第一章 热力学第一定律思考题(答案)教学文案

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01章_热力学第一定律及其应用-例题和习题课解析

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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2018/12/28
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

物理化学课后思考题习题答案

物理化学课后思考题习题答案

《物理化学》课后思考题习题详解王海荣主编同济大学出版社二零一七年十二月第一章 热力学第一定律思考题:1、什么是状态函数?p 、V 、T 、Q 、W 、U 、H 是否都是状态函数? 答:略2、什么是热力学?热力学的优点和局限性分别是什么?答:略3、判断下列说法是否正确,并阐述判断的依据。

(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。

(2)状态改变后,状态函数一定都改变。

(3)因为∆U =v Q ,∆H =p Q ,所以v Q 和p Q 是特定条件下的状态函数。

(4)根据热力学第一定律,因为能量不能无中生有,所以一个系统若要对外做功,必须从外界吸收热量。

(5)在等压下,用机械搅拌某绝热容器中的液体,使液体的温度上升,这时∆H=p Q =0。

(6)某一化学反应在烧杯中进行,热效应为1Q ,焓变为1H ∆。

若将化学反应设计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都相同,这时热效应为2Q ,焓变为2H ∆,则1H ∆=2H ∆。

答:(1)正确。

因为状态函数是状态的单值函数,状态固定后,所有的状态函数都有定值;反之,状态函数都有定值,状态也就被固定了。

(2)错误。

虽然状态改变后,状态函数会改变,但不一定都改变。

例如,系统发生了一个等温过程,体积、压力等状态函数发生了改变,系统的状态已与原来的不同,但是温度这个状态函数没有改变。

(3)错误。

热力学能U 和焓H 是状态函数,而U ∆和H ∆仅是状态函数的变量。

v Q 和p Q 仅在特定条件下与状态函数的变量相等,所以v Q 和p Q 不可能是状态函数。

(4)错误。

系统可以减低自身的热力学能来对外做功,如系统发生绝热膨胀过程。

但是,对外做功后,系统自身的温度会下降。

(5)错误。

因为环境对系统节能性机械搅拌,做了机械功,这时1W ≠0,所以不符合H ∆=p Q 的使用条件。

使用H ∆=p Q 这个公式,等压和1W 0≠这两个条件一个也不能少。

(完整版)热力学第一定律教案

(完整版)热力学第一定律教案

教学重点:热力学第一定律和能量守恒定律
教学难点:永动机
一、热力学第一定律
改变物体内能的方式有两种:做功和热传递.
运用此公式时,需要注意各物理量的符号:物体内能增加时,为正,物体内能减少时,为负;外界对物体做功时,为正,物体对外界做功时,为负;物体吸收热量时,
为正,物体放出热量时,为负.
例1:下列说法中正确的是:
A、物体吸收热量,其内能必增加
B、外界对物体做功,物体内能必增加
C、物体吸收热量,同时对外做功,其内能可能减少
D、物体温度不变,其内能也一定不变
答案:C
评析:在分析问题时,要求考虑比较周全,既要考虑到内能包括分子动能和分子势能,又要考虑到改变内能也有两种方式:做功和热传递.
例题2:空气压缩机在一次压缩中,空气向外界传递的热量2.0 ×105J,同时空气的内能增加了1.5 ×105J. 这时空气对外做了多少功?
解:根据热力学第一定律知
1.5 ×105J -
2.0 ×105J = -0.5 ×105J
所以此过程中空气对外做了0.5 ×105J的功.
二、能量守恒定律
1、复习各种能量的相互转化和转移
2、能量守恒定律:能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为别的形式,或者从一个物体转移到别的物体,在转化或转移的过程中其总量不变.(学生看书学习能量守恒定律内容).
3、能量守恒定律的历史意义.
三、永动机
永动机的原理违背了能量守恒定律,所以是不可能的.
举例说明几种永动机模型
四、作业。

练习思考-热力学第一定律(物理化学)

练习思考-热力学第一定律(物理化学)

第一章 热力学第一定律首 页难题解析 学生自测题 学生自测答案 难题解析 [TOP]例 1-1某会场开会有1000人参加,若每人平均每小时向周围散发出400kJ 的热量。

试求:(1) 如果以礼堂中空气和椅子等为系统,则在开会时的30分钟内系统的热力学能增加了多少?(2) 如果以礼堂中的空气、人和其他所有的东西为系统,则其热力学能的增加又为多少? 解:(1)开会30分钟时产生的热量为:()J 100.2603010400100083⨯=⨯⨯⨯=Q此为恒容系统,故0=W 根据热力学第一定律: ()J 100.28⨯=+=∆W Q U(2) 因为此为孤立系统,所以:0=∆U例 1-2mol 单原子理想气体在298K 时,分别按下列三种方式从15.00dm 3膨胀到40.00 dm 3:(1)自由膨胀;(2)恒温可逆膨胀;(3)恒温对抗100kPa 外压下膨胀。

求上述三种过程的Q 、W 、ΔU 和ΔH 。

解:(1)自由膨胀过程,0)(0)(1212e ===V V V V p W -⨯--因为理想气体的热力学能和焓都只是温度的函数,而理想气体自由膨胀过程温度不变,所以:ΔU =ΔH =f (T )=00=-∆=W U Q(2)因为理想气体等温过程,所以:ΔU =ΔH =0J 486000.1500.40ln 298314.82ln 12-=⨯⨯⨯-=-V V nRT W = J4860=-=W Q (3)同理,ΔU =ΔH =0J 250010)00.1500.40(100000)(312e -=⨯-⨯-=--=-V V p WJ 2500=-=W Q例 1-3具有无摩擦活塞的绝热气缸内有5mol 双原子理想气体,压力为1013.25kPa ,温度为298.2K 。

