练习思考-热力学第一定律
工程热力学-第四版思考题答案(完整版)(沈维道)(高等教育出版社)
工程热力学-第四版思考题答案(完整版)(沈维道)(高等教育出版社)工程热力学第四版沈维道 思考题 完整版第1章 基本概念及定义1.闭口系与外界无物质交换，系统内质量将保持恒定，那么，系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗?答：否。
当一个控制质量的质量入流率与质量出流率相等时（如稳态稳流系统），系统内的质量将保持恒定不变。
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，所以开口系不可能是绝热系。
这种观点对不对，为什么? 答：不对。
“绝热系”指的是过程中与外界无热量交换的系统。
热量是指过程中系统与外界间以热的方式交换的能量，是过程量，过程一旦结束就无所谓“热量”。
物质并不“拥有”热量。
一个系统能否绝热与其边界是否对物质流开放无关。
⒊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：“平衡状态”与“稳定状态”的概念均指系统的状态不随时间而变化，这是它们的共同点；但平衡状态要求的是在没有外界作用下保持不变；而平衡状态则一般指在外界作用下保持不变，这是它们的区别所在。
⒋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？在绝对压力计算公式中，当地大气压是否必定是环境大气压?答：可能会的。
因为压力表上的读数为表压力，是工质真实压力与环境介质压力之差。
环境介质压力，譬如大气压力，是地面以上空气柱的重量所造成的，它随着各地的纬度、高度和气候条件不同而有所变化，因此，即使工质的绝对压力不变，表压力和真空度仍有可能变化。
“当地大气压”并非就是环境大气压。
准确地说，计算式中的P b 应是“当地环境介质”的压力，而不是随便任何其它意义上的“大气压力”，或被视为不变的“环境大气压力”。
⒌温度计测温的基本原理是什么?答：温度计对温度的测量建立在热力学第零定律原理之上。
它利用了“温度是相互热平衡的系统所具有的一种同一热力性质”，这一性质就是“温度”的概念。
物化思考题
T P1 （因为 dH=TdS+VdP=0 时， dS V dP ）
T
6、理想气体向真空膨胀：Δ Ｓ＝nRlnV2
∨
V1
7、水在 298Ｋ和ｐ 下蒸发：Δ Ｓ＝ H G ∨ T
8、恒温恒压可逆电池反应：ΔＳ＝ΔＨ/
×
9、不可逆过程一定是自发的，自发过程一定是不可逆的。 ×
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H2O（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、H2（g）和O2（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： U ＞ 0； U ＞ 0；
T V
T P
U ＝ 0； U ＝ 0； H ＞ 0；
V T
P T
溶液。(√)
6 ． 在 373K 时， 某 水溶 液 中， 水 的蒸 气 压为 380 mmHg ， 则 该 溶 液 中 水 的 活 度 aH2O,x =0.5 。
（√）
7．在一定温度、压力下，气体 B 在液体 A 中溶解， 其亨利常数大说明该温度、压力下 B 的溶解度小。
（A）Q=-W=0； （B）△U=△H=0；
（C）Q=△U=0； （D）Q=△H=0
7、实际气体的节流膨胀过程中，哪一组的描述是正确的?
