01章_热力学第一定律及其应用-例题和习题课解析

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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：（）。

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及应用练习题

第一章热力学第一定律及应用练习题一、填空：（填＜、＞或＝）1、理想气体的自由膨胀：△U 0；△H 0；Q 0；W 0；2、理想气体的等压膨胀：△U 0；△H 0；Q 0；W 0；△H △U ；3、理想气体的等容升压：△U 0；△H 0；Q 0；W 0；△H △U ；4、理想气体的等温压缩：△U 0；△H 0；Q 0；W 0；Q W ；5、理想气体的节流膨胀：△U 0；△H 0；Q 0；W 0；6、理想气体绝热抗恒外压膨胀：△U 0；△H 0；Q 0；W 0；7、实际气体的绝热自由膨胀：△U 0； Q 0；W 0；△T 0；8、实际气体的恒温自由膨胀：△U 0； Q 0；W 0；△U Q ；9、实际气体的节流膨胀：△H 0； Q 0；10、实际气体经循环过程恢复原状：△U 0；△H 0；11、0℃、P 压力下冰融化为水：△U 0；△H 0；Q 0；W 0；12、水蒸气通过蒸气机对外作功后恢复原状：△U 0；△H 0；Q 0；W 0；Q W ； 13、100℃、P 压力下的H 2O （l ）向真空蒸发成同温同压下的蒸气： △U 0；△H 0；Q 0；W 0；△U Q ；14、H 2（g ）和O 2（g ）在一绝热恒容反应器中剧烈反应生成水： △U 0； Q 0；W 0；15、对于理想气体：V T U ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ 0；P T U ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ 0；TV U ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ 0； T P U ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ 0；V T H ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ 0；P T H ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ 0；TV H ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ 0；T P H ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ 0；V T U ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ P T U ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂；V T H ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ PT H ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂；二、单项选择题：1．热力学第一定律的数学表达式△U ＝Q —W 只能适用于(A)理想气体 ; (B)封闭物系; (C)孤立物系 ; (D)敞开物系2、1mol 单原子理想气体，在300K 时绝热压缩到500K ，则其焓变△H 约为（A ）4157J ；（B ）596J ；（C ）1255J ；（D ）994J3、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C V 之间存在（A ）Cp<C V ；（B ）Cp>C V ；（C ）Cp=C V ；（D ）难以比较4、对于任何循环过程，物系经历了i 步变化，则根据热力学第一定律应该是（A ）∑i Q =0 ；（B ）∑i W =0 ；（C ）∑∑-][i i W Q >0 ；（D ）∑∑-][i i W Q =0 ；5、对于理想气体，下列关系中哪个是不正确的？（A ）0=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂V T U ；（B ）0=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂TV U ；（C ）0=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂T P H ；（D ）0=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂TP U 6、3mol 单原子理想气体，从初态T 1＝300 K ，P 1＝1atm 反抗恒定的外压0.5atm 作不可逆膨胀至终态T 2＝300K ．P 2＝0.5atm 。

热力学第一定律练习题及答案

第二章热力学第一定律练习题及答案(总8页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--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。

第01章-热力学基本定律1-资料

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[例题]:
在等压下，一定量理想气体B由10 dm3膨胀到16 dm3，并吸热700J，求W与ΔU ? 解：初态，p 10 dm3 等压过 Q 程 7 0J， 0终态， p 16 dm3
Wp(V2V 1)[10136215 03]J60J8
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3. 准静态过程
定义：在过程进行中的任何时刻系统都处于平衡态的过程。
4. 可逆过程
定义：由一系列非常接近于平衡的状态所组成的，中间每一步都可以向相反的方向进行而不在环境中任何痕迹的过程称为可逆过程。
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特点： ①可逆过程是由一系列非常接近于平衡的状态所组成. ②过程中的任何一个中间态都可以从正、逆两个方向到达。 ③经历可逆过程后，当系统复原时，环境也完全复原而没有留下任何影响和痕迹。
1. 热力学第一定律表述：热力学第一定律即能量守恒与转化定律：自然界的一切物质都具有能量，能量有各种不同的形式，能够从一种形式转化为另一种形式，在转化中，能量的总值保持不变。经验表述：第一类永动机是造不成的。
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2. 热力学第一定律的数学表达式
ΔU = Q + W 对一微小表化，
例题：教材第10页
在298.15K 下1mol C2H6 完全燃烧时，过程所作的功是多少（反应系统中的气体视为理想气体）?
解： C2H6 (g) + 3.5O2 (g) = 2CO2 (g) + 3H2O (l)
WRT B(g)= [- (2 - 3.5 - 1)×8.314×298.15]J
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第一章热力学基本定律
1.1 热力学基本概念 1.2 热力学第一定律与内能、焓、功、热 1.3 气体系统典型过程分析与可逆过程、热机效率 1.4 热力学第二定律与熵、熵判据 1.5 熵变的计算与应用：典型可逆过程和可逆途径的设计 1.6 自由能函数与自由能判据:普遍规律与具体条件的结合 1.7 封闭系统热力学函数间的关系:4个基本方程 1.8 自由能函数改变值的计算及应用:可逆途径的设计