(1)若该气体绝热可逆膨胀至101.325kPa ,计算系统所做的功。

(2)若外压从1013.25kPa 骤减至101.325kPa ,系统膨胀所做的功为多少?解:(1) R C V 25m ,=,R C p 27m ,=,4.1/m ,m ,==V p C C γK p T =-γγ1, γγγ--=121112/p p T T4.154)110298(4.1/14.04.04.12=⨯⨯=-T K 绝热 0=Q , )(12m ,T T nC U W V -=∆=kJ 94.14)2.2984.154(314.8255-=-⨯⨯⨯=W (2)对抗恒定外压101.325kPa 绝热膨胀,0=Q ,U W ∆=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=--=1122e 12e )(p nRT p nRT p V V p W ⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯⨯-=102.298314.852T )2.298(314.8255)(212m ,-⨯⨯⨯=-=∆T T T nC U VK 5.2212=TkJ 97.7)102.2985.221(314.85-=-⨯⨯-=W 学生自测题 [TOP]一、填空题1、系统的性质分为__________和_____________。

热力学第一定律思考题

热力学第一定律思考题

思考题‎01>可逆过程有‎哪些特点?答:可逆过程应‎具备如下特‎点:(1)状态变化时‎推动力与阻‎力相差无限‎小,系统与环境‎始终无限接‎近于平衡态‎;(2)可逆过程是‎无限缓慢进‎行的,要可逆地实‎现一个有限‎的过程,需要无限长‎的时间;(3)过程中的任‎何一个中间‎态都可以从‎正、逆两个方向‎到达;系统变化一‎个循环后,系统和环境‎均恢复原态‎,变化过程中‎无任何耗散‎效应;(4)等温可逆过‎程中,系统对环境‎作最大功,环境对系统‎作最小功。

02>判断下列八‎个过程中,哪些是可逆‎过程?(1)用摩擦的方‎法生电(2)房间内一杯‎水蒸发为水‎蒸气(3)水在沸点时‎变成同温、同压的蒸气‎(4)用干电池使‎灯泡发光(5)对消法测电‎动势(6)在等温等压‎下混合N2‎(g)和O2(g)(7)恒温下将1‎mol水倾‎入大量溶液‎中,溶液浓度未‎变(8)水在冰点时‎变成同温、同压的冰答:只有(3)、(5)、(8)是可逆过程‎,其余为不可‎逆过程03>状态固定后‎状态函数都‎固定,反之亦然,这说法对吗‎?答:对,因为状态函‎数是状态的‎单值函数。

04>状态改变后‎,状态函数一‎定都改变?答:不对,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。

05>因为∆U=Q V,∆D H=Q p,所以Q V、Qp是特定‎条件下的状‎态函数。

答:不对。

∆U,∆H 本身仅是状‎态函数的改‎变量,在特定条件‎下与Q V,Qp的数值‎相等,所以Q V、Qp不是状‎态函数,也不是状态‎函数的改变‎量。

06>气缸内有一‎定量理想气‎体,反抗一定外‎压作绝热膨‎胀,则∆D H=Qp=0,对不对?答:不对。

这是一个等‎外压过程,而不是等压‎过程,所以?H不等于Q‎p。

绝热膨胀时‎Q = 0,而不是Qp‎= 0。

07>在等压下用‎搅拌器快速‎搅拌液体,使其温度升‎高,这时液体的‎∆D H=Q p ?不对,因为有机械‎功,W f≠0,所以∆H≠Q p。

物理化学复习思考题讲解

物理化学复习思考题讲解

复习思考题第一章热力学第一定律一、选择题B 1. 热力学第一定律的数学表达式ΔU=Q-W只能应用于A 理想气体B 封闭体系C 孤立体系D 敞开体系D 2 对于任何循环过程,体系经历i 步变化,则根据热力学第一定律应该是A Qi=0B Wi=0C [ Qi-Wi]>0D [ Qi-Wi]=0A 3 1mol单原子理想气体(Cp,m=5/2 R J.mol-1),在300K 时压缩到500K,则其焓变为A 4157JB 596 JC 1255JD 994 JB 4 同一温度下,同一气体物质的等压摩尔热容Cp 与等容摩尔热容Cv之间存在A Cp<CvB Cp>CvC Cp=CvD 难以比较A 5 对于理想气体,下列关系中哪个是不正确的?A (эU/эT )=0 B(эU/эV)=0 TV C (эH/эP)=0 D (эU/эP)=0 TT C 6 一封闭体系,当状态从A到B变化时经历二条任意的不同途径,则A Q=QB W=WC Q-W=Q-WD ΔU=0 21112 212C 7 若体系为1mol 的物质,则下列各组哪一组所包含的量皆属状态函数?A U、Qp、Cp、CvB Qv、H、Cv、CpC U、H、Cp、CvD ΔU、H 、Qp、QvB 8 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升高到T,压力从21P升高到P,则21A Q>0,W>0, ΔU>0 B Q=0,W=0, ΔU=0C Q=0,W>0, ΔU<0D Q>0,W=0, ΔU>0B 9. 当理想气体反抗一定的压力作绝热膨胀时,则DA 焓总是不变B 内能总是增加C 焓总是增加D 内能总是减少CdTH= 的适用条件是 D 10.式子ΔP A 等压过程 B 任何过程C 组成不变的等压过程 D 均相的组成不变的等压过程B 11.当热力学第一定律以d U=δQ-p d V 表示时,它适用于A 理想气体的可逆过程B 封闭体系只作膨胀过程C 理想气体的等压过程D 封闭体系的等压过程C 12.对状态函数的描述,哪一点是不正确的?A 它是状态的单值函数,状态一定它就具有唯一确定的值B 状态函数之改变值只取决于过程的始终态,与过程进行的途径无关状态函数的组合仍是状态函数CD 热力学中很多状态函数的绝对值不能测定,但其在过程中的变化值却是可以直接或间接测定的C 13已知反应 B →A 和 B →C 所对应的等压反应热分别ΔH和ΔH,则反应A→C 32ΔH是1A ΔH=ΔH+ΔH=ΔH=ΔH=ΔH -ΔH ΔH ΔH ΔH -ΔH C ΔHD - B 312212213313A 14 25℃时有反应2CH(l)+15O(g)→6HO(l)+12CO(g),若反应中各反应气体22626物质均视为理想气体,则其等压反应热ΔHm与等容反应热ΔUm 之差约为A -3.7KJB 1.2KJC -1.2KJD 3.7KJ-1θ-111KJ及时的标准生成焓ΔH分别为-242KJ mol(g)及CO(g)在298KC 15 若已知HO m2f-1,则反应HO(g)+C(s)→H(g)+CO(gmol)的反应热为22A -353KJ B -131KJ C 131 KJ D 353 KJC 16 已知CHCOOH(l),CO(g),HO(l)的标准生成焓ΔHθ为:-484.5,-393.5,m3f22θB 是l)的标准燃烧热ΔH-285.8,则CH3COOH(mc194.8D -194.8 C B A 874.1 -874.1U ,则此反应的Δ的ΔH 为-92.5KJ))+Cl(g→HCl(g) D 17 已知25℃反应H(g22H ΔD 等于H C 一定小于ΔH 一定大于A 无法知道 B Δ是ΔH)+H (g)的反应热Hε来估算反应热时,反应C(g)→CH(gB 18 用键焓24226+4ε[εA ] +ε[ε+6ε]-[ε B +ε]-[ε+ε+ε] H-HC-HC-CC-HC=CH-HC-CC=C C-HC-H[εC ] +6ε+ε]-[ε D [ε+4ε]-+ε+ε[ε+ε] C-HC-HC-HC-CH-HC=CC-CC=CC-HH-H T时标准下稳定单质的焓值为零,则稳定单质的内能规定值将C 19若规定温度总是零D C 总是负值 A 无法知道 B 总是正值是指C-H键的键焓εD 20 在甲烷CH中C-H4A 反应CH(g)=C(g)+2H(g)的ΔH 124B 反应CH(g)=C(g)+4H(g)的ΔH 24C 上述反应(A)中的ΔH×1/4 1D 上述反应(B)中的ΔH×1/4 2二计算题1. 1mol 理想气体于恒压下升温1℃,试求过程中体系与环境交换的功W。