（完整版）哈工大工程热力学习题答案——杨玉顺版
（完整版）哈⼯⼤⼯程热⼒学习题答案——杨⽟顺版第⼆章热⼒学第⼀定律思考题1. 热量和热⼒学能有什么区别？有什么联系？答：热量和热⼒学能是有明显区别的两个概念：热量指的是热⼒系通过界⾯与外界进⾏的热能交换量，是与热⼒过程有关的过程量。
热⼒系经历不同的过程与外界交换的热量是不同的；⽽热⼒学能指的是热⼒系内部⼤量微观粒⼦本⾝所具有的能量的总合，是与热⼒过程⽆关⽽与热⼒系所处的热⼒状态有关的状态量。
简⾔之，热量是热能的传输量，热⼒学能是能量？的储存量。
⼆者的联系可由热⼒学第⼀定律表达式 d d q u p v δ=+ 看出；热量的传输除了可能引起做功或者消耗功外还会引起热⼒学能的变化。
2. 如果将能量⽅程写为d d q u p v δ=+或d d q h v p δ=-那么它们的适⽤范围如何？答：⼆式均适⽤于任意⼯质组成的闭⼝系所进⾏的⽆摩擦的内部平衡过程。
因为 u h pv =-，()du d h pv dh pdv vdp =-=-- 对闭⼝系将 du 代⼊第⼀式得q dh pdv vdp pdv δ=--+ 即 q dh vdp δ=-。
3. 能量⽅程δq u p v =+d d （变⼤）与焓的微分式 ()d d d h u pv =+（变⼤）很相像，为什么热量 q 不是状态参数，⽽焓 h 是状态参数？答：尽管能量⽅程 q du pdv δ=+与焓的微分式 ()d d d h u pv =+（变⼤）似乎相象，但两者的数学本质不同，前者不是全微分的形式，⽽后者是全微分的形式。
是否状态参数的数学检验就是，看该参数的循环积分是否为零。
对焓的微分式来说，其循环积分：()dh du d pv =+蜒? 因为0du =??，()0d pv =??所以0dh =??，因此焓是状态参数。
⽽对于能量⽅程来说，其循环积分：q du pdv δ=+蜒?虽然： 0du =?? 但是： 0pdv ≠?? 所以： 0q δ≠?? 因此热量q 不是状态参数。
物理化学-课后答案-热力学第一定律
第二章热力学第一定律【复习题】【1】判断下列说法是否正确。
（1）状态给定后，状态函数就有一定的值，反之亦然。
（2）状态函数改变后，状态一定改变。
（3）状态改变后，状态函数一定都改变。
（4）因为△U=Q v, △H =Q p，所以Q v，Q p是特定条件下的状态函数。
（5）恒温过程一定是可逆过程。
（6）汽缸内有一定量的理想气体，反抗一定外压做绝热膨胀，则△H= Q p=0。
（7）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。
（8）系统从状态Ⅰ变化到状态Ⅱ，若△T=0，则Q=0，无热量交换。
（9）在等压下，机械搅拌绝热容器中的液体，使其温度上升，则△H = Q p = 0。
（10）理想气体绝热变化过程中，W=△U，即W R=△U=C V△T，W IR=△U=C V△T，所以W R=W IR。
（11）有一个封闭系统，当始态和终态确定后；（a）若经历一个绝热过程，则功有定值；（b）若经历一个等容过程，则Q有定值（设不做非膨胀力）；（c）若经历一个等温过程，则热力学能有定值；（d）若经历一个多方过程，则热和功的代数和有定值。
（12）某一化学反应在烧杯中进行，放热Q1，焓变为△H1，若安排成可逆电池，使终态和终态都相同，这时放热Q2，焓变为△H2，则△H1=△H2。
【答】（1）正确，因为状态函数是体系的单质函数，体系确定后，体系的一系列状态函数就确定。
相反如果体系的一系列状态函数确定后，体系的状态也就被惟一确定。
（2）正确，根据状态函数的单值性，当体系的某一状态函数改变了，则状态函数必定发生改变。
（3）不正确，因为状态改变后，有些状态函数不一定改变，例如理想气体的等温变化，内能就不变。
（4）不正确，ΔH＝Qp，只说明Qp 等于状态函数H的变化值ΔH，仅是数值上相等，并不意味着Qp 具有状态函数的性质。
ΔH＝Qp 只能说在恒压而不做非体积功的特定条件下，Qp 的数值等于体系状态函数H 的改变，而不能认为Qp 也是状态函数。
《热力学第一定律》练习题
第2章 《热力学第一定律》练习题一、思考题1. 理想气体的绝热可逆和绝热不可逆过程的功，都可用公式V W C T =∆计算，那两种过程所做的功是否一样?2. 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)爆鸣反应，(3)氢氧热爆炸，(4)氢氧燃料电池。
在所有反应过程中，保持反应方程式的始态和终态都相同，请问这四种变化途径的热力学能和焓的变化值是否相同?3. 在298 K ，101.3 kPa 压力下，一杯水蒸发为同温、同压的气是一个不可逆过程，试将它设计成可逆过程。