第一章热力学第一定律及其应用练习题

第一章热力学第一定律及其应用练习题一、热力学第一定律基础1、任一循环过程，若系统经历的变化有几步，则（C）Q+W=0 （D） Q=W>0请选择答案：A B C D2、一理想气体系统，压力由5pø一步等温膨胀至pø,做功W1，交换热Q1，再由pø一步压缩至5 pø,做功W2，交换热Q2，则不正确的是：A.Q1+Q2=-W1-W2B.|W1|>|W2|C.|W1|=|W2|D.|Q1|<|Q2|请选择答案：A B C D（提示：|∆ V|相同，反抗的外压不同。

∆U1=0，∆U2=0）3、∆U=Q+W适用于：A.各种系统的热力学过程。

B.开放系统和封闭系统的热力学过程。

C.封闭系统和孤立系统的热力学过程。

D.孤立系统和开放系统的热力学过程。

请选择答案：A B C D4、第一个确定功和热相互转换的定量关系的科学家是：A 瓦特B 卡诺C 焦耳D 迈尔请选择答案：A B C D5、在一绝热恒容容器中盛有水，水中放有电阻丝，由容器外的蓄电池给电阻丝供电，若以水为系统，则下面的关系中正确的是：（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请选择答案：A B C D6、用电阻丝加热烧杯中的水，若以水中的电阻丝为系统，则下面的关系中正确的是：（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请选择答案：A B C D7、一电冰箱的压缩机工作时，若冰箱为系统，则下面的关系中正确的是：（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请选择答案：A B C D8、电解稀H2SO4水溶液时，若以此溶液及电解产物为系统则下面的关系中正确的是：（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请选择答案：A B C D9、2 mol理想气体，在温度T时，由压力2pø一次膨胀到pø，系统所做的功为：A.W=-4RTB.W=-2RTC.W=-1/2（RT）D.W=-RT请选择答案：A B C D（提示：W=- pø（V2-V1)=- pø V1=- pø*nRT/(2pø) = -0.5nRT = -RT10、4 mol理想气体N2（g），由温度T绝热压缩至温度1.5T，则环境所做的功为：A.W=4RTB.W=3RTC.W=5RTD.W=10RT请选择答案：A B C D11、在温度T和压力pø下反应 CH3CH2OH(g)=C2H4(g）+H2O(g)的反应进度为2mol,若气体作理想气体处理，则功A. W=2RTB. W=-2RTC. W=RTD. W=-RT 请选择答案：A B C D12、54g H2O(g)在温度T和压力pø下凝结成H2O(l)时，则过程中的功为：A. W=3RTB. W=-3RTC. W=2RTD. W=-2RT请选择答案：A B C D13、2mol理想气体在温度T，由体积V可逆变至2V，则过程中的功为：A.W=nRTln2B.W=-nRTln2C.W=RTD.W=-RT请选择答案：A B C D（提示：W=-nRTln(V2/V1)=-nRTln2）14、一理想气体系统，由体积V1变为V2（V1>V2),温度不变，分别经历一步，两步，三步和无限多步四条途径，相应的功为W1,W2,W3和Wn,则下面的关系中正确的是：A.W1<W2<W3<WnB. W1=W2=W3=Wn,C.W1>W2>W3>WnC. W1<W2, W3<Wn,请选择答案：A B C D15、2mol理想气体Ar由温度T经无限慢且无耗散效应的绝热过程达到体积1.5V，温度1.5T,该过程中的功约为：A. W=-3RTB. W=-2RTC. W=-RTD. W=-6RT请选择答案：A B C D16、n mol理想气体，经绝热过程由温度T1、体积V1和压力P1变至体积0.8V1,压力2.5P1,该气体的Cp,m与Cv,m之比为1.4，该过程中的功约为：A. W= nR（T1-T2） B. W= nR（T2-T1）C. W= 5nR1 D. W= 2.5nRT1请选择答案：A B C D17、44g干冰在压力pø和温度T下，全部变为气体，该过程中的功约为：A.W=-RTB.W=-2RTC.W=RTD.W=3RT请选择答案：A B C D（提示：W=- pø（V2-V1）≈ - pøV2=-RT）18、Carnot循环由等温可逆膨胀、绝热可逆膨胀、等温可逆压缩和绝热可逆压缩4个连续的步骤构成，各步的功用W1,W2,W3和W4表示，则下面的关系中正确的是：(A)W1< W2< W3< W4（B） W1< W2< W4< W3（C）W1> W2> W3> W4（D）W1> W2> W4> W3请选择答案：A