物理化学课后答案解析_热力学第一定律

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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

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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:()。

物理化学热力学第一定律习题答案

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物理化学热力学第一定律习题答案-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN第二章 热力学第一定律2-1 1mol 理想气体于恒定压力下升温1℃,试求过程中气体与环境交换的功W 。

解:体系压力保持恒定进行升温,即有P 外=P ,即反抗恒定外压进行膨胀,JT nR nRT nRT pV pV V V p W amb 314.8)(121212-=∆-=+-=+-=--=2-2 系统由相同的始态经过不同途径达到相同的末态。

若途径a 的Q a =2.078kJ ,W a = -4.157kJ ;而途径b 的Q b = -0.692kJ 。

求W b 。

解:应用状态函数法。

因两条途径的始末态相同,故有△U a =△U b ,则 b b a a W Q W Q +=+所以有,kJ Q W Q W b a a b 387.1692.0157.4078.2-=+-=-+=2-3 4mol 某理想气体,温度升高20℃,求△H -△U 的值。

解: 方法一: 665.16J208.3144 )20()( 2020,,20,20,=⨯⨯=-+==-=-=∆-∆⎰⎰⎰⎰++++T K T nR nRdT dT C C n dTnC dT nC U H K T TKT Tm V m p KT Tm V K T T m p方法二:可以用△H=△U+△(PV)进行计算。

2-4 某理想气体, 1.5V m C R =。

今有该气体5 mol 在恒容下温度升高50℃,求过程的W ,Q ,△H 和△U 。

解:恒容:W=0;kJJ K nC T K T nC dT nC U m V m V K T Tm V 118.33118503145.823550 )50(,,50,==⨯⨯⨯=⨯=-+==∆⎰+kJJ KR C n T K T nC dT nC H m V m p KT Tm p 196.55196503145.8255 50)()50(,,50,==⨯⨯⨯=⨯+==-+==∆⎰+根据热力学第一定律,:W=0,故有Q=△U=3.118kJ2-5 某理想气体, 2.5V m C R =。

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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:()。

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物理化学课后答案解析_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。

物理化学热力学第一定律习题答案

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第二章 热力学第一定律2-1 1mol 理想气体于恒定压力下升温1℃,试求过程中气体与环境交换的功W 。

解:体系压力保持恒定进行升温,即有P外=P ,即反抗恒定外压进行膨胀,JT nR nRT nRT pV pV V V p W amb 314.8)(121212-=∆-=+-=+-=--=2-2 系统由相同的始态经过不同途径达到相同的末态。

若途径a 的Q a =2.078kJ ,W a = -4.157kJ ;而途径b 的Q b = -0.692kJ 。

求W b 。

解:应用状态函数法。

因两条途径的始末态相同,故有△U a =△U b ,则 b b a a W Q W Q +=+ 所以有,kJ Q W Q W b a a b 387.1692.0157.4078.2-=+-=-+=2-3 4mol 某理想气体,温度升高20℃,求△H -△U 的值。

解: 方法一: 665.16J208.3144 )20()( 2020,,20,20,=⨯⨯=-+==-=-=∆-∆⎰⎰⎰⎰++++T K T nR nRdT dT C C n dTnC dT nC U H K T TKT Tm V m p KT Tm V K T T m p方法二:可以用△H=△U+△(PV)进行计算。

2-4 某理想气体, 1.5V m C R =。

今有该气体5 mol 在恒容下温度升高50℃,求过程的W ,Q ,△H 和△U 。

解:恒容:W=0; kJJ K nC T K T nC dT nC U m V m V K T Tm V 118.33118503145.823550 )50(,,50,==⨯⨯⨯=⨯=-+==∆⎰+kJJ KR C n T K T nC dT nC H m V m p KT Tm p 196.55196503145.8255 50)()50(,,50,==⨯⨯⨯=⨯+==-+==∆⎰+根据热力学第一定律,:W=0,故有Q=△U=3.118kJ2-5 某理想气体, 2.5V m C R =。