热力学第一定律 思考题

热力学第一定律 思考题

热力学第一定律 思考题一、思考题1-1 在一绝热容器中盛有水,其中浸有电热丝,通电加热。

将不同对象看做系统,则上述加热过程的Q 或W 大于、小于还是等于零?(ⅰ)以电热丝为系统;(ⅱ)以水为系统;(ⅲ)以容器内所有物质为系统;(ⅳ)将容器内物质以及电源和其他一切有影响的物质看做整个系统。

1-2 ① 使某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 中哪些量确定,哪些量不能确定?为什么?② 若在绝热条件下,使系统由某一指定的始态变到某一指定的终态,那么上述各变量是否完全确定?为什么? 1-3 一定量101 325Pa 、100o C 的水变成同温、同压下的水气,若视水气为理想气体,因过程的温度不变,则该过程的ΔU =0,ΔH =0,此结论对不对?为什么? 1-4 摩尔定压热容C p , m 或摩尔定容热容C V , m 是不是状态函数?1-5 “r m ()H T V Θ是在温度T 、压力p Θ下进行反应的标准摩尔反应焓”这种说法对吗?1-6 标准摩尔燃烧焓定义为:“在标准态及温度T 下,1mol B 完全氧化生成指定产物的焓变”这个定义对吗?有哪些不妥之处?1-7 一理想气体系统自某一始态出发,分别进行恒温可逆膨胀和不可逆膨胀,能否达到同一终态?若自某一始态出发,分别进行可逆的绝热膨胀和不可逆的绝热膨胀,能否达到同一终态?为什么?二、是非题、选择题、填空题(一)是非题(下述各题中的说法是否正确?正确的在题后括号内画“√”,错误的画“×”)1-1 隔离系统的热力学能是守恒的。

( ) 1-2 1 mol 、100℃、101.325 kPa 下水变成同温同压下的水蒸气,该过程ΔU =0。

( ) 1-3 m H f Θ(C ,金刚石,298.15K)= 0。

( ) 1-4 298.15K 时,H 2(g)的标准摩尔燃烧焓与H 2O(l)的标准摩尔生成焓在量值上相等。

第一章 热力学第一定律思考题(答案)

第一章 热力学第一定律思考题(答案)

第一章热力学第一定律思考题1. 下列说法中哪些是不正确的?(1) 绝热封闭系统就是孤立系统;(2) 不作功的封闭系统未必就是孤立系统;(3)作功又吸热的系统是封闭系统;(4)与环境有化学作用的系统是敞开系统。

【答】(1)不一定正确。

绝热条件可以保证系统和环境之间没有热交换,封闭条件可以保证系统和环境之间没有物质交换。

但是单单这两个条件不能保证系统和环境之间没有其他能量交换方式,如作功。

当绝热封闭的系统在重力场中高度发生大幅度变化时,系统和地球间的作功不能忽略,系统的状态将发生变化.(2)正确。

(3)不正确。

系统和环境间发生物质交换时,可以作功又吸热,但显然不是封闭系统.为了防止混淆,一般在讨论功和热的时候,都指定为封闭系统,但这并不意味着发生物质交换时没有功和热的发生.但至少在这种情况下功和热的意义是含混的。

(4)正确。

当发生化学作用(即系统和环境间物质交换)时,将同时有热和功发生,而且还有物质转移,因此是敞开系统。

2. 一隔板将一刚性容器分为左、右两室,左室气体的压力大于右室气体的压力。

现将隔板抽去,左、右室气体的压力达到平衡。

若以全部气体作为系统,则△U、Q、W为正?为负?或为零?【答】因为容器是刚性的,在不考虑存在其它功的情况下,系统对环境所作的功的W = 0 ;容器又是绝热的,系统和环境之间没有能量交换,因此Q = 0;根据热力学第一定律△U = Q +W,系统的热力学能(热力学能)变化△U = 0.3。