B C D19 n mol理想气体，由体积V1和压力P1自由膨胀致体积2V1,压力0.5P1,该过程中的功约为：A. W=-0.5nRTB. W=-nRTC. W=0D. W=-2nRT请选择答案：A B C D20、一理想气体，初态压力100kpa，体积10dm3，绝热指数为1.4，经绝热可逆膨胀至5dm3，终态压力为：（A）2.639P1（B）2P1（C）1.319P1（D）0.758P1请选择答案：A B C D21、一理想气体，若由同一始态A(P1,V1)分别经可逆等温膨胀和绝热可逆膨胀至终态B(P2,V2)与C(P2',V2)，前一过程的功W1，后一过程的功W2,再由B态和C态经可逆等温压缩和绝热可逆压缩至原态A, 前一过程的功W3，后一过程的功W4,则:(A)W1> W2> W3> W4（B） W3< W4< W2< W1（C）W1> W3> W2> W4（D）W3> W4> W2> W1请选择答案：A B C D22、1mol理想气体，由温度T和压力P1可逆等温膨胀至0.25P1，过程中的功为：（A ）W=-3RT （B ）W=-RTln4 （C ）W=-RT （D ）W=RTln4 请选择答案：AB C D23、n mol 理想气体，经绝热过程由P 1，V 1，T 1变为P 2，V 2，T 2，若P 2=4P 1，V 2=0.5V 1，则A. T 1/T 2=2B. T 1/T 2=0.25C. T 1/T 2=0.5D. T 1/T 2=4 请选择答案：AB C D(提示:P 1V 1/T 1=P 2V 2/T 2,T 1/T 2=P 1V 1/P 2V 2=P 1V 1/4*0.5P 1V 1=0.5)24、在温度T 和压力P ø下，反应 NH 3(g)+HCl(g)=NH 4Cl(s) 的进度为1mol 时,过程中的功为:（A ）W=- RT （B ）W=2RT （C ）W= RT （D ）W=-2RT 请选择答案：AB C D25、在373.15K 和压力p ø下,36g H 2O(g)变为H 2O(l),若已知H 2O(l)的气化热为40.66kJ/mol,则下面的关系中正确的是:(A)∆H=(81320+2RT)J (B)Q=(81320+2RT)J (C)∆U=(-81320+2RT)J (D)∆U=(-81320-2RT)J 请选择答案：AB C D26、若反应H 2（g ）+(1/2)O 2（g ）=H 2O （g ）在孤立系统中进行，则下面的关系中不正确的是：（A ）∆ U=0 （B ）W=0 （C ）∆ H=0 （D ）Q=0请选择答案：A B C D（提示：∆H=∆U+∆(PV）=∆U+V∆P，∆P≠0）27、2mol理想气体N2定容升温，T2=1.25T1,则下面关系中正确的是：（A）∆U=(3/4)×T1R （B）∆H=(5/4)×T1R（C）Q=(7/4)×T1R （D）∆H=(7/4)×T1R请选择答案：A B C D28、4mol理想气体Kr ,等压降温，T2=(4/5)×T1,则下面关系中正确的是：（A）∆ U=-(6/5)×T1R （B）=-2T1R（C）∆H=-(14/5)×T1R （D）Q=-(5/6)×T1R请选择答案：A B C D29、若某化学反应A（s）+M2N（aq）=AN（aq）+M2（g）在等温等压下于电池中进行，做电功150kJ，体积功2.5kJ，放热120kJ，则下面关系中正确的是：（A）∆r Hm=-120kJ （B）W=152.5kJ（C）∆U=-272.5kJ （D）Q=∆r Hm=-120kJ请选择答案：A B C D（提示：∆U=Q+W=-120-152.5=-272.5）30、2mol双原子分子理想气体，在温度T下反抗压力pø由体积V1膨胀至2V1,下面的关系中正确的是：（A）∆Hm>0 （B）∆U>0 （C）∆U=W （D）Q=RT 请选择答案：A B C D31、2mol 理想气体H 2（g ），经绝热压缩后，体积和压力由P 1V 1变为2P 1V 1，下面的关系中正确的是：（A ）∆H=5RT 1 （B ）∆U=2.5RT 1 （C ）∆U=5RT 1 （D ）∆H=7RT 1 请选择答案：AB C D32、当气体由节流膨胀而降温时，下面的说法中不正确的是：（A ）等焓过程（B ）绝热不可逆过程（C ）多孔塞两边压力恒定不变（D ）温度随压力的变化率小于零请选择答案：AB C D33、对节流膨胀，下面的说法中正确的是：A. 节流系数大于零，发生加热效应。