大学物理化学1-热力学第一定律课后习题及答案

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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:()。

化学工业出版社物理化学答案 热力学第一定律

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第2章 热力学第一定律习题答案1. 1mol 水蒸气在100℃,101.325 kPa 下全部凝结成液态水,求过程的功,假设:相对于水蒸气的体积,液态水的体积可以忽略不计。

解:此过程为恒压,由体积功的定义式可得)(g l V V p V p W −−=∆−=≈g pV 假设水蒸气为理想气体,则kJ J nRT pV W g 102.3)15.373314.81(=××===2. 系统由A 态变化到B 态,沿途径Ⅰ放热J 100,环境对系统做功J 50,问:(1) 由A 态沿途径Ⅱ到B 态,系统做功J 80,则过程的热量2Q 为多少?(2) 如果系统再由B 态沿途径Ⅲ回到A 态,环境对系统做功J 50,则过程热量3Q 是多少? 解:途径Ⅰ:J 1001−=Q ,J 501=W根据热力学第一定律,系统热力学能的变化为J 505010011AB −=+−=+=∆J J W Q U(1)对途径Ⅱ:J 802−=W根据热力学第一定律有22AB W Q U +=∆,所以J 30)80(502AB 2=−−−=−∆=J J W U Q(2)对途径Ⅲ:J 503=W因该过程是途径Ⅰ的逆过程,故J 50AB BA =∆−=∆U U由33W Q U BA +=∆得J 050503BA 3=−=−∆=J J W U Q3. 计算1mol 理想气体在下列四个过程中所做的体积功。

已知始态体积为25dm 3,末态体积为100dm 3,始态及末态温度均为100℃。

(1)恒温可逆膨胀; (2)向真空膨胀;(3)在外压恒定为气体终态的压力下膨胀;(4)先在外压恒定为体积等于50dm 3时气体的平衡压力下膨胀,当膨胀到50dm 3(此时温度仍为100℃)以后,再在外压等于100dm 3时气体的平衡压力下膨胀。

试比较这四个过程的功。

比较的结果说明什么?解:(1)121ln d d 2121V V nRT V V nRTV p W V V V V −=−=−=∫∫kJ J 102.310025ln15.373314.81(=×××=(2) 因为0=amb p ,所以∫=−=2102V V amb dV p W(3)()∫−−=−=211223V V amb V V p dV p W )1()(21122−=−−=V V nRT V V V nRTkJ J 327.2)]110025(15.373314.81[−=−×××= (4)()∫−−−−=−=21)'(''d 2214V V amb V V p V V p V p W)1()1(2''1−+−=V V nRT V V nRTJ )]2100505025(15.373314.81[−+×××= kJ 102.3−=显然,1W >4W >3W >2W 。

物理化学热力学第一定律习题答案

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2-1 1mol 理想气体于恒定压力下升温1℃,试求过程中气体与环境交换的功W 。

解:体系压力保持恒定进行升温,即有P 外=P ,即反抗恒定外压进行膨胀,2-2 系统由相同的始态经过不同途径达到相同的末态。

若途径a 的Q a =,W a = ;而途径b 的Q b = 。

求W b 。

解:应用状态函数法。

因两条途径的始末态相同,故有△U a =△U b ,则 b b a a W Q W Q +=+ 所以有,kJ Q W Q W b a a b 387.1692.0157.4078.2-=+-=-+=2-3 4mol 某理想气体,温度升高20℃,求△H -△U 的值。

解: 方法一: 665.16J208.3144 )20()( 2020,,20,20,=⨯⨯=-+==-=-=∆-∆⎰⎰⎰⎰++++T K T nR nRdT dT C C n dTnC dT nC U H K T TKT Tm V m p KT Tm V K T T m p方法二:可以用△H =△U +△(PV)进行计算。