若系统经下列变化过程,则Q、W、Q + W 和△U 各量是否完全确定?为什么?(1)使封闭系统由某一始态经过不同途径变到某一终态;(2)若在绝热的条件下,使系统从某一始态变化到某一终态.【答】(1)对一个物理化学过程的完整描述,包括过程的始态、终态和过程所经历的具体途径,因此仅仅给定过程的始、终态不能完整地说明该过程。

Q、W 都是途径依赖(path—dependent)量,其数值依赖于过程的始态、终态和具体途径,只要过程不完全确定,Q、W 的数值就可能不确定。

大学物理化学 第一章 热力学第一定律 学习指导

大学物理化学 第一章 热力学第一定律 学习指导
11.根据可逆过程特征,指出哪些过程为可逆过程?
(1)在室温和101.325 kPa下,液态水蒸发为同温同压的水蒸气;
(2)在373.15 K和101.325 kPa下,液态水蒸发为同温同压的水蒸气;
(3)水在冰点时凝结成同温同压的冰;
(4)在等温等压下两种气体混合。
12.理想气体从同一状态出发,经绝招可逆压缩或等温可逆压缩到一固定的体积哪一种压缩过程所需的功大?为什么?如果是膨胀,情况又将如何?
(7)因为Qp= ΔH,QV= ΔU,所以Qp与QV都是状态函数。
(8)在101.325kPa下,1mol l00℃的水等温蒸发为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。
(9)反应3O2 2O3在等温等压下进行,O2,O3可视为理想气体,由于理想气体的热力学能和焓只与温度有关,因此该过程的ΔH= 0,ΔU= 0。
解:PbO(s)标准摩尔生成热为下列反应的标准摩尔焓变
Pb(s)+ 1/2O2(g) PbO(s)
Pb(s),O2(g)及PbO(s)的摩尔质量分别为207、32、239g·mol-1。
=(0.218239-0.134207-0.50.90032)Jmol-1K-1
=9.964Jmol-1K-1
三、
解:(1)等压反应
Q(1)=rH(1) = 2fHm(CO2) + 2fHm(CO) = -2393.5 + 2110.5 = -566.0 kJ
rU(1) =rH-nRT= -566.0 - (-18.31298)10-3= -563.5
W(1)= 2.5 kJ
(2)绝热等容反应,Q(2) =W(2) =U(2) = 0。设计过程如下

工程热力学课后思考题答案——第一章

工程热力学课后思考题答案——第一章

第2章热力学第一定律1.热力学能就是热量吗?不是。

热力学能是工质的状态参数,是工质的性质,是工质内部储存能量,是与状态变化过程无关的物理量。

热量是工质状态发生变化时通过系统边界传递的热能,其大小与变化过程有关,热量不是状态参数。

2.若在研究飞机发动机中工质的能量转换规律时把参考坐标建在飞机上,工质的总能中是否包括外部储存能?在以氢、氧为燃料的电池系统中系统的热力学能是否应包括氢和氧的化学能?无论参考坐标建立在何处,工质的总能中始终包括外部储存能,只不过参考坐标建立合适,工质的宏观动能、宏观势能的值等于零,便于计算。

氢氧燃料电池中化学能变化是主要的能量变化,因而不可忽略。

3.能否由基本能量方程式得出功、热量和热力学能是相同性质的参数的结论?q= u+w不能。

基本能量方程式仅仅说明且充分说明功、热量和热力学能都是能量,都是能量存在的一种形式,在能量的数量上它们是有等价关系的。

而不涉及功、热量和热力学能的其他属性,也表明功、热量和热力学能的其他属性与能量本质无关。

4.一刚性容器,中间用绝热隔板B中保持真空,如图2-12所示。

若将隔板抽去,分析容器中空气的热图2-12自由膨胀力学能将如何变化?若在隔板上有一小孔,气体泄漏入B 中,分析A 、B 两部分压力相同时A 、B 两部分气体热力学能如何变化?⑴定义容器内的气体为系统,这是一个控制质量。

由于气体向真空作无阻自由膨胀,不对外界作功,过程功;容器又是绝热的,过程的热量,因此,根据热力学第一定律,应有,即容器中气体的总热力学能不变,膨胀后当气体重新回复到热力学平衡状态时,其比热力学能亦与原来一样,没有变化;若为理想气体,则其温度不变。

⑵当隔板上有一小孔,气体从A 泄漏人B 中,若隔板为良好导热体,A 、B 两部分气体时刻应有相同的温度,当A 、B 两部分气体压力相同时,A 、B 两部分气体处于热力学平衡状态,情况像上述作自由膨胀时一样,两部分气体将有相同的比热力学能,按其容积比分配气体的总热力学能;若隔板为绝热体,则过程为A 对B 的充气过程,由于A 部分气体需对进入B 的那一部分气体作推进功,充气的结果其比热力学能将比原来减少,B 部分气体的比热力学能则会比原来升高,最终两部分气体的压力会达到平衡,但A 部分气体的温度将比B 部分的低5.热力学第一定律的能量方程式是否可写成下列形式?为什么?q =∆u +pvq 2-q 1=(u 2-u 1)+(w 2-w 1)不可以。

热力学第一定律思考题(答案)

热力学第一定律思考题(答案)

第一章热力学第一定律思考题1. 下列说法中哪些是不正确的(1)绝热封闭系统就是孤立系统;(2)不作功的封闭系统未必就是孤立系统;(3)作功又吸热的系统是封闭系统;(4)与环境有化学作用的系统是敞开系统。

