化到373K，10132.5Pa5.苯在一个刚性的绝热容器中燃烧，C6H6(l)+(15/2) O2(g)=6CO2(g)+3H2O(g)下列关系式正确的是：（）A.ΔU=0,Q=0B. ΔU<0,Q=0C. ΔU=0,Q>0D. ΔU=0,Q<=06.反应热效应是在（）条件下定义的。
《工科大学化学》物理化学部分课后习题参考答案（可编辑）
《工科大学化学》物理化学部分课后习题参考答案第 1 章化学热力学基本定律与函数第第第 1 1 1 章章章化学热力学基本定律与函数化学热力学基本定律与函数化学热力学基本定律与函数习题?1.1mol 双原子理想气体在 300 K、101 kPa 下,经恒外压恒温压缩至平衡态,并从此状态下QU WH恒容升温至 370 K、压强为 1 010 kPa。
求整个过程的、、及。
(答案:△U 1455 J,△H 2037 J,W17727 J,Q -16272 J)UH解: 第一步:恒外压恒温压缩至平衡态, 0, 03 3V 8.314×300/101×10 24.695dm ,13 3此平衡态的体积就是末态的体积 V , V 8.314×370/1010×10 3.046dm2 2-3此平衡态的压强 P’8.314×300/3.046×10 818.84kPa3 -3W-P’V -V -818.92×10 ×3.046-24.695×10 17727 J17.727 kJ2 1-QW17.727 kJ Q-17.727 kJ第一步: 因恒容 W0UQ C T -T 20.79×370-3001455.3 J1.455 kJv v,m 2 1H20.79+R×702037.3 J2.037 kJ整个过程:W17.727 kJ;Q -17.727+1.455 -16.27 kJ;UH1.455 kJ ;2.037 kJ。
UH2.设有 0.1 kg N ,温度为 273.15 K,压强为 101325 Pa,分别进行下列过程,求、、2QW及。
?1 恒容加热至压强为 151987.5 Pa;2 恒压膨胀至原体积的 2 倍;3 恒温可逆膨胀至原体积的 2倍;4 绝热可逆膨胀至原体积的2倍。
?4 4(答案: ①△U Q 1.01×10 J,△H 1.42×10 J,W 0;V②△H QP 28.4 kJ,△U 20.20 kJ,W -8.11 kJ;③ Q 5622 J ,W -5622 J,△H △U 0 J;④ Q 0,W △U -4911 J,△H - 6875 J)解: 将 N 气视为双原子理想气体,则2-1 -1C 29.10 J?mol ?K ;p,m-1 -1C 20.79 J?mol ?Kv,m1 W0, 末态温度 T 1.5T 1.5×273.15 K2 14U∴ Qvn CvT2-T1 100/28×20.79×1.5×273.15-273.151.01×10 J4Hn C T -T 100/28×29.10×1.5×273.15-273.151.42×10 Jp 2 12 末态温度 T 2T 2×273.15K2 1HQ n CpT -T 100/28×29.10×2×273.15-273.15 28388 J28.4 kJp 2 1Un CvT2-T1 100/28×20.79×273.15 20201 J20.20 kJVW -P -101325×100/28×8.314×273.15/101325 -8110J -8.11kJUH3 理想气体恒温, 0,W -Q -100/28×8.314×273.15×ln2 -5622 J -5.62 kJ0.4 0.4T V T V1 12 24 运用理想气体绝热过程方程:0.4 0.4T 1/2 ×T 1/2 ×273.15 207 K2 1Q0UTW n Cv,m 100/28×20.79×207-273.15 -4911 J - 4.911 kJH 100/28×29.10×207-273.15-6875 J -6.875 kJ-13.在 373.15 K、101325 Pa 下,1 mol 水缓慢蒸发。
《热力学第一定律》习题及答案
《热力学第一定律》习题及答案选择题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：D2．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：B2．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：D5．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：D7．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。
热力学第一定律练习题内能和功