2-4 某理想气体, 1.5V m C R =。

今有该气体5 mol 在恒容下温度升高50℃,求过程的W ,Q ,△H 和△U。

解:恒容:W=0; kJJ K nC T K T nC dT nC U m V m V KT Tm V 118.33118503145.823550 )50(,,50,==⨯⨯⨯=⨯=-+==∆⎰+kJJ KR C n T K T nC dT nC H m V m p KT Tm p 196.55196503145.8255 50)()50(,,50,==⨯⨯⨯=⨯+==-+==∆⎰+根据热力学第一定律,:W=0,故有Q=△U=2-5 某理想气体, 2.5V m C R =。

今有该气体5 mol 在恒压下温度降低50℃,求过程的W ,Q ,△H 和△U。

解:kJJ K nC T K T nC dT nC U m V m V KT Tm V 196.55196503145.8255)50( )50(,,50,-=-=⨯⨯⨯-=-⨯=--==∆⎰-kJJ K nC T K T nC dT nC H m p m p KT Tm p 275.77275503145.8275)50( )50(,,50,-=-=⨯⨯⨯-=-⨯=--==∆⎰-kJkJ kJ Q U W kJH Q 079.2)725.7(196.5275.7=---=-∆=-=∆=2-6 1mol 某理想气体,R C m P 27,=。

物理化学热力学第一定律习题答案

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物理化学热力学第一定律习题答案第二章热力学第一定律2-1 1mol 理想气体于恒定压力下升温「C,试求过程中气体与环境交换的功 W 解:体系压力保持恒定进行升温,即有P 外=P ,即反抗恒定外压进行膨胀,W P amb (V 2 M) pV 2 pV t nRT 2 nR 「 nR T 8.314J2-2系统由相同的始态经过不同途径达到相同的末态。

若途径a 的Q a =2.078kJ,W a = -4.157kJ;而途径 b 的 Q b = -0.692kJ 。

求 W b 。

解:应用状态函数法。

因两条途径的始末态相同,故有△U b ,则 Q a W a Q b W b2-4某理想气体C V,m 1.5R 。

今有该气体5 mol 在恒容下温度升高50C ,求过程的W ,Q ,A H 和厶U 。

所以有,W b Q a W a Q2.078 4.157 0.6921.387kJ2-3 4mol 某理想气体,温度升高20C ,求厶H -△ U 的值。

解:方法一:T 20KU T n C p,m dTT 20Kn (Cp,mCV,m )dT方法二:可以用T 20KTn C V,m dT_ T 20KT r-p,m-v,m ;二T n RdT nR(T4 8.314 20 665.16J20K T)△ H=A U+A (PV)进行计算。

8.3145 50 5196J 5.196kJ根据热力学第一定律,:W=0故有Q=A U=3.118kJ 2-5某理想气体C V m 2.5R 。

今有该气体5 mol 在恒压下温度降低50C ,求过程的W ,Q ,A H 和厶U 。

解:恒容:W=0T 50KUT nC v,m dT nCV,m(T 50K T)nCV ,m 50K 5 38.3145 5023118J3.118kJT 50KT nC p,m dTH nC p,m (T 50K T) n(C V,m R) 50K H 7.275kJ U Q 5.196kJ( 7.725kJ) 2.079kJC Pm 7R 。

物理化学热力学第一定律习题答案

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第二章 热力学第一定律2-1 1mol 理想气体于恒定压力下升温1℃,试求过程中气体与环境交换的功W 。

解:体系压力保持恒定进行升温,即有P 外=P ,即反抗恒定外压进行膨胀,JT nR nRT nRT pV pV V V p W amb 314.8)(121212-=∆-=+-=+-=--= 2-2 系统由相同的始态经过不同途径达到相同的末态。

若途径a 的Q a =2.078kJ ,W a = -4.157kJ ;而途径b 的Q b = -0.692kJ 。

求W b 。

解:应用状态函数法。

因两条途径的始末态相同,故有△U a =△U b ,则 b b a a W Q W Q +=+ 所以有,kJ Q W Q W b a a b 387.1692.0157.4078.2-=+-=-+=2-3 4mol 某理想气体,温度升高20℃,求△H -△U 的值。