【答】(1)不一定正确。

绝热条件可以保证系统和环境之间没有热交换,封闭条件可以保证系统和环境之间没有物质交换。

但是单单这两个条件不能保证系统和环境之间没有其他能量交换方式,如作功。

当绝热封闭的系统在重力场中高度发生大幅度变化时,系统和地球间的作功不能忽略,系统的状态将发生变化。

(2)正确。

(3)不正确。

系统和环境间发生物质交换时,可以作功又吸热,但显然不是封闭系统。

为了防止混淆,一般在讨论功和热的时候,都指定为封闭系统,但这并不意味着发生物质交换时没有功和热的发生。

但至少在这种情况下功和热的意义是含混的。

(4)正确。

当发生化学作用(即系统和环境间物质交换)时,将同时有热和功发生,而且还有物质转移,因此是敞开系统。

2. 一隔板将一刚性容器分为左、右两室,左室气体的压力大于右室气体的压力。

现将隔板抽去,左、右室气体的压力达到平衡。

若以全部气体作为系统,则△U、Q、W为正为负或为零【答】因为容器是刚性的,在不考虑存在其它功的情况下,系统对环境所作的功的W = 0 ;容器又是绝热的,系统和环境之间没有能量交换,因此Q = 0;根据热力学第一定律△U = Q +W,系统的热力学能(热力学能)变化△U = 0。

3. 若系统经下列变化过程,则Q、W、Q + W 和△U 各量是否完全确定为什么(1)使封闭系统由某一始态经过不同途径变到某一终态;(2)若在绝热的条件下,使系统从某一始态变化到某一终态。

【答】(1)对一个物理化学过程的完整描述,包括过程的始态、终态和过程所经历的具体途径,因此仅仅给定过程的始、终态不能完整地说明该过程。

Q、W 都是途径依赖(path-dependent)量,其数值依赖于过程的始态、终态和具体途径,只要过程不完全确定,Q、W 的数值就可能不确定。

第一章 热力学第一定律

第一章  热力学第一定律

第一章 热力学第一定律核心内容:能量守恒 ΔU=Q+W主要内容:三种过程(单纯pVT 变化、相变、化学反应)W 、Q 、ΔU 、ΔH 的计算一、内容提要1.热力学第一定律与状态函数(1)热力学第一定律: ΔU=Q+W (封闭系统) 用途:可由ΔU ,Q 和W 中的任意两个量求第三个量。

(2)关于状态函数(M )状态函数:p 、V 、T 、U 、H 、S 、A 、G ……的共性: ①系统的状态一定,所有状态函数都有定值;②系统的状态函数变化值只与始终态有关,而与变化的途径无关。

用途:在计算一定始终态间的某状态函数增量时,为了简化问题,可以撇开实际的复杂过程,设计简单的或利用已知数据较多的过程进行计算。

ΔM (实)=ΔM (设)。

这种方法称为热力学的状态函数法。

③对于循环过程,系统的状态函数变化值等于零,即ΔM =0。

此外,对于状态函数还有如下关系:对于组成不变的单相封闭系统,任一状态函数M 都是其他任意两个独立自变量(状态函数)x 、y 的单值函数,表示为M=M(x 、y),则注意:因为W 和Q 为途径函数,所以Q 和W 的计算必须依照实际过程进行。

⎰-=21V V a m bdV p W ,其中p amb 为环境压力。

Q 由热容计算或由热力学第一定律求得。

dy y M dx x M dM xy ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=)(1循环关系式-=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂xM y M y y x x M )(22尤拉关系式xy My x M ∂∂∂=∂∂∂1(p 1,V 1,T 1) (p'1,V 1,T 2) 2(p 2,V 2,T 2) (p 1,V'1,T 2) VT 将热力学第一定律应用于恒容或恒压过程,在非体积功为零(即w'=0)的情况下有:Q V =ΔU ,Q p =ΔH (H 的定义:H=U+pV )。

此时,计算Q v 、Q p 转化为计算ΔU 、ΔH ,由于U 、H 的状态函数性质,可以利用上面提到的状态函数法进行计算。

第一章 热力学第一定律 习题答案

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。

物理化学思考题全集_傅献彩第5版(主要问答)

物理化学思考题全集_傅献彩第5版(主要问答)

物理化学傅献彩五版物理化学思考题全集第一章热力学第一定律1.“根据道尔顿分压定律p=∑B p B压力具有加和性,因此是广延性质。

”这一结论正确否?为什么?答:不对。

压力与温度一样是强度性质。

不具有加和性,所谓加和性,是指一个热力学平衡体系中,某物质的数量与体系中物质的数量成正比,如C p=∑n B C p,m(B)。

而道尔顿分压定律中的分压p B 是指在一定温度下,组分B单独占有混合气体相同体积时所具有的压力。

总压与分压的关系不是同一热力学平衡体系中物量之间的关系,与物质的数量不成正比关系,故p=∑p B不属加和性。

本题所犯错误是把混和气体中总压p与各组分分压p B关系误认为是热力学平衡体系中整体与部分的关系。

2.“凡是体系的温度升高时就一定吸热,而温度不变时,体系既不吸热也不放热”,这种说法对否?举实例说明。

答:不对。

例如:绝热条件下压缩气体,体系温度升高,但并未从环境中吸热。

又如:在绝热体容器中,将H2SO4注入水中,体系温度升高,但并未从环境吸热。

再如:理想气体等温膨胀,从环境吸了热,体系温度并不变化。

在温度不变时,体系可以放热或吸热,相变时就是这样。

例如水在1atm、100℃下变成水蒸气,温度不变则吸热。

3.-p(外)d V与-p(外)ΔV有何不同?-pV就是体积功,对吗?为什么在例2中-pV m(g)是体积功?答:-p(外)d V是指极其微小的体积功。

-p(外)ΔV是在指外压不变的过程体积功。

即在外压p不变的过程中体积由V1变化到V2(ΔV=V2-V1)时的体积功。

-pV不是体积功,体积功是指在外压(p外)作用下,外压p与体积变化值(d V)的乘积。

V与d V是不同的,前者是指体系的体积,后者是体积的变化值。

体积变化时才有体积功。

例2中的-pV m(g)实为-p[V m(g)-V m(l)],在这里忽略了V m(l),这里的V m(g)实为ΔV=V m(g)-V m(l),因此-pV m是体积功。