二、填空题1. 封闭系统由某一始态出发，经历一循环过程，此过程的_____U ∆=；_____H ∆=；Q 与W 的关系是______________________，但Q 与W 的数值________________________，因为_________________________。
2. 状态函数在数学上的主要特征是________________________________。
3. 系统的宏观性质可分为___________________________________，凡与系统物质的量成正比的物理量均称为___________________________。
4. 在300K 的常压下，2mol 的某固体物质完全升华过程的体积功_________e W =。
5. 某化学反应：A(l) + 0.5B(g) → C(g)在500K 恒容条件下进行，反应进度为1mol 时放热10k J ，若反应在同样温度恒容条件下进行，反应进度为1mol 时放热_____________________。
6. 已知水在100℃的摩尔蒸发焓40.668ap m H ν∆=kJ·mol -1，1mol 水蒸气在100℃、101.325kPa 条件下凝结为液体水，此过程的_______Q =；_____W =；_____U ∆=；_____H ∆=。
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
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。
高师《物理化学》第三版习题全解
答：(1)ΔUA→B＝－100＋50＝－50J Q＝ΔUA→B－W＝－50－(－80)＝30J
(2)ΔUB→A＝－ΔUA→B＝50J Q＝ΔUB→A－W＝50－50＝0
体系不吸热也放热
7.已知体系的状态方程式Ｆ(T，P，V)＝0，由U＝f(T，V)写出当压力不变时气体的内
所作功W(不)＝－Q(不)＝－P2(V2－V1)，再经过可逆压缩回到始态，
可逆压缩
B(P2，V2，T1)———＝－RTln(V1/V2)（因为可逆压缩环境消耗的功最小）
整个循环过程：
W＝W(不)＋W＇＝－P2(V2-V1)－RTln(V1/V2)＝－Q
9.“因ΔH＝QP，所以只有等压过程才有ΔH。”这句话是否正确？
答：不正确。H是状态函数，H＝U＋PV，凡是体系状态发生变化，不管经过什么过程，
体系的焓值都可能变化，即ΔH有可能不等于零。
10.因为“ΔH＝QP，所以QP也具有状态函数的性质”对吗？为什么？
答：不对，ΔH＝QP，只说明QP等于状态函数H的变化值ΔH，仅是数值上相等，并
QV，m＝QP，m－∑νB(g)RT＝－177.9×10-3－8.314×298＝－180.37 KJ·mol-1
QP，m＞QV，m
16.“稳定单值的焓值等于零”；“化合物摩尔生成热就是1mol该物质所具有的焓值”
对吗？为什么？
答：不对。稳定单质的焓值并不等于零。但可以说标准状态下稳定单质的规定焓值等
等于0，不一定吸热。例如，绝热容器中H2与Ｏ2燃烧，ΔHm＞0，但Q＝0，
不吸热。
19.“可逆过程一定是循还过程，循还过程一定是可逆过程”这种说法对吗?为什么?
答：不对。可逆过程不一定为循环过程。因为只要体系由A态在无摩擦等消耗效应存在
热力学第一定律及其思考
热力学第一定律及其思考热力学第一定律，也称为能量守恒定律，是热力学中最基本的原理之一、它表达了能量在物体间的转化与传递过程中的守恒关系。
热力学第一定律通过对系统的能量进行计量和分析，揭示了能量的转化过程中存在的一些基本规律和限制条件，为热力学研究奠定了基础。
ΔU=Q-W其中，ΔU代表系统内部能量的变化，Q代表系统从外界吸收的热量，W代表系统对外界做的功。
1.能量守恒：热力学第一定律表明，能量在系统内外之间的转化和传递是守恒的。
在一个封闭的系统中，能量可以从一个形式转化为另一个形式，但其总量保持不变。
例如，当一个物体吸收了一定量的热量时，它的内能会增加；而当物体对外界做功时，它的内能会减少。
这种能量的转化和变化是相互关联的，且总能量守恒。
2.能量传递与转化：热力学第一定律表明，能量由高温物体传递给低温物体的过程中，总是伴随着一定量的热量传递和对外界做的功。
热量传递是通过热传导、对流和辐射等方式进行的，而对外界做的功则是通过物体对外部施加一定力的过程实现的。
这种能量的传递和转化使得物体的内能发生变化，从而影响其宏观性质。
1.能量转化的效率：根据热力学第一定律，能量的转化总是会伴随有一些能量的损失或浪费。