解: 方法一: 665.16J208.3144 )20()( 2020,,20,20,=⨯⨯=-+==-=-=∆-∆⎰⎰⎰⎰++++T K T nR nRdT dT C C n dT nC dT nC U H KT T K T T m V m p K T T m V KT Tm p方法二:可以用△H=△U+△(PV)进行计算。

2-4 某理想气体, 1.5V m C R =。

今有该气体5 mol 在恒容下温度升高50℃,求过程的W ,Q ,△H 和△U 。

解:恒容:W=0;根据热力学第一定律,:W=0,故有Q=△U=3.118kJ2-5 某理想气体, 2.5V m C R =。

今有该气体5 mol 在恒压下温度降低50℃,求过程的W ,Q ,△H 和△U 。

解: kJ J K nC T K T nC dT nC U m V m V KT T m V 196.55196503145.8255)50( )50(,,50,-=-=⨯⨯⨯-=-⨯=--==∆⎰-2-6 1mol 某理想气体,R C m P 27,=。

(完整版)物理化学热力学第一定律习题答案..

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第二章 热力学第一定律2-1 1mol 理想气体于恒定压力下升温1℃,试求过程中气体与环境交换的功W 。

解:体系压力保持恒定进行升温,即有P 外=P ,即反抗恒定外压进行膨胀,JT nR nRT nRT pV pV V V p W amb 314.8)(121212-=∆-=+-=+-=--=2-2 系统由相同的始态经过不同途径达到相同的末态。

若途径a 的Q a =2.078kJ ,W a = -4.157kJ ;而途径b 的Q b = -0.692kJ 。

求W b 。

解:应用状态函数法。

因两条途径的始末态相同,故有△U a =△U b ,则 bb a a W Q W Q +=+所以有,kJQ W Q W b a a b 387.1692.0157.4078.2-=+-=-+=2-3 4mol 某理想气体,温度升高20℃,求△H -△U 的值。

解: 方法一: 665.16J208.3144 )20()( 2020,,20,20,=⨯⨯=-+==-=-=∆-∆⎰⎰⎰⎰++++T K T nR nRdT dT C C n dTnC dT nC U H K T TKT Tm V m p KT Tm V KT T m p 方法二:可以用△H=△U+△(PV)进行计算。

2-4 某理想气体。

今有该气体5 mol 在恒容下温度升高50℃,求过, 1.5V m C R =程的W ,Q ,△H 和△U 。

解:恒容:W=0;kJJ K nC T K T nC dT nC U m V m V K T Tm V 118.33118503145.823550 )50(,,50,==⨯⨯⨯=⨯=-+==∆⎰+kJJ KR C n T K T nC dT nC H m V m p KT Tm p 196.55196503145.8255 50)()50(,,50,==⨯⨯⨯=⨯+==-+==∆⎰+根据热力学第一定律,:W=0,故有Q=△U=3.118kJ2-5某理想气体。

大学物理化学1-热力学第一定律课后习题及答案

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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,CO因温度不变,2由饱和液体转变为饱和蒸气,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. pV = 常数( = 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) +1O2(g) ==== H2O(g)的标准摩尔反应焓为2T),下列说法中不正确的是:()。