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 <0B. W <0，Q <0，U >0C. W <0，Q <0，U >0D. 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＝0D. (∂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 >0B. U ＝0, H＝0C. 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 <0D. 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。

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。

热力学第一定律练习题运用热力学第一定律解决问题

热力学第一定律练习题运用热力学第一定律解决问题热力学第一定律是热力学中的基本定律之一，描述了能量的守恒原理。

在热力学中，我们可以运用热力学第一定律解决许多问题，下面将通过一些练习题来演示如何运用这一定律。

练习题一：一个汽车的发动机，将内燃机的热量转化为机械工作。

假设汽车发动机的输入功率为200千瓦，系统热量损失为50千瓦，求汽车发动机的输出功率。

解析：根据热力学第一定律，能量的转化可以表示为：输入功率 = 输出功率 + 系统热量损失即200千瓦 = 输出功率 + 50千瓦解方程可得输出功率为150千瓦。

练习题二：一根长为2m，横截面积为0.02平方米的铁棍，其两端温度分别为200℃和100℃，求热传导的热量。

解析：根据热力学第一定律，热传导的热量可以表示为：热量 = 热传导系数 ×横截面积 ×温度差 ÷长度热传导系数取铁的热导率，温度差为高温端温度减去低温端温度，即200℃-100℃=100℃，长度为2m。

根据题目给出的数据，可以计算出热传导的热量。

练习题三：一个气缸的初始状态为内压为1MPa，内体积为1m³，经过热力学循环后，内体积变为2m³，内能增加1000kJ，求气缸的对外作功。

解析：根据热力学第一定律，内能变化可以表示为：内能变化 = 对外作功 + 热量已知内能增加1000kJ，内体积从1m³增加到2m³，可以根据理想气体状态方程求得压力为0.5MPa。

根据题目给出的数据，可以计算出对外作功。

练习题四：一个压缩机的输入功率为200千瓦，能效为0.75，求压缩机的输出功率。

解析：根据热力学第一定律，能量的转化可以表示为：输入功率 = 输出功率 + 系统热量损失已知输入功率为200千瓦，能效为0.75，即输出功率为输入功率的0.75倍。

解方程可得输出功率为150千瓦。

通过以上练习题的解析，我们可以看到热力学第一定律的应用范围非常广泛。

[理学]物理化学答案——第一章-热力学第一定律

第一章热力学第一定律一、基本公式和基本概念基本公式1. 功 'W W W δδδ=+体积，W 体积：体积功；'W ：非体积功热力学中体积功为重要的概念： W p dV δ=-外体积本书规定：系统对环境做功为负，相反为正。