例如，热机的效率就是指输入的热量与输出的功之比，而这个比值永远小于1、这表明在实际的能量转化过程中，总是会有一部分能量以热量的形式散失，无法转化为有用的功。
因此，在热力学的分析和应用中，我们需要考虑如何提高能量转化的效率，以减少能源的浪费和环境污染。
2.能量平衡与系统稳定：热力学第一定律也可以作为一个宏观系统的能量平衡方程。
通过分析能量的输入、输出和转化过程，可以评估系统的稳定性。
当能量输入和输出相等时，系统达到了平衡状态；而当能量输入和输出不平衡时，系统就会发生变化和调整，以寻求新的平衡状态。
通过理解和应用热力学第一定律，可以帮助我们研究和控制宏观系统的能量平衡，从而实现系统的稳定和优化。
3.能量与环境：能量的转化和传递过程不仅影响着物体的性质和行为，也与环境之间存在着密切的关系。
热力学定律习题思考题
习题55-1．容器的体积为2V 0，绝热板C 将其隔为体积相等的A 、B 两个部分，A 内储有1mol 单原子理想气体，B 内储有2mol 双原子理想气体，A 、B 两部分的压强均为p 0。
（1）求A 、B 两部分气体各自的内能；（2）现抽出绝热板C ，求两种气体混合后达到平衡时的压强和温度。
解：（1）由理想气体内能公式：RT iE 2ν= A 中气体为1mol 单原子理想气体：00333222A A A E RT RT p V ===， B 中气体为2mol 双原子理想气体：00552522B B B E RT RT p V =⨯==； （2）混合前总内能：0352A B E RT RT =+， 由于00A RT p V =，002B RT p V =，∴2B A T T =，则：00044A E RT p V ==； 混合后内能不变，设温度为T ，有：003542E RT RT p V =+= ∴ 00813p V T R=； 00000003833122221313N p V p nkT kT RT R p V V V R ====⨯= 。
5-2．1mol 单原子理想气体从300K 加热至350K ，问在以下两个过程中各吸收了多少热量增加了多少内能对外做了多少功（1）容积保持不变；（2）压强保持不变。
解：（1）等容升温过程做功： 0=A 内能变化：(J)2562350318231)(23)(1212..T T R T T C E m ,V =⨯⨯⨯=-=-=∆νν 吸热：(J)25623.E A Q =∆+=（2）等压升温过程做功： (J)5415508.311)()(1212.-T T R V V p A =⨯⨯==-=ν 内能变化：(J)2562350318231)(23)(1212..T T R T T C E m ,V =⨯⨯⨯=-=-=∆νν吸热：(J)1039256235415=+=∆+=..E A Q5-3．1g 氦气中加进1J 的热量，若氦气压强无变化，它的初始温度为200K ，求它的温度升高多少 解：等压过程 )(27)(1212T T R T T C Q m ,p -=-=νν (K)19031825411252..R Q T =⨯⨯==∆ν5-4．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 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
应用热力学第一定律讨论理想气体 等压、等容和等温过程的能量交换
演Байду номын сангаас分析：
思考： 思考： 1、做功改变内能的本质 、 a、摩擦生热 、 = 摩擦力做功 = 机械能 内能 转化 （减少） 减少） 增加） （增加） b、气体膨胀 、 = 做功 = 内能 机械能 转化 减少） （减少） （增加） 增加） 2、热传递改变物体内能的本质 、 热传递 一个物体的内能 另一个物体 转移
5、如图为冲击摆实验装置，一飞行的子弹射入沙箱后合为一体 、如图为冲击摆实验装置， 共同摆起一定高度， 共同摆起一定高度，则下列有关能的转化说法中正确的是 （ E ） A、子弹的动能转变为沙箱和子弹的动能 、 B、子弹的动能转变成了沙箱和子弹的势能 、 C、子弹的动能转变为沙箱和子弹的内能 、 D、子弹的动能转变为沙箱和子弹的机械 、 能 E、子弹的动能一部分转化为沙箱和子 、 弹的机械能， 弹的机械能，一部分转化为沙箱和 子弹的内能
练习： 练习： 1、物体沿粗糙斜面下滑，则下列说法正确的是（ D 、物体沿粗糙斜面下滑，则下列说法正确的是（ A、机械能不变，内能不变 、机械能不变， B、机械能增加，内能不变 、机械能增加， C、机械能减少，内能减少 、机械能减少， D、机械能减少，内能增加 、机械能减少， 2、对一定质量的气体加热，气体吸收了420J的热量，它受 、对一定质量的气体加热，气体吸收了 的热量， 的热量 热膨胀后对外做的功是300J，气体的内能发生了下列那 热膨胀后对外做的功是 ， 种变化（ 种变化（ C ） A、增加720J 、增加 B、减少 、减少720J C、增加 、增加120J D、减少 、减少120J ）