物理化学课后习题与答案

物理化学课后习题与答案

逆过程。设气体的
Cv,m

3 2
R
。试计算各个状态的压力
p
并填下表。
V/dm3•mol-1
44.8 C B
22.4 A
273
546
T/K
1
步骤
A B C
过程的名称
等容可逆 等温可逆 等压可逆
Q/J W/J △U/J
8. 一摩尔单原子理想气体,始态为 2×101.325kPa、11.2dm3,经 pT = 常数的可逆过程(即过
(1) 298K 时的“平衡常数”; (2) 正、逆反应的活化能; (3) 反应热;
(4) 若反应开始时只有 A,pA,0=105Pa,求总压达 1.5×105Pa 时所需时间(可忽略逆反应)。
8.有一反应,其速率正比于反应物浓度和一催化剂浓度。因催化剂浓度在反应过程中不变, 故表现为一级反应。某温度下,当催化剂浓度为 0.01 mol·dm-3 时,其速率常数为 5.8×10-6 s-1。 试问其真正的二级反应速率常数是多少?如果催化剂浓度为 0. 10 mol·dm-3,表现为一级反应
4. 固体 CO2 的饱和蒸汽压在 -103℃ 时等于 10.226kPa,在 -78.5℃ 时等于 101.325 kPa,求: (1)CO2 的升华热;(2)在 -90℃ 时 CO2 的饱和蒸汽压。
5. 设你体重为 50kg,穿一双冰鞋立于冰上,冰鞋面积为 2cm3,问温度需低于摄氏零下几 度,才使冰不熔化?已知冰的 ΔfusHm = 333.4kJ·kg-1,水的密度为 1000 kg·m3,冰的密度为 900kg·m3。
(2) 1mol 水在 100℃恒 温下于真 空容器中 全部蒸发 为蒸气, 而且蒸气 的压力恰 好为

[理学]物理化学答案——第一章-热力学第一定律

[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。

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

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. pV = 常数( = 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:()。

物理化学 第五版 答案02 热力学第一定律习题解答

物理化学  第五版  答案02 热力学第一定律习题解答

湖北民院化环院——天大教材——热力学第一定律课外练习解答
ο 查表得 Δ f H m (H 2 O,g) -241.818kJ mol 1 ο ο H1 =Δ r H m Δf H m (H 2 O,g) 1mol -241.818kJ
子气体
Cv,m 2.5R , Cv, p 3.5R , C p ,m / Cv,m 1.4 ,
1
碳 ( CO2,
g ) 的 标 准 摩 尔 生 成 焓
o f Hm
分 别 为
1molH2 O
(2)
424.72kJ mol1、 285.83kJ mol1、 309.509kJ mol1 。应用这些数据求 25℃时下列
0.25 molO 2 2.8214 molN 2 25 ο C,100kPa
根据热力学第一定律
氮气: n ( N 2 ) 0.79 3.5714mol 2.8214mol 剩余氧气: n (O 2 ) (0.21 3.5714 0.5)mol 0.25mol
1molH 2 0.75molO 2 2.8214 molN 2 25 C,100kPa (1)
W , Q , H , U 。
3
HCOOH(l )+2O2 (g)=2H 2O(l )+2CO 2 (g)
o o o o c Hm (HCOOCH3 , l ) 2 f H m (CO 2 , g ) 2 f H m (H 2 O, l ) f H m (HCOOCH 3 , l )
T2
T3
由于 p1V1 p2V2 ,则 T3 T1 ,对有理想气体ΔH 和ΔU 只是温度的函数 ΔH=ΔU=0 该途径只涉及恒容和恒压过程,因此计算功是方便的

物理化学(天津大学第四版)课后答案 第二章 热力学第一定律

物理化学(天津大学第四版)课后答案 第二章 热力学第一定律
燃烧成 CO2(g)和 H2O(l)。过程放热 401.727 kJ。求 (1)
(2)


(3)


解:(1)C10H8 的分子量 M = 128.174,反应进程 。
(2)

(3)
2.34 应用附录中有关物资在 25 °C 的标准摩尔生成焓的数据,计算下列反应
在 25 °C 时的


(1)
(2)

,甲酸(HCOOH, l)、甲醇(CH3OH, l)、水(H2O, l)及二氧
化碳(CO2, g)的标准摩尔生成焓
分别为


°C 时下列反应的标准摩尔反应焓。
、 。应用这些数据求 25
解:显然要求出甲酸甲脂(HCOOCH3, l)的标准摩尔生成焓
课 后 答 案 网
2.39 对于化学反应
(3)
课 后 答 案 网
解:查表知
NH3(g) -46.11 NO2(g) 33.18
NO(g) 90.25
H2O(g)
H2O(l)
-241.818 -285.830
HNO3(l) -174.10
Fe2O3(s) -824.2
CO(g) -110.525
(1) (2) (3) 3.35 应用附录中有关物资的热化学数据,计算 25 °C 时反应
通电缓慢加热左侧气体 A,使推动活塞压缩右侧气体 B 到最终压力增至 200 kPa。
求:
课 后 答 案 网
(1)气体 B 的末态温度 。 (2)气体 B 得到的功 。 (3)气体 A 的末态温度 。
(4)气体A从电热丝得到的热 。 解:过程图示如下
由于加热缓慢,B 可看作经历了一个绝热可逆过程,因此 功用热力学第一定律求解