热力学第一定律练习题内能和功热力学第一定律练习题 - 内能和功热力学是研究热、能量和它们之间相互转换关系的一门科学。
热力学第一定律是热力学基本定律之一，它描述了能量守恒的原理。
在热力学第一定律中，内能和功是两个非常重要的概念。
本文将通过讨论热力学练习题，进一步深入探讨内能和功的概念及其关系。
问题一：一个物体从温度为 $T_1$ 的热源吸收了 $Q$ 的热量，然后对外做功 $W$，最后达到了温度 $T_2$。
请计算物体的内能变化量$ΔU$。
解答：根据热力学第一定律，能量守恒，系统的内能变化量等于热量与功之和，即$ΔU = Q - W$。
在本题中，物体从热源吸收了 $Q$ 的热量，对外做了 $W$ 的功，所以内能变化量为$ΔU = Q - W$。
问题二：一个气体在等体过程中吸收了 $Q$ 的热量，温度从$T_1$ 升高到 $T_2$。
请计算气体对外界做的功 $W$。
解答：在等体过程中，体积保持不变，因此对外界的功为零，即$W = 0$。
根据热力学第一定律，内能变化量等于吸收的热量，即$ΔU = Q$。
所以，在该等体过程中，气体对外界做的功为零。
问题三：一个气缸内的活塞受到外力 $F$ 的作用，从初始位置$x_1$ 移动到了最终位置 $x_2$。
请计算气缸内气体对外界所做的功$W$。
解答：气缸内气体对外界所做的功可以通过外力和活塞位移之积来计算，即 $W = F(x_2 - x_1)$。
这里的外力 $F$ 是活塞受到的外界作用力，$x_2 - x_1$ 是活塞的位移。
问题四：一个装满了气体的容器，容器的体积从 $V_1$ 缩小到$V_2$，同时向容器供给 $Q$ 的热量。
请计算气体对外界所做的功$W$。
解答：在容器体积缩小的过程中，气体对外界做了功，也就是负的功。
根据热力学第一定律，内能变化量等于热量与功之和，即$ΔU = Q - W$。
在本题中，气体吸收了 $Q$ 的热量，所以$ΔU = Q - W$。
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、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。
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8U0o-[h习题及答案§ 1. 1 （P10）1.“任何系统无体积变化的过程就一定不做功。
”这句话对吗？为什么？解：不对。
体系和环境之间以功的形式交换的能量有多种，除体积功之外还有非体积功，如电功、表面功等。
2. “凡是系统的温度下降就一定放热给环境，而温度不变时则系统既不吸热也不放热。
”这结论正确吗？举例说明。
答：“凡是系统的温度下降就一定放热给环境”不对：体系温度下降可使能降低而不放热，但能量可以多种方式和环境交换，除传热以外，还可对外做功，例如，绝热容器中理想气体的膨胀过程，温度下降释放的能量，没有传给环境，而是转换为对外做的体积功。
“温度不变时则系统既不吸热也不放热”也不对：等温等压相变过程，温度不变，但需要吸热(或放热), 如PӨ、373.15K下，水变成同温同压的水蒸气的汽化过程，温度不变，但需要吸热。
3. 在一绝热容器中，其中浸有电热丝，通电加热。
将不同对象看作系统，则上述加热过程的Q或W大于、小于还是等于零？（讲解时配以图示）解：（1）以电热丝为系统：Q<0，W>0（2）以水为系统：Q>0，W=0（忽略水的体积变化）（3）以容器所有物质为系统：Q=0，W>0（4）以容器物质及一切有影响部分为系统：Q=0，W=0（视为孤立系统）4. 在等压的条件下，将1mol理想气体加热使其温度升高1K，试证明所做功的数值为R。
解：理想气体等压过程：W = p(V2 -V1) = pV2-PV1= RT2-RT1= R(T2-T1) = R5. 1mol 理想气体，初态体积为25dm3, 温度为373.2K，试计算分别通过下列四个不同过程，等温膨胀到终态体积100dm3时，系统对环境作的体积功。
（1）向真空膨胀。
（2）可逆膨胀。
（3）先在外压等于体积50 dm3时气体的平衡压力下，使气体膨胀到50 dm3，然后再在外压等于体积为100dm3时气体的平衡压力下，使气体膨胀到终态。
（4）在外压等于气体终态压力下进行膨胀。
解：（1）向真空膨胀：p外=0，δW= - p外dV=0，W=0（2）可逆膨胀：W= -nRTln(V2/V1) =-8.314×373.2×ln(100/25)=-4301J=-4.3kJ（3）两步恒外压膨胀：W= W1+ W2= -p外,1(V中-V1)- p外,2(V2-V中) [此步可略]= -p中(V中-V1)- p2(V2-V中)= -nRT/V中(V中-V1) - nRT/V2(V2-V中)= -nRT(1-V1/V中) - nRT(1-V中/V2)= -8.314×373.2×(1-25/50+1-50/100)= -3.1kJ（注：因为已知数据是V，所以将P导成V）（4）一步恒外压膨胀：W= -p2(V2-V1) = -nRT/V2(V2-V1)= -nRT(1-V1/V2)= -8.314×373.2×(1-25/100)= -2.33 kJ6. 10mol理想气体由25℃、1.00MPa膨胀到25℃、0.10MPa。