2、一个物体，如果外界既没有对物体做功， 、一个物体，如果外界既没有对物体做功， 物体也没有对外界做功， 物体也没有对外界做功，那么 （1）如果物体吸收热量 ，它的内能如何变化？ ）如果物体吸收热量Q，它的内能如何变化？ 变化了多少？ 变化了多少？ （2）如果放出热量 ，它的内能如何变化？变化 ）如果放出热量Q，它的内能如何变化？ 了多少
1练习题热力学第一定律
1练习题热⼒学第⼀定律⼀、填空题1. 理想⽓体的热容：,,p m V m C C -= 。
2. 常⽤的热容有等压热容和等容热容，请写出等压热容的定义式：。
3. 热⼒学封闭系统系统与环境可以通过做功和传热交换能量，请写出热⼒学第⼀定律的数学表达式：。
4. 在热⼒学过程中，系统与环境可以以做功的形式交换能量，热⼒学把功分为两类：和⾮体积功。
5. 某实际⽓体经可逆过程（R ）与不可逆过程（IR ）两条途径由同⼀始态到达相同的终态，则R U ? IR U ?（填 >，< 或=）。
6. 理想⽓体从200kPa 绝热向真空膨胀到100kPa ，则此过程U ? 0 （填 >，< 或 =）。
7. 实际⽓体节流膨胀过程的热⼒学特征是：。
8. 若实际⽓体的焦⽿汤姆逊系数0J T µ->，那么该⽓体经节流膨胀后温度T ? 0，p ? 0 （填 >，< 或 =）。
9. 若实际⽓体的焦⽿汤姆逊系数0J T µ-<，那么该⽓体经节流膨胀后温度T ? 0，p ? 0 （填 >，< 或 =）。
10. ⼀定量的实际⽓体经节流膨胀，则⽓体的H ? 0，p ? 0（填 >，< 或 =）。
11. 液体苯的燃烧反应为：662222C H (l)15O (g)12CO (g)6H O(l)+=+，反应的r mU ? r m H ? （填 >，< 或 =）。
12. ⼀定温度T 时，反应25222C H OH(l)O (g)2CO (g)3H O(l)+=+的r m H ? r mU ? （填 >，< 或 =）。
13. 在指定温度及标准压⼒下，由元素的最稳定单质⽣成1mol 处于标准态的物质B 的反应焓称为该物质B 的。
14. 在指定温度及标准压⼒下， 1mol 化合物B 完全燃烧⽣成稳定的产物时的标准摩尔反应焓称为该化合物B 的。
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。
热力学第一定律教学反思
热力学第一定律教学反思在本文档中，我将对热力学第一定律的教学进行思考和反思。
通过回顾和总结这门课程的教学过程和效果，我希望能够发现其中的优点和不足之处，并提出改进的建议。
教学目标与计划在教学开始之前，我首先明确了教学目标，即学生能够理解热力学第一定律的基本概念和表达方式，并能够运用这些概念解决实际问题。
为了达到这个目标，我制定了详细的教学计划，包括教学内容、教学方法和教学评价方式等。
教学内容与方法我采用了多种教学方法来传授热力学第一定律的知识。
除了传统的课堂讲解和书面材料，我还引入了实践案例、小组讨论和互动实验等活动，以提高学生的理解和应用能力。
我还使用了多媒体技术来呈现图表和动画，以帮助学生更好地理解抽象的概念和过程。
教学效果评估为了评估学生对热力学第一定律的理解和掌握程度，我使用了不同形式的评估工具，包括课堂测试、小组报告和期末考试等。
这些评估工具能够全面、客观地反映学生的研究状况，并帮助我及时调整和改进教学方法，以提高教学效果。
优点与不足经过教学过程的回顾和总结，我认为该课程的教学具有以下优点：1. 教学内容丰富全面，覆盖了热力学第一定律的基本概念和应用领域。
2. 教学方法多样化，能够满足不同学生的研究需求。
3. 教学评估及时准确，对学生的研究情况进行了全面的了解和分析。
然而，也存在一些不足之处：1. 在教学内容的呈现上，可能存在一些难以理解和把握的概念，需要进一步优化和明确。
2. 在教学方法的设计上，可能还可以增加更多的实践活动和案例分析，以加强学生的实际应用能力。
3. 教学评估的方式可以进一步细化和多样化，以更准确地反映学生的研究水平和进步。
改进建议基于对教学过程和效果的反思，我提出以下改进建议：1. 优化教学内容的结构和呈现方式，使其更加有条理和易于理解。
2. 增加实践活动和案例分析，以帮助学生更好地将理论知识应用到实际问题中。
3. 增加教学互动和学生参与度，激发学生的研究兴趣和动力。
练习思考-热力学第一定律