物理化学热力学第一定律习题答案

物理化学热力学第一定律习题答案

第二章 热力学第一定律2-1 1mol 理想气体于恒定压力下升温1℃,试求过程中气体与环境交换的功W 。

解:体系压力保持恒定进行升温,即有P外=P ,即反抗恒定外压进行膨胀,JT nR nRT nRT pV pV V V p W amb 314.8)(121212-=∆-=+-=+-=--=2-2 系统由相同的始态经过不同途径达到相同的末态。

若途径a 的Q a =2.078kJ ,W a = -4.157kJ ;而途径b 的Q b = -0.692kJ 。

求W b 。

解:应用状态函数法。

因两条途径的始末态相同,故有△U a =△U b ,则 b b a a W Q W Q +=+ 所以有,kJ Q W Q W b a a b 387.1692.0157.4078.2-=+-=-+=2-3 4mol 某理想气体,温度升高20℃,求△H -△U 的值。

解: 方法一: 665.16J208.3144 )20()( 2020,,20,20,=⨯⨯=-+==-=-=∆-∆⎰⎰⎰⎰++++T K T nR nRdT dT C C n dTnC dT nC U H K T TKT Tm V m p KT Tm V K T T m p方法二:可以用△H=△U+△(PV)进行计算。

2-4 某理想气体, 1.5V m C R =。

今有该气体5 mol 在恒容下温度升高50℃,求过程的W ,Q ,△H 和△U 。

解:恒容:W=0; kJJ K nC T K T nC dT nC U m V m V K T Tm V 118.33118503145.823550 )50(,,50,==⨯⨯⨯=⨯=-+==∆⎰+kJJ KR C n T K T nC dT nC H m V m p KT Tm p 196.55196503145.8255 50)()50(,,50,==⨯⨯⨯=⨯+==-+==∆⎰+根据热力学第一定律,:W=0,故有Q=△U=3.118kJ2-5 某理想气体, 2.5V m C R =。

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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。

(5)正确,因为恒温过程是体系与环境的温度始终保持相等且恒定,是一个自始至终保热平衡的过程,由于只有同时满足力学平衡、相平衡、化学平衡才能保持热平衡,所以这种过程必然是一个保持连续平衡状态的过程,即为可逆过程。

恒温过程不同与等温过程,后者只需始终态温度相同即可,而不管中间经历的状态如何。

等温可逆过程则一定是恒温过程。

(6)不正确,因为这是外压一定,不是体系的压力一定,绝热膨胀时,Q=0,不是Q p=0。

绝热膨胀后,p2<p1,T2<T1,理想气体的焓是温度的函数,所以该过程中△H<0。

(7)不正确,因为还可以降低体系的温度来对外作功。

(8)不正确,因为△T=0时只能说明体系的内能不变,而根据热力学第一定律,只有当功为零的时候,热才是零。

(9)不正确,在等压下,机械搅拌绝热容器中的液体,是环境对体系做功,W f>0,使其△H ≠ Q p。

(10)不正确,虽然不管是否可逆,W R=△U=C V△T,但可逆与不可逆过程的最终温度不同,所以W R≠W IR。

(11)(a)正确,因为始终态确定后,△U就确定,又是绝热过程,则Q=0,根据热力学第一定律,W=△U有定值;(b)正确,因为始终态确定后,△U就确定,又是等容过程,则W=0,根据热力学第一定律,Q=△U有定值;(c)不正确,只有理想气体的等温过程,热力学能才有定值;(d)正确,因为始终态确定后,△U就确定,即热和功的代数和有定值。