如果p 外的变化是连续的，在有限的变化区间可积分上式求体积功d W p V =-⎰外在可逆过程中，可用系统的压力p 代替外压p 外，即p p =外 d W p V =-⎰一些特定条件下，体积功计算如下：恒外压过程 W p V =-∆外定容过程 d 0W p V =-=⎰外理想气体定温可逆过程 212112lnln V V V p W pdV nRT nRT V p =-=-=-⎰理想气体自由膨胀(向真空膨胀)过程 0W = 2. 热力学第一定律 U Q W ∆=+ 3. 焓 H U pV ≡+焓是状态函数，容量性质，绝对值无法确定。

理想气体的热力学能和焓只是温度的单值函数。

4. 热容 QC dTδ=(1)定压热容 ()pp p Q H C dTTδ∂==∂ 注意：()p p HC T∂=∂的适用条件为封闭系统，无非体积功的定压过程。

而对于理想气体无需定压条件。

(2) 定容热容 ()d VV V Q U C TTδ∂==∂ 同样，()V V UC T∂=∂的适用条件为封闭系统，无非体积功的定容过程。

对于理想气体来说，则无需定容条件。

任意系统：p V T pU V C C p V T ⎡⎤∂∂⎛⎫⎛⎫-=+⎪ ⎪⎢⎥∂∂⎝⎭⎝⎭⎣⎦ 理想气体：p V C C nR -= 摩尔热容与温度的经验公式2,p m C a bT cT =++ 2,''p m C a b T c T -=++5. 热定容热： d ;V V Q U Q U δ==∆ 条件为封闭系统无其他功的定容过程定压热： d ;p p Q H Q H δ==∆ 条件为封闭系统无其他功的定压过程相变热： p H Q ∆= 条件为定温定压条件下系统的相变过程 6. 热力学第一定律在理想气体中的应用 (1) 理想气体,U ∆ H ∆的计算定温过程：0,U ∆= 0,H ∆= 2112ln ln V p Q W nRT nRT V p -==-=- 无化学变化、无相变的任意定温过程21,d T V m T U nC T ∆=⎰，21,d T p m T H nC T ∆=⎰(2) 理想气体绝热可逆过程方程绝热可逆过程方程：11pV TVp T γγγγ--===常数；常数；常数 (p VC C γ=)理想气体绝热功： 1211221()()1V W C T T p V p V γ=--=--- 理想气体绝热可逆或不可逆过程：21,0,d d T V m T Q U W p V nC T =∆==-=⎰外理想气体绝热可逆过程：2212,,,1121lnln ,lnln V m p m V m V T V pR C C C V T V p =-= 7. 热力学第一定律在化学变化中的应用反应进度：(0)B B Bn n ξν-=mol(1) 化学反应热效应化学反应摩尔焓变：,B r m p m BHH H Q n νξ∆∆∆===∆∆ 当1mol ξ∆=时的定压热化学反应摩尔热力学能变化：,B r m V m BUU U Q n νξ∆∆∆===∆∆ 当1mol ξ∆=时的定容热 (2) 化学反应的r m H ∆与r m U ∆的关系无气相物质参与的化学反应系统：,,,r m T r m T r m T H U pV U ∆=∆+∆≈∆ 有气相物质(理想气体)参与的化学反应系统：,,,,r m T r m T r m T B g H U pV U RT ν∆=∆+∆=∆+∑(3) 化学反应定压热效应的几种计算方法利用标准摩尔生成焓值：(298.5)()r m Bf m B H K H B θθν∆=∆∑利用标准摩尔燃烧焓值：(298.5)()r m Bc m BH K H B θθν∆=-∆∑(4) 化学反应焓变与温度的关系---基尔霍夫方程2121,()()()d T r m r m Bp m T BH T H T C B T ν∆=∆+∑⎰基本概念1. 系统和环境热力学中，将研究的对象称为系统，是由大量微观粒子构成的宏观系统。