第01章--热力学基本定律--习题及答案

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。

第一章热力学第一定律思考题(答案)

第一章热力学第一定律思考题(答案)

第一章热力学第一定律思考题1.下列说法中哪些是不正确的?(1)绝热封闭系统就是孤立系统;(2)不作功的封闭系统未必就是孤立系统;(3)作功又吸热的系统是封闭系统;(4)与环境有化学作用的系统是敞开系统。

【答】(1)不一定正确。

绝热条件可以保证系统和环境之间没有热交换,封闭条件可以保证系统和环境之间没有物质交换。

但是单单这两个条件不能保证系统和环境之间没有其他能量交换方式,如作功。

当绝热封闭的系统在重力场中高度发生大幅度变化时,系统和地球间的作功不能忽略,系统的状态将发生变化。

(2)正确。

(3)不正确。

系统和环境间发生物质交换时,可以作功又吸热,但显然不是封闭系统。

为了防止混淆,一般在讨论功和热的时候,都指定为封闭系统,但这并不意味着发生物质交换时没有功和热的发生。

但至少在这种情况下功和热的意义是含混的。

(4)正确。

当发生化学作用(即系统和环境间物质交换)时,将同时有热和功发生,而且还有物质转移,因此是敞开系统。

2.一隔板将一刚性容器分为左、右两室,左室气体的压力大于右室气体的压力。

现将隔板抽去,左、右室气体的压力达到平衡。

若以全部气体作为系统,则△U、Q、W为正?为负?或为零?【答】因为容器是刚性的,在不考虑存在其它功的情况下,系统对环境所作的功的W=0;容器又是绝热的,系统和环境之间没有能量交换,因此Q=0;根据热力学第一定律△U=Q+,系统的热力学能(热力学能)变化△U=0 。

W3. 若系统经下列变化过程,则、、+W 和△U各量是否完全确定?为什么?QWQ(1)使封闭系统由某一始态经过不同途径变到某一终态;(2)若在绝热的条件下,使系统从某一始态变化到某一终态。

【答】(1)对一个物理化学过程的完整描述,包括过程的始态、终态和过程所经历的具体途径,因此仅仅给定过程的始、终态不能完整地说明该过程。

Q、W都是途径依赖(path-dependent )量,其数值依赖于过程的始态、终态和具体途径,只要过程不完全确定,Q、W的数值就可能不确定。

热力学第一定律习题

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。

第一章 热力学第一定律思考题(答案)

第一章 热力学第一定律思考题(答案)

第一章热力学第一定律思考题1. 下列说法中哪些是不正确的?(1)绝热封闭系统就是孤立系统;(2)不作功的封闭系统未必就是孤立系统;(3)作功又吸热的系统是封闭系统;(4)与环境有化学作用的系统是敞开系统。

【答】(1)不一定正确。

绝热条件可以保证系统和环境之间没有热交换,封闭条件可以保证系统和环境之间没有物质交换。

但是单单这两个条件不能保证系统和环境之间没有其他能量交换方式,如作功。

当绝热封闭的系统在重力场中高度发生大幅度变化时,系统和地球间的作功不能忽略,系统的状态将发生变化。

(2)正确。

(3)不正确。

系统和环境间发生物质交换时,可以作功又吸热,但显然不是封闭系统。

为了防止混淆,一般在讨论功和热的时候,都指定为封闭系统,但这并不意味着发生物质交换时没有功和热的发生。

但至少在这种情况下功和热的意义是含混的。

(4)正确。

当发生化学作用(即系统和环境间物质交换)时,将同时有热和功发生,而且还有物质转移,因此是敞开系统。

2. 一隔板将一刚性容器分为左、右两室,左室气体的压力大于右室气体的压力。

现将隔板抽去,左、右室气体的压力达到平衡。

若以全部气体作为系统,则△U、Q、W为正?为负?或为零?【答】因为容器是刚性的,在不考虑存在其它功的情况下,系统对环境所作的功的W = 0 ;容器又是绝热的,系统和环境之间没有能量交换,因此Q = 0;根据热力学第一定律△U = Q +W,系统的热力学能(热力学能)变化△U = 0。

3. 若系统经下列变化过程,则Q、W、Q + W 和△U 各量是否完全确定?为什么?(1)使封闭系统由某一始态经过不同途径变到某一终态;(2)若在绝热的条件下,使系统从某一始态变化到某一终态。

【答】(1)对一个物理化学过程的完整描述,包括过程的始态、终态和过程所经历的具体途径,因此仅仅给定过程的始、终态不能完整地说明该过程。

Q、W 都是途径依赖(path-dependent)量,其数值依赖于过程的始态、终态和具体途径,只要过程不完全确定,Q、W 的数值就可能不确定。

热力学与统计物理学思考题及习题

热力学与统计物理学思考题及习题

《热力学与统计物理学》思考题及习题第一章 热力学的基本定律§1.1 基本概念1. 试求理想气体的定压膨胀系数α、定容压强系数β和等温压缩系数κ。

2. 假设压强不太高,1摩尔实际气体的状态方程可表为)1(Bp RT pv += , 式中B 只是 温度的函数。

求βα、和κ,并给出在0→p 时的极限值。

3. 设一理想弹性棒,其状态方程是⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=2200L L LL kT F 式中k 是常数,0L 是张力F 为零时棒的长度,它只是温度T 的函数。

试证明:(1) 杨氏弹性模量223AL kTL A F L F A L Y T +=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=;(2) 线膨胀系数AYT F T L L F -=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=01αα,其中F T L L ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=0001α,A 为弹性棒的横截面积。