(12)正确,因为体系的始终态确定后,可以通过不同的过程来实现,一般在不同的过程中W、Q的数值不同,但焓是状态函数,而状态函数的变化与过程无关。

即△H1=△H2。

【2】回答下列问题。

(1)在盛水槽中放置一个盛水的封闭试管,加热盛水槽中之水,使其达到沸点。

试问试管中的水是否会沸腾,为什么(2)夏天将室内电冰箱的门打开,接通电源并紧闭门窗(设墙壁、门窗都不传热),能否使室内温度降低,为什么(3)可逆热机的效率最高,在其他条件都相同的前提下,用可逆热机去牵引火车,能否使火车的速度加快,为什么(4)Zn与稀硫酸作用,(a)在敞口的容器中进行;(b)在密闭的容器中进行。

哪一种情况放热较多,为什么(5)在一铝制筒中装有压缩空气,温度与环境平衡。

突然打开筒盖,使气体冲出,当压力与外界相等时,立即盖上筒盖,过一会儿,筒中气体压力有何变化(6)在N 2和N 1的物质的量之比为1 :3的反应条件下合成氨,实验测得在温度T 1和T 2时放出的热量分别为Q P (T 1)和Q P (T 2),用Kirchhoff 定律验证时,与下述公式的计算结果不符,试解释原因。

△r H m (T 2)=△r H m (T 1)+21T r P T C dT ∆⎰(7)从同一始态A 出发,经历三种不同途径到达不同的终态:(1)经等温可逆过程从A→B;(2)经绝热可逆过程从A→C;(3)经绝热不可逆过程从A→D 。

试问: (a )若使终态的体积相同,D 点应位于BC 虚线的什么位置,为什么(b )若使终态的压力相同,D 点应位于BC 虚线的什么位置,为什么,参见图。

(8)在一个玻璃瓶中发生如下反应:22()()2()hvH g Cl g HCl g +−−→12p p (a)(b)图 2.16反应前后T,p,V 均未发生变化,设所有的气体都可以看作是理想气体。

因为理想气体的热力学能仅是温度的函数,U=U (T ),所以该反应的△U=0。

这个结论对不对为什么 【答】(1)不会,因为要使液体沸腾,必须有一个大于沸点的环境热源,而槽中水的温度与试管中水的沸点温度相同无法使其沸腾。

(2)不能,因为将室内看成是一个绝热的封闭体系,接通电源后相当于环境对体系做电功W f ,Q V =0;We=0; △U=Q V + W e + W f = W f >0,所以室内温度将会升高,而不是降低。

(3)不能,因为可逆热机的效率是指热效率,即热转换为功的效率,而不是运动速率,热力学没有时间的坐标,所以没有速度的概念,而可逆途径的特点之一就是变化无限缓慢,所以只能使火车的速度减慢而不能加快火车的速度。

(4)在密闭的容器中放热较多,因为Zn 与稀硫酸作用,在敞口的容器中进行时放出的热为Q P ,在密闭的容器中进行时放出的热为Q V ,而Q P =Q V +△n(RT),△n=1,Q P 和Q V 均为负值,所以|Q V |>|Q P | 。

(5)压缩空气突然冲出筒外,可视为决热膨胀过程,终态为室内气压p θ,筒内温度降低,盖上筒盖,过一会儿,温度升至室温,压力大于p θ。

(6) Kirchhoff 定律中的△r H m (T 2)和△r H m (T 1)是按反应计量系数完全进行到底,即ξ=1mol时的热效应,实验测得的热量是反应达到平衡时放出的热量,即ξ<1mol ,它们之间的关系为△r H m =△r H /ξ ,所以△r H 的值不符合Kirchhoff 定律。

(7)从同一始态出发经一绝热可逆膨胀过程和一经绝热不可逆膨胀过程,当到达相同的终态体积V 2或相同的终态压力p 2时,绝热可逆过程比绝热不可逆过程作功大,又因为W (绝热)=C V (T 2-T 1),所以T 2(绝热不可逆)大于T 2(绝热可逆),在V 2相同时,p=nRT/V,则p 2(绝热不可逆)大于 p 2(绝热可逆)。