设过程为：（1）向真空膨胀；（2）对抗恒外压0.100MPa膨胀。
分别计算以上各过程的功。
解：（1）向真空膨胀：pe=0，W=0（2）恒外压膨胀：W= -pe (V2-V1) = -p2(V2-V1) = -p2(nRT/p2- nRT/p1)= -nRT(1-P2/P1)= -10×8.314×298.15×(1- 0.1) = 22.31kJ （注：因为已知数据是P，所以将V导成P）7. 求下列等压过程的体积功：（1）10mol理想气体由25℃等压膨胀到125℃。
（2）在100℃、0.100Mpa下，5mol水变成5mol水蒸气（设水蒸气可视为理想气体，水的体积与水蒸气的体积比较可以忽略）。
-sn解：（1）理想气体等压膨胀：W= -p (V2-Vl) = -nR(T2-T1)= -10×8.314×(398.15-298.15)= -8.314kJ（2）等温等压相变：H2O(l) === H2O(g)W= -p (Vg -Vl)≈-pVg≈-nRT= -5×8.314×373.15= -15.512kJ（3）等温等压化学反应：CH4(g) + 2O2(g) === CO2(g) + 2H2O(l)W= -RT∑νB(g) = -8.314×298.15×(1-3)= 4.958kJ8. （1）已知在373K及101.325kPa下，液态水的比体积是1.04 dm3 kg-1，水蒸气的比容为1677 dm3 kg-1，求1mol液态水在373K及101.325kPa下气化成1mol水蒸气时所作的功。
（2）假定把液态水的体积忽略不计，试求上述过程所作的功。
（3）若又假定把水蒸气视为理想气体，略去液态水的体积，试求气化过程所作的功。
解：（1）W= -p (Vg -Vl)= -101.325×18×10-3(1677-1.04)= -3.057kJ（2）W= -p (Vg -Vl)≈- pVg=-101.325×18×10-3×1677 = -3.059kJ（3）W= -p (Vg -Vl)≈- pVg≈-RT= -8.314×373= -3.101kJ9. 在298.15K和PӨ下，把0.1kg的锌放进稀盐酸中，试计算产生氢气逸出时所做的体积功。
解：等温等压化学反应：Zn(s) + 2HCl(l) === ZnCl2(s) + H2(g)W= -nRT∑νB(g) = -(0.1×103/65)×8.314×298.15×1= -3.81kJ§1. 2（P16）1. 讨论以下表述t（1）热力学第一定律以ΔU = Q – pΔV表示时，它只适用于没有化学变化的封闭体系做体积功的等压过程；（不准确）解：∆U = Q - p ∆V W= -p ∆V →封闭体系、没有其它功的等压过程 ∆U=Q+W（2）凡是在孤立系统中进行的变化，其ΔU 和ΔH 的值一定是零；（错误） 解：孤立体系是恒能体系 ∆U=0，但H 不具有守恒性质，所以∆H 不一定为零。
（3）373K 、101.3kPa ，H 2O(l)向真空汽化为同温同压下H 2O(g)，该过程ΔU=0；（错误） 解：该过程W=0，Q ≠0，所以，∆U=Q+W ≠0。
（4）只有循环过程才是可逆过程，因为系统回到了原来的初态。
（错误）解：可逆过程并不是指循环过程。
循环过程中，体系回到初态，但环境不一定能回到初态，过程中可能会留下变化的痕迹。
2. 使一封闭系统由某一指定的始态变到某一指定的终态。
Q 、W 、Q+W 、ΔU 中哪些量能确定，哪些量不能确定？为什么？解：Q+W 、∆U 能确定，因为它们都是状态函数，其改变量只决定于初态和终态； Q 、W 不能确定，因为它们都是过程量，与变化途径有关。
3. 本书热力学第一定律数学表达式是ΔU=Q+W ，而有的书却是ΔU= Q-W ，这是何原因？ 解：∆U= Q+W 与∆U= Q-W ，对W 符号规定不同。
4. “因为ΔH=Q p ，所以Q p 也具有状态函数的性质。
”这结论对吗？为什么？（错误） 解：∆H=Q p 只有在等压无其它功条件下才成立，在此特殊条件下，二者只是在数值上相等，但不能说Q p 也是状态函数。
5.dVV U dT T U dU TV ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=，由于V VC T U =⎪⎭⎫⎝⎛∂∂，故前式可写成dV V U dT C dU T V ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+=。