4. 某固体的V Bp CT -=2α,V BT=κ,其中B 、C 为常数,试用三种方法求其状态方程。

5. 某种气体的α及κ分别为:pV Rνα=,V ap +=1κ,其中ν、R 、a 都是常数。

求此气体的状态方程。

6. 某种气体的α及k 分别为:()p f V aVT 134+=α,2Vp RT =κ。

其中a 是常数。

试证明:(1) ()2/p R p f =;(2) 该气体的状态方程为:T ap RT pV /-=。

7. 简单固体和液体的体胀系数α和压缩系数κ的值都很小,在一定的温度范围内可以近似视为常数。

试证明其状态方程可表为:)0,(),(00T V p T V =[p T T κα--+)(10]。

8. 磁体的磁化强度m 是外磁场强度H 和温度T 的函数。

对于理想磁体,从实验上测得: T C H m T =⎪⎭⎫⎝⎛∂∂ ,2T CH T m H-=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂ , T CH m =。

其中C 是居里常数。

试证明其状态方程为:m =。

9. 求下列气态方程的第二、第三维里系数:(1) 范德瓦耳斯方程RT b v v ap =-+))((2;(2) 克劳修斯方程b v RT p -=2)(c v T a +-。

工程热力学思考题答案,第一章

工程热力学思考题答案,第一章

工程热力学思考题答案,第一章(共12页)-本页仅作为预览文档封面,使用时请删除本页-第 一 章 基本概念与定义1.闭口系与外界无物质交换,系统内质量保持恒定,那么系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗答:不一定。

稳定流动开口系统内质量也可以保持恒定。

2.有人认为,开口系统中系统与外界有物质交换,而物质又与能量不可分割,所以开口系统不可能是绝热系。

对不对,为什么答:这种说法是不对的。

工质在越过边界时,其热力学能也越过了边界。

但热力学能不是热量,只要系统和外界没有热量地交换就是绝热系。

3.平衡状态与稳定状态有何区别和联系,平衡状态与均匀状态有何区别和联系答:只有在没有外界影响的条件下,工质的状态不随时间变化,这种状态称之为平衡状态。

稳定状态只要其工质的状态不随时间变化,就称之为稳定状态,不考虑是否在外界的影响下,这是他们的本质区别。

平衡状态并非稳定状态之必要条件。

物系内部各处的性质均匀一致的状态为均匀状态。

平衡状态不一定为均匀状态,均匀并非系统处于平衡状态之必要条件。

4.倘使容器中气体的压力没有改变,试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗绝对压力计算公式b e p p p =+()e p p >, b e p p p =-()e p p <中,当地大气压是否必定是环境大气压答:压力表的读数可能会改变,根据压力仪表所处的环境压力的改变而改变。

当地大气压不一定是环境大气压。

环境大气压是指压力仪表所处的环境的压力。

5.温度计测温的基本原理是什么答:选作温度计的感应元件的物体应具备某种物理性质随物体的冷热程度不同有显著的变化。

有两个系统分别和第三个系统处于热平衡,则两个系统彼此必然处于热平衡。

6.经验温标的缺点是什么为什么答:任何一种经验温标不能作为度量温度的标准。

由于经验温标依赖于测温物质的性质,当选用不同测温物质的温度计、采用不同的物理量作为温度的标志来测量温度时,除选定为基准点的温度,其他温度的测定值可能有微小的差异。

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第一章热力学第一定律
思考题
1. 下列说法中哪些是不正确的?
(1)绝热封闭系统就是孤立系统;
(2)不作功的封闭系统未必就是孤立系统;
(3)作功又吸热的系统是封闭系统;
(4)与环境有化学作用的系统是敞开系统。

【答】(1)不一定正确。

绝热条件可以保证系统和环境之间没有热交换,封闭条件可以保证系统和环境之间没有物质交换。

但是单单这两个条件不能保证系统和环境之间没有其他能量交换方式,如作功。

当绝热封闭的系统在重力场中高度发生大幅度变化时,系统和地球间的作功不能忽略,系统的状态将发生变化。

(2)正确。

(3)不正确。

系统和环境间发生物质交换时,可以作功又吸热,但显然不是封闭系统。

为了防止混淆,一般在讨论功和热的时候,都指定为封闭系统,但这并不意味着发生物质交换时没有功和热的发生。

但至少在这种情况下功和热的意义是含混的。

(4)正确。

当发生化学作用(即系统和环境间物质交换)时,将同时有热和功发生,而且还有物质转移,因此是敞开系统。

2. 一隔板将一刚性容器分为左、右两室,左室气体的压力大于右室气体的压力。

现将隔板抽去,左、右室气体的压力达到平衡。

若以全部气体作为系统,则△U、Q、W为正?为负?或为零?
【答】因为容器是刚性的,在不考虑存在其它功的情况下,系统对环境所作的功的W = 0 ;容器又是绝热的,系统和环境之间没有能量交换,因此Q = 0;根据热力学第一定律△U = Q +W,系统的热力学能(热力学能)变化△U = 0。

3. 若系统经下列变化过程,则Q、W、Q + W 和△U 各量是否完全确定?为什么?
(1)使封闭系统由某一始态经过不同途径变到某一终态;
(2)若在绝热的条件下,使系统从某一始态变化到某一终态。

【答】(1)对一个物理化学过程的完整描述,包括过程的始态、终态和过程所经历的具体途径,因此仅仅给定过程的始、终态不能完整地说明该过程。

Q、W 都是途径依赖(path-dependent)量,其数值依赖于过程的始态、终态和具体途径,只要过程不完全确定,Q、W 的数值就可能不确定。

因为Q + W =△U,只要过程始、终态确定,则△U 确定,因此Q + W 也确定。

(2)在已经给定始、终态的情况下,又限定过程为绝热过程,Q = 0,Q 确定;W =△U,W和△U 也确定。

4. 试根据可逆过程的特征指出下列过程哪些是可逆过程?
(1)在室温和大气压力(101.325 kPa)下,水蒸发为同温同压的水蒸气;
(2)在373.15 K 和大气压力(101.325 kPa)下,蒸发为同温同压的水蒸气;
(3)摩擦生热;
(4)用干电池使灯泡发光;
(5)水在冰点时凝结成同温同压的冰;
(6)在等温等压下将氮气和氧气混合。