在终态p 2相同时,V =nRT/p ,V 2(绝热不可逆)大于 V 2(绝热可逆)。

不可逆过程与等温可逆过程相比较:由于等温可逆过程温度不变,绝热膨胀温度下降,所以T 2(等温可逆)大于T 2(绝热不可逆);在V 2相同时, p 2(等温可逆)大于 p 2(绝热不可逆)。

在p 2相同时,V 2(等温可逆)大于 V 2(绝热不可逆)。

综上所述,从同一始态出发经三种不同过程,当V 2相同时,D 点在B 、C 之间,p 2(等温可逆)>p 2(绝热不可逆)> p 2(绝热可逆) 当p 2相同时,D 点在B 、C 之间,V 2(等温可逆)> V 2(绝热不可逆)>V 2(绝热可逆)。

(8)由热力学第一定律:e f dU Q W Q W W δδδδδ=+=++,而0Q δ=,体积没有变,所以0e W δ=,f W δ为非体积功,在该反应中h ν为光能,是另一种形式的功,所以0dU ≠,所以该判断不对。

【3】.可逆过程有哪些基本特征请识别下列过程中哪些是可逆过程。

(1)摩擦生热;(2)室温和大气压力( kPa )下,水蒸发为同温、同压的气; (3)373K 和大气压力()下,水蒸发为同温、同压的气; (4)用于电池使灯泡发光; (5)用对消法测可逆电池的电动势; (6)N 2(g ),O 2(g )在等温、等压下温和;(7)恒温下将1 mol 水倾入大量溶液中,溶液浓度不变; (8)水在冰点时变成同温同压的冰。

答:可逆过程基本特征:(1)过程以无限小变化进行,由一连串接近于平衡的状态构成;(2)在反向过程中必须沿着原来过程的逆过程用同样的手续使体系和环境复原;(3)等温可逆膨胀过程中体系对环境做最大功,等温可逆压缩过程中环境对体系做最小功。

只有(3)、(5)和(8)是可逆过程,其余过程均为不可逆过程。

【4】试将如下的两个不可逆过程设计成可逆过程: (1)在298K ,压力下,水蒸发为同温、同压的气; (2)在268K ,压力下,水凝结为同温、同压的冰。

解 (1)设计过程如下:H 2O (l,298K,P S ) H 2S)H 2O ()H 2H 2O ()H 2b ea 为等压可逆升温;b 为可逆等温等压蒸发;c 为等压可逆降温。

或经过d 、e 、f 过程d 为可逆等温降压,P S 为水在298K 时的饱和蒸汽压; e为可逆等温等压蒸发;f为可逆等温升压。

(2)设计过程如下:H 2O ()H 2O (s,268K,101.3kPa)H 2O ()H 2ba 为等压可逆升温;b 为可逆等温等压相变;c 为等压可逆降温。

【5】判断下列各过程中的Q ,W ,△U 和可能知道的△H 值,用>0,<0或=0表示. (1)如图所示,当电池放电后,选择不同的对象为研究系统, ①以水和电阻丝为系统 ②以水为系统 ③以电阻丝为系统④以电池和电阻丝为系统 ⑤以水、电池和电阻丝为系统;(2)van der Waals 气体等温自由膨胀;(3)密闭非绝热容器中盛有锌粒和盐酸,容器上部有可移动的活塞; (4)C 6H 6(s,,T f )→C 6H 6(1,,T f );(5)恒容绝热容器中发生如下反应 H 2(g)+Cl 2(g)→2HC l(g) (6)恒容非绝热容器中,发生与(5)相同的反应,反应前后温度相同;(7)在大量的水中,有一个含有H 2(g),O 2(g)的气泡,通一电火花使其化合变为水,以H 2(g),O 2(g)混合气为系统,忽略电火花能量; (8)理想气体Joule-Thomson 的节流过程。

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