又因dT C Q V =δ，故前式又可写成dV V U Q dU T⎪⎭⎫⎝⎛∂∂+=δ，将此式与pdV Q dU -=δ比较，则有p V U T-=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂，这个结论对吗？为什么？（错误）解：),(V T f U =，dV V U dT V U dU TT ⋅⎪⎭⎫⎝⎛∂∂+⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=（1）dV V U dT C dU TV ⋅⎪⎭⎫⎝⎛∂∂+=（2）QQ V δδδδδ≠-=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂+=⇒=，（封闭体系无其它功）（等容过程）pdV Q dU dVV U Q dU dT C Q TV V （1）、（2）式普遍适用，而后面的公式使用条件不一致，不能互相替代。
6. 一般物质的pT V V ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=1α值都大于0，但对于0-4℃之间的水，0<α，能否说其C p 恒大于C v ，为什么？答: 对。
（参看课本第52页）（1）设U=U(T,V)，则dV V U dT T U dU T V ⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=等压下两边对温度T 求偏导，即同除以dT ，则有P T V P T V V U T U T U ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ （2） 将（2）式代入（1）式，得VP P T V V P T U T V P T V V U T U C C ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=-VP T U T PV U ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-⎪⎭⎫ ⎝⎛∂+∂=)(VP V P T U T H C C ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂-⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=-V P P T U T V P T U ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂-⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=P T T V P V U ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂= （3）又∵PdV TdS dU -=，定温下两边同除以dV ，得P V S T V U TT -⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ P T P T V-⎪⎭⎫⎝⎛∂∂= （据Maxwell 关系式） 将此式代入（3）得，PV V P T V T P T C C ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=-由链式循环关系方程 1-=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂T P V P V V T T P 得，TP V V P T V T P ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂∴ 2P T V P T V V P T C C ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=- （4）等压膨胀系数P T V V ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=1α，等温压缩系数TP V V ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂-=1β，将它们代入（4）式，得到βαVT T V V P T C C PT V P 22=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=- 上式表明：任何物质的 TV P ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂总是负值，所以V P C C -也总是正值，即C p 恒大于C V 。