一、填空题1、系统的性质分为___强度性质__和___广度性质_______。
2、在一个绝热箱内装有浓H2SO4和水，开始时中间用隔膜分开，然后弄破隔膜，使浓H2SO4和水混合。
若以浓H2SO4和水为系统，则W_＝__0，Q__＝____0，U∆__＝____0。
3、一理想气体反抗外压100kPa作等温膨胀，则W__>____0 ，∆__=____0 。
U4、在273.15K和101.325kPa大气压力下，将1mol固态冰融化为水，则其W_<___0，Q_>____0，U∆__>____0，H∆__>____0二、选择题1. 体系中下列各组物理量都是状态函数的是（ C ）A．T, p, V, Q B. m, V m,C p, △VC. T, p, V, nD. T, p,U,W2 、非理想气体体系完成一循环过程，下列各量中不一定为零的是（ C ）。
[A] ΔU [B] ΔT [C] W [D] ΔH3、下列哪个封闭体系的内能和焓仅是温度的函数（D ）[A] 理想溶液[B] 稀溶液[C] 所有气体[D] 理想气体4．热力学第一定律数学表达式ΔU = Q-W ，其适用bu于（）[A] 理想气体[B] 封闭体系[C] 孤立体系[D] 敞开体系5 、体系的始终态确定后，在不同过程中有确定值的是（ D ）(A) Q (B) W (C) Q、W、Q-W (D) Q-W6．理想气体经历一个循环过程，对环境作功100J,则循环过程的热量Q为(3)（1）0 （2）–100J （3）100J （4）ΔU 7．非理想气体体系完成一卡诺循环过程，下列各量中不为零的是（ C ）A ΔUB ΔTC WD ΔS8、ΔH＝Q p，此式适用于以下哪一个过程（ B ）。
[A] 理想气体从101325Pa反抗恒定的10132.5Pa膨胀到10132.5Pa[B] 在0℃、101325Pa下，冰融化成水[C] 电解CuSO4的水溶液[D] 气体从(298K，101325Pa)可逆变化到(373K，10132.5Pa)9、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。
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第一章 热力学第一定律
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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 100.260
3010400100083⨯=⨯
⨯⨯=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 1-2
2 mol 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 )＝0
0=-∆=W U Q
（2）因为理想气体等温过程，所以：ΔU =ΔH =0
J 486000.1500.40ln 298314.82ln 12-=⨯⨯⨯-=-V V nRT W ＝ J 4860=-=W Q
（3）同理，ΔU =ΔH =0
J 250010)00.1500.40(100000)(312e -=⨯-⨯-=--=－V V p W
J 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 γ
K p T =-γγ1， γγγ--=121112/p p T T
4.154)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(314.82
55-=-⨯⨯⨯=W （2）对抗恒定外压101.325kPa 绝热膨胀，0=Q ，U W ∆=
⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=--=112
2e 12e )(p nRT p nRT p V V p W ⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯⨯-=102.298314.852T )2.298(314.82
55)(212m ,-⨯⨯⨯=-=∆T T T nC U V
K 5.2212=T
kJ 97.7)10
2.2985.221(314.85-=-⨯⨯-=W 学生自测题 [TOP]
一、填空题
1、系统的性质分为__________和_____________。
2、在一个绝热箱内装有浓H 2SO 4和水，开始时中间用隔膜分开，然后弄破隔膜，使浓H 2SO 4和水混合。
若以浓H 2SO 4和水为系统，则W _______0，Q ______0，U ∆______0。