第一章热力学第一定律及其应用

第一章—热力学第一定律及其应用
只做体积功的等压过程，体系吸收热量等于体系焓的增加。
焓的理解: H=U + pV 实验测不出 H、U
（1）只做体积功的等容过程：Q V =Δ U 只做体积功的等压过程：Q P =Δ H （通过测定热效应求出ΔU、 ΔH）（2）内能和焓是状态函数，QV、QP与途径无关（3）不是等容等压过程也由Q、Δ U、Δ H值
可逆过程的本质意义是系统复原时不留下永久性变化的
过程，或言之系统与环境之间强度因子相差无穷小时所经
历一系列平衡态过程。可逆过程是平衡态过程，但平衡态
过程不一定是可逆过程。可逆过程是理想化概念，其效率最高，是实际过程的极限。可逆过程的特点：
① 体系和环境都恢复原状；
② 准静态过程； ③ 理想过程（极限过程）
高压蒸汽
体积膨胀
做功
蒸汽机
热机械能
煤炭
电解质
燃烧
电池反应
放热
放电
燃料
电源
化学能热
化学能电能
问题一：体系的能量怎样描述？问题二：体系在不同的变化过程中能量如何变化？
第一章—热力学第一定律及其应用
2、体系的内能以及热和功整体运动的动能
体系的能量
体系在外力场中的位能
分子的平动能分子的转动能
体系内能（U）—热力学能
同样：若 ΔU II > ΔU II，也违反热力学第一定律
所以： ΔU I = ΔU II
第一章—热力学第一定律及其应用
２、不同膨胀过程中的功
假设体系为一定量理想气体的封闭体系，因此体系的改变遵守 ΔU = Q – W
状态Ⅰ
P1 V1 T1 n
状态Ⅱ
P2 V2 T2 n

《热力学第一定律应用举例》讲义

《热力学第一定律应用举例》讲义一、热力学第一定律简介热力学第一定律，也称为能量守恒定律，是热力学的基本定律之一。

它表明在一个封闭系统中，能量可以从一种形式转化为另一种形式，但总能量始终保持不变。

简单来说，就是输入系统的能量等于系统输出的能量与系统内部能量变化之和。

这个定律在物理学、化学、工程学等领域都有着广泛而重要的应用。

二、热力学第一定律的表达式热力学第一定律的数学表达式为：ΔU ＝ Q W其中，ΔU 表示系统内能的变化，Q 表示系统吸收的热量，W 表示系统对外所做的功。

当 Q 为正，表示系统吸收热量；Q 为负，表示系统放出热量。

当W 为正，表示系统对外做功；W 为负，表示外界对系统做功。

三、热力学第一定律在热机中的应用热机是将热能转化为机械能的装置，例如蒸汽机、内燃机等。

以蒸汽机为例，工作物质（如水蒸汽）从高温热源吸收热量 Q1，对外做功 W，然后向低温热源放出热量 Q2。

根据热力学第一定律，有：Q1 ＝ W ＋ Q2热机的效率η 定义为热机对外所做的功 W 与从高温热源吸收的热量 Q1 的比值，即：η ＝ W ／ Q1 ＝（Q1 Q2）／ Q1通过对热机效率的研究，可以不断改进热机的设计和工作条件，提高能源利用效率。

四、热力学第一定律在制冷机中的应用制冷机则是通过消耗外界的功来实现从低温物体吸收热量并向高温物体释放热量的装置，比如冰箱、空调等。

对于制冷机，外界对系统做功 W，从低温热源吸收热量 Q2，向高温热源放出热量 Q1。

同样根据热力学第一定律：Q1 ＝ Q2 ＋ W制冷系数ε 定义为从低温热源吸收的热量 Q2 与外界对系统所做的功 W 的比值，即：ε ＝ Q2 ／ W对制冷机的性能分析和优化，也是基于热力学第一定律进行的。