【答】(1)不是可逆过程。

(一级)可逆相变过程应该是在可逆温度和压力下的相变过程,题设条件与之不符,室温下的可逆压力应该小于101.325 kPa ,当室温为298 K 时,水的饱和蒸气压为3168 Pa 。

(2)可能是可逆过程。

(3)不是可逆过程。

摩擦生热是能量耗散过程。

(4)不是可逆过程。

无穷小的电流不能将灯泡点亮。

(5)可能是可逆过程。

273.15K 、101.325 kPa 下水可以可逆地形成冰。

(6)可能是可逆过程。

通过范霍夫平衡箱可以实现可逆混合。

5. 判断下列说法是否正确?
(1)状态函数改变后,状态一定改变;
(2)状态改变后,状态函数一定都改变;
(3)系统的温度越高,向外传递的热量越多;
(4)一个绝热的刚性容器一定是一个孤立系统;
(5)系统向外放热,则其热力学能必定减少;
(6)孤立系统内发生的一切变化过程,其△U 必定为零;
(7)因为△H = Q p ,而H 是状态函数,所以热(Q p )也是状态函数;
(8)因为H = U + pV ,而理想气体的热力学能仅是温度的函数,所以理想气体的焓与p 、V 、T 都有关;
(9)一定量的理想气体反抗101.325 kPa 作绝热膨胀,则△H = Q p = 0;
(10)系统经一循环过程对环境作1 kJ 的功,他必然从环境吸热1 kJ ;
(11)理想气体绝热变化过程中W 可逆= C V △T , W 不可逆=C V △T ,所以W 可逆= W 不可逆;
(12)化学中的可逆过程就是热力学中的可逆过程。

【答】(1)正确。

状态是各种状态性质的综合表现,状态性质改变,状态一定改变。

(2)不正确。

比如理想气体的等温过程中,状态改变但是热力学能不变。

(3)不正确。

温度是热运动的“强度”,热是热运动的“数量”,两者没有必然练习。

(4)不正确。

绝热和刚性只意味着没有热交换和体积功,不能排除其他作功方式的存在。

(5)不正确。

理想气体可逆等温压缩时,向外放热,热力学能不减少。

(6)正确。

(7)不正确。

H 是状态函数,但是Q p 却是依赖于过程的物理量,因此热(Q p )不是状态函数,他依赖于过程。

(8)不正确。

000)()(=+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂+∂=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂T
T T T V nRT V U V pV U V H ,理想气体的焓仅与温度有关。

(9)不正确。

不满足公式△H = Q p 成立的条件,下标p 在此指p i = p f = p ext ,本例中p f = p ext ≠p i 。

(10)正确。

Q = -W +△U = -(-1 kJ)+ 0 = 1 kJ 。

(11)不正确。

前一个△T 与后一个△T 不同。

(12)不正确。

化学中的可逆过程也可以指可逆反应,显然可逆反应和热力学可逆过程是两码事。

6. 在101.325 kPa 、373 K 下向真空蒸发成101.325 kPa 、373 K 的水蒸气(此过程环境温度保持不变)。

下述两个结论是否正确?
(1)设水蒸气可以视为理想气体,因为此过程为等温过程,所以△U = 0。

(2)此过程△H = △U + p △V ,由于向真空气化,W = -p △V = 0 ,所以此过程的△H =△U 。

【答】(1)不正确。

理想气体在等温变化中,△U = 0。

水蒸可视为理想气体,但水不可以。

而且理想气体也不能有相变过程,理想气体永远都是气体,既不能发生相变化也不能发生化学变化。

(2)不正确。

△H = △U + p △V 中的p 指系统的压力,p △V 不表示所作的体积功;W = - p △V 中原始含义是指p ext ,不是系统的压力p ,因此推导完全错误。

7. 夏天打开室内正在运行中的电冰箱的门,若紧密门窗(设门窗及墙壁均不传热),能否使室内温度降低?为什么?
【答】不能。

电冰箱属于热机,当电冰箱正常工作时,通过消
耗电功,Q 1 的热量从冰箱内被取出排放到室内,其值为Q 2。


据能量守恒,有Q 2= Q 1+ W
当打开电冰箱的门,两个热源(室内空气和冰箱内空气)联为
一体,称为单一热源。

以室内空气为体系其热力学能变化:
△U = -Q 1+ Q 2 = -Q 1 +(Q 1 +W )= W
上式表示室内空气的热力学能变化等于电源的电功值,因此空
气的温度升高。

8. 在373 K 和101.325 kPa 下,1 mol 水等温蒸发为水蒸气(假设水蒸气为理想气体)。

因为此过程中系统的温度不变,所以0=∆U ,⎰==0dT C Q p p 。

这一结论是否正确?为什么?
【答】不正确。

其一0=∆U 的结论是错误的,其理由是基于理想气体的热力学能仅为温度的函数,但是水不是理想气体,所以不成立。

其二⎰==0dT C Q p p 也是错误的,因为⎰
=dT C Q p p 仅适用与纯状态变化,即p -V - T 变化。

9. C (石墨)和H 2(g )的标准燃烧焓分别与物质的标准摩尔生成焓相等?
【答】不正确。

C (石墨)和H 2(g )的标准生成焓均为零,而标准燃烧焓并不为零。

10. 将Zn 与稀H 2SO 4 作用:
(1)在开口瓶中进行;
(2)在闭口瓶中进行。

何者放热较多?为什么?
【答】开口瓶内放热较多。

因为开口情况下的热为H Q p ∆=,闭口情况下U Q V ∆=,但是V g p Q U RT n U H Q =∆>∆+∆≈∆=。

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