3、一理想气体反抗外压100kPa 作等温膨胀，则W ______0 ，______0 。
4、系统在等容条件下从环境中吸收热量全部用来增加系统的__________。
5、在273.15K 和101.325kPa 大气压力下，将1mol 固态冰融化为水，则其W____0，Q _____0， U ∆______0，H ∆______0
二、选择题
1、下列叙述中不属于状态函数特征的是
A 系统变化时，状态函数的改变值只由系统的始、终态决定
B 系统状态确定后，状态函数的值也确定
C 状态函数均有加和性
D 经循环过程，状态函数的值不变
2、某一化学反应，在恒压的条件下,放出的热量为250kJ, H ∆值应该是
A kJ 250＝－H ∆
B kJ 250＝H ∆
C kJ 250-<∆H
D 不能确定
3、理想气体向真空膨胀，其体积从V 1增大到V 2，则体系做功为
A W =0
B W >0
C W <0
D 1
2ln V V nRT W -＝ 4、一封闭体系，当状态从A 到B 发生变化时，经历两条任意的不同途径，则
A Q 1=Q 2，W 1=W 2
B Q 1+W 1= Q 2+W 2
C 0＝U ∆
D Q 1=－W 1，Q 2=－W 2
5、理想气体的C p ,m 与C v,m 之间的关系是
A C p ,m >C v,m
B
C p ,m < C v,m C C p ,m ＝C v,m
D 两者之间无一定的关系
三、判断题
1、状态函数改变后，状态一定改变；
2、一个绝热的刚性容器一定是个孤立系统；
3、孤立系统内发生的一切变化过程，其U Δ必定为零；
4、一定量的理想气体反抗一大气压作绝热膨胀，则0Δ==p Q H ；
5、理想气体绝热变化过程中T C W V ∆=可逆，T C W V ∆=不可逆，所以不可逆可逆
W W =；
6、化学中的可逆过程就是热力学中的可逆过程。
四、问答题
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。
若以全部气体作为系统，则U ∆、Q 、W 为正？为负？或为零？
2、可逆过程有何特点？
3、如果在孤立系统中发生一个变化过程，U Δ及H ∆是否一定为零？
4、夏天为了降温，采取将室内电冰箱门打开，接通电源并紧闭门窗（设墙壁门窗均不传热）。
该方法能否使室内温度下降？为什么？
5、分别判断下列各过程中的Q 、W 、∆U 和∆H 为正、为负还是为零?
(1)理想气体自由膨胀；
(2)理想气体恒温可逆膨胀；
(3)理想气体节流膨胀；
(4)理想气体绝热、反抗恒外压膨胀；
(5)水蒸气通过蒸汽机对外做出一定量的功之后恢复原态，以水蒸气为系统；
(6)水(101325Pa ，273.15K) → 冰(101325Pa ，273.15K)； 学生自测答案 [TOP]
一、填空题答案
1、强度性质，广度性质
2、＝，＝，＝
3、<，0
4、热力学能
5、>，>，>，>
二、选择题答案
1、D
2、A
3、B
4、C
5、A
三、判断题答案
1、对
2、错
3、对
4、错
5、错
6、错。
四、问答题答案
1、答：以全部气体为系统，经过所指定的过程，系统既没有对外作功，也无热传递。
所以W 、Q 和U Δ均为零。
2、答：可逆过程有三个特点：(1) 系统从始态到终态，过程是以无限接近平衡状态下进行的；(2)循与过程原来途径相反方向进行，系统与环境完全恢复原来状态；(3)在可逆过程中，系统做最大功。
3、答：孤立系统的热力学能不可能变化，故U ∆一定为零。
但有无焓的变化，要具体计算：p V pV U H ∆=∆+∆=∆)(，故孤立系统中只要有压力变化，就有焓变。
4、答：不能。
该情况相当于一个绝热系统中作电功，电机发热只能使室温升高。
5、答：（1）因为p e =0，所以W =0；又因为Q =0，所以0ΔΔ==H U 。
（2）因为理想气体恒温可逆膨胀，所以0Δ=U ，0Δ=H ，而W <0，0>-=W Q 。
（3）因为0Δ=T ，所以 0ΔΔ==H U ；又因为绝热Q =0，所以W =0。
（4）因为绝热 Q = 0； W=－p e V Δ， 0Δ>V ，故 W < 0；00<+=+=∆W W Q U ；又因为
0Δ<T ，所以0ΔΔ<=T C H p 。
（5）系统对外作功，故W <0；因系统经循环后恢复原态，状态函数都恢复原值，所以0Δ=U ，0Δ=H ；又据W U Q -∆=，所以0>Q 。
（6）)(1s e e V V p V p W --=∆-=，因为冰的体积大于水的体积，即V s >V 1，所以W <0；又因为水凝固放热，故Q <0；则0<+=∆W Q U ；0Δ<=Q H 。