五、热力学第一定律在化学反应中的应用在化学反应中，往往伴随着能量的变化，这种能量变化可以通过热力学第一定律来描述和分析。

例如，燃烧反应中燃料与氧气反应释放出大量的热。

1-第一章热力学第一定律lx解析

2018/10/5
16
④绝热过程（adiabatic process) 在变化过程中，体系与环境不发生热的传递。对那些变化极快的过程，如爆炸，快速燃烧，体系与环境来不及发生热交换，那个瞬间可近似作为绝热过程处理。 ⑤循环过程（cyclic process) 体系从始态出发，经过一系列变化后又回到了始态的变化过程。在这个过程中，所有状态函数的变量等于零。
系统
环境
2018/10/5
3
根据系统与环境间是否有物质交换或能量交换将系统分为三类：
系统类型敞开系统封闭系统隔离系统系统与环境之间物质的质量传递有无无能量的传递 (以热和功的形式) 有有无
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4
对孤立系统（isolated system）的进一步说明：孤立系统与环境之间既无物质交换，又无能量交换，故又称为隔离系统。有时把封闭系统和系统影响所及的环境一起作为孤立系统来考虑。
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2018/10/5
广度性质（extensive
property）又称为容量性质，这种性质的数值与系统中所含物质的量成正比，具有简单加和性，即系统的某一广度性质的数值等于各部分这种性质的数值的简单加和，例如质量m、体积V、内能U、熵S、焓H、热容量Cp、……等等。强度性质（intensive property）这种性质的数值与系统所含物质的量无关。强度性质不具有加和性，例如温度 T 、压力 p 、浓度 c 等等。
一种既不靠外界提供能量，本身也不减少能量，却可以不断对外作功的机器称为第一类永动机，它显然与能量守恒定律矛盾。历史上曾一度热衷于制造这种机器，均以失败告终，也就证明了能量守恒定律的正确性。
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物理化学 01章_热力学第一定律及其应用

功可分为膨胀功和非膨胀功两大类。W的取号：
环境对体系作功，W>0；体系对环境作功，W<0 。
Q和W都不是状态函数，其数值与变化途径有关。
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2021/1/3
1．2 热力学第一定律
•热功当量 •能量守恒定律 •热力学能 •第一定律的文字表述 •第一定律的数学表达式
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2021/1/3
热功当量
焦耳（Joule）和迈耶(Mayer)自1840年起，历经 20多年，用各种实验求证热和功的转换关系，得到的结果是一致的。
即： 1 cal = 4.1840 J
这就是著名的热功当量，为能量守恒原理提供了科学的实验证明。
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2021/1/3
热力学的方法和局限性
热力学方法 •研究对象是大数量分子的集合体，研究宏观性质，所得结论具有统计意义。
•只考虑变化前后的净结果，不考虑物质的微观结构和反应机理。
•能判断变化能否发生以及进行到什么程度，但不考虑变化所需要的时间。
局限性不知道反应的机理、速率和微观性
状态函数的特性可描述为：异途同归，值变相等；周而复始，数值还原。
状态函数在数学上具有全微分的性质。
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2021/1/3
状态方程
体系状态函数之间的定量关系式称为状态方程（state equation ）。
对于一定量的单组分均匀体系，状态函数 T,p,V 之间有一定量的联系。经验证明，只有两个是独立的，它们的函数关系可表示为：
•体系与环境 •体系的分类 •体系的性质 •热力学平衡态 •状态函数 •状态方程 •热和功

01章_热力学第一定律及其应用

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2013-7-24
辅导答疑 1.17
1.17 在相同的温度和压力下，一定量氢气和氧气从四种不同的途径生成水：(1)氢气在氧气中燃烧，(2)爆鸣，(3)氢氧热爆炸，(4)氢氧燃料电池。请问这四种变化途径的热力学能和焓的变化值是否相同?
答：应该相同。因为热力学能和焓是状态函数，只要始终态相同，无论通过什么途径，其变化值一定相同。这就是：异途同归，值变相等。
答：W = 0 在刚性容器中是恒容反应，膨胀功为零. Q = 0 因为是绝热容器 U = 0 根据能量守恒定律，因为功、热都等于零，所以热力学能保持不变。 H 0 因为气体反应生成液体，容器内压力下降，根据焓的定义式得到， H = U + Vp，p小于零，所以H 也小于零。
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但并不是所有的状态函数都得变。
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2013-7-24
辅导答疑 1.5
1．5 因为 U = QV ， H = QP ，所以 QP，QV 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变量，在特定条件下与QV，QP的数值相等，所以QV，QP不
是状态函数。
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2013-7-24
辅导答疑 1.15
1．15 用热力学概念判断下列各过程中功、热、热力学能和焓的变化值。第一定律 U Q W 。（7）氢气和氧气在绝热钢瓶中爆鸣生成水，电火花能量不计
H2 O2
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2013-7-24
辅导答疑 1.15
1．15 用热力学概念判断下列各过程中功、热、热力学能和焓的变化值。第一定律 U Q W 。（1）范氏气体等温自由膨胀答：W = 0 因为自由膨胀外压为零。 Q 0 范氏气体分子间有引力。体积增大分子间势能增加，为了保持温度不变，必须从环境吸热。 U 0 因为从环境所吸的热使体系的热力学能增加。 H 0 根据焓的定义式可判断焓值是增加的。

第一章热学第一定律

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 <0B.W <0，Q<0，∆U >0C.W<0，Q<0，∆U >0D.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＝W≠03）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＝0D. (∂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 >0B.∆U＝0, ∆H＝0C.∆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 <0D.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。

热力学第一定律的应用与习题解析

热力学第一定律的应用与习题解析热力学第一定律是热力学中的基本定律之一，它表明能量是守恒的。

在实际应用中，我们经常通过运用热力学第一定律来解决一些实际问题，比如计算能量转化、传递和损失等。

本文将从理论上阐述热力学第一定律的应用，并结合习题解析来加深对该定律的理解。

第一部分：热力学第一定律的基本原理热力学第一定律也被称为能量守恒定律，它表明在一个系统中，能量的增量等于能量的输入减去能量的输出。

也即：ΔE = Q - W，其中ΔE表示系统内能量的增量，Q表示系统所吸收的热量，W表示系统所做的功。

基于这个原理，我们可以利用热力学第一定律来解决一系列与能量相关的问题。

接下来，我们将介绍一些常见的应用。

第二部分：能量转化与传递问题在能量转化与传递的问题中，我们常常需要计算不同能量形式之间的相互转化。

以汽车为例，当汽车的燃料被完全燃烧时释放出的能量可以用来推动车辆前行。

在这个过程中，我们可以利用热力学第一定律来计算燃料的热量转化为机械功的效率。

此外，能源的传递也是一个重要的问题。

比如在太阳能光伏发电中，我们需要计算太阳辐射能量被光伏电池转化为电能的效率。

这同样可以通过应用热力学第一定律来解决，计算能量输入与输出的差值，从而得到所需的结果。

第三部分：能量损失与效率计算在实际应用中，系统中的能量往往会存在一定的损耗。

以发电厂为例，能源在转化为电能的过程中，会有一部分能量转化为热能散失到周围环境中。

针对这种能量损失，我们可以通过热力学第一定律来计算系统的效率。

此外，能量在传递、转化和损失的过程中往往会伴随着一定的熵增，因熵增定律表明能量转化的不可逆性。

因此，在实际应用中，我们也需要考虑系统的熵增，并通过热力学第一定律来计算系统的总能量变化和熵增。

习题解析：1. 某发电厂燃烧1吨煤后，产生的热量为5000万千焦，电能输出为3000万千瓦时。

根据热力学第一定律，系统损失了多少能量？解析：根据热力学第一定律的公式，我们可以得到：ΔE = Q - W，其中ΔE表示系统内能量的增量，Q表示系统吸收的热量，W表示系统所做的功。

第一章热力学第一定律知识题

第一章热力学第一定律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？解：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.习题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：ΔU ＝Q ＋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 molT 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0.92×103 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。

01章_热力学第一定律及其应用-例题和习题课解析

大学物理化学1-热力学第一定律课后习题及答案

大学物理化学1-热力学第一定律课后习题及答案

第一章 热力学第一定律及应用练习题

热力学第一定律练习题及答案

第01章-热力学基本定律1-资料

第一章 热力学第一定律及其应用练习题

热力学第一定律习题及答案

第01章--热力学基本定律--习题及答案

热力学第一定律练习题运用热力学第一定律解决问题

[理学]物理化学答案——第一章-热力学第一定律

第一章 热力学第一定律及其应用

《热力学第一定律应用举例》 讲义

1-第一章热力学第一定律lx解析

物理化学 01章_热力学第一定律及其应用

01章_热力学第一定律及其应用

第一章 热学第一定律

热力学第一定律的应用与习题解析

第一章热力学第一定律知识题

第一章热力学第一定律及应用练习题

第一章热力学第一定律及其应用练习题

第一章热力学第一定律及其应用

《热力学第一定律应用举例》讲义

第一章热学第一定律