第一章 热力学第一定律作业题答案
理学物理化学答案——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；：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，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 pW 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 HC 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 TVpT 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。
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. 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：（）。
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：（）。
第一章热力学的基本规律课后作业及答案
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。
高中物理热力学第一定律课后习题答案及解析
高中物理热力学第一定律课后习题答案及解析练习与应用1．用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做了900 J的功，同时汽缸向外散热210 J，汽缸里空气的内能改变了多少？解析：依题意可得：W=900J，Q=-210J由△U=W+Q得：△U=900+(-210)J=690J答：汽缸里空气的内增加了690J.2．如图3.2-4，在汽缸内活塞左边封闭着一定量的空气，压强与大气压相同。
把汽缸和活塞固定，使汽缸内空气升高一定的温度，空气吸收的热量为Q1。
如果让活塞可以自由滑动（活塞与汽缸间无摩擦、不漏气），也使汽缸内空气温度升高相同温度，其吸收的热量为Q2。
图 3.2-4（1）Q1和Q2哪个大些？（2）气体在定容下的比热容与在定压下的比热容为什么会有不同？解析：（1）题中两种不同情况下，质量的一定的气体升高相同的温度，气体内能增加量相同(温度是分子平均动能的标志)，第一种情况气体对外不做功，W1=0第二种情况下，气体对外做功，W2＜0。
由热力学第一定律可知，△U=W1+Q1，△U=W2+Q2，比较两式可知，Q2大些；（2）由于在一定量的空气升高相同温度的情况下，Q2＞Q1，由根据比热容公式Q=Cm△t得：Q1=C1m△t，Q2=C2m△t，故C2＞C1，即气体在定容下的比热容小于在定压下的比热容。
3．某风景区有一处约20层楼高的瀑布，甚为壮观。
请估计：瀑布上、下水潭的水温因瀑布的机械能转化成内能而相差多少？水的比热容c为4.2×103 J/（kg·℃）。
解析：设水的质量为m，上、下水潭的水温差为△t，由能量守恒定律有：mgh=Cm△t；△t=gℎ代入数据解得：△t≈0.14℃；C答：瀑布上、下水潭的水温因瀑布的机械能转化成内能而相差0.14℃。
4．奶牛的心脏停止跳动后，大约在1 h内体温由37.0 ℃降低到33.5 ℃。
请你由此估算，在这种环境下饲养奶牛，要维持一个体重400 kg奶牛的内能不变，每天喂养奶牛的食物至少要能为它提供多少热量？计算时，可以认为奶牛体内绝大部分是水。
物理化学习题及答案
第一章热力学第一定律选择题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。
第一章 热力学第一定律作业题答案
§1第一章热力学第一定律作业题目与习题答案2. 已知373.15K，101.325kPa下1kgH2O(l)的体积为1.043dm3，1kg水蒸气的体积为1677dm3，水蒸发为水蒸气过程的蒸发热为2257.8 kJ·kg–1。
此时若1mol 液体水完全蒸发为水蒸气，试求（1）蒸发过程中体系对环境所做的功；（2）假定液体水的体积忽略不计，蒸气可视为理想气体，求蒸发过程中的功及所得结果的相对误差；（3）求（1）中变化的∆vap U m，∆vap H m。
解：(1) W=p∆vap V=101325⨯(1677-1.043)⨯10-3⨯0.018J=3057J；(2) W=p∆vap V≅pV g=nRT=1⨯8.314⨯373.15J=3102J，相对误差=(3102-3057)/3057=1.47%；(3) ∆vap H m=Q p=2257.8⨯0.018 kJ·mol-1=40.64kJ·mol-1，∆vap U m=∆vap H m- p∆vap V m =(40.64-3.057) kJ·mol-1=37.58kJ·mol-1。
3、1kg空气由25︒C经绝热膨胀降温至–55︒C。
设空气为理想气体，平均摩尔质量为0.029kg·mol–1，C V,m = 20.92 J·K–1·mol–1，求Q、W、∆U、∆H。
解：∆U=(W/M)C V,m∆T=[20.92⨯(-55-25)/0.029]J= -57.7kJ，∆H=(W/M)C p,m∆T=[(20.92+8.314)⨯(-55-25)/0.029]J = -80.6kJ，Q=0 ，W= -∆U=57.7kJ。
6、某理想气体热容比γ=1.31，经绝热可逆膨胀由1.01×105 Pa，3.0dm3，373 K 的初态降压到1.01×104 Pa，求（1）终态气体的体积与温度；（2）膨胀过程的体积功；（3）膨胀过程的∆U与∆H。
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 >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: ( )A. Q＝0, W ＝0, ?U ＝0B. Q＝0, W <0, ?U >0C. Q >0, W <0, ?U >0D. ?U ＝0, Q＝W??0?3）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＝0?4）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 <0?6）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。
第一章 热力学第一、二定律试题及答案
第一章 热力学第一定律一、选择题1．下述说法中，哪一种正确（ ）(A)热容C 不是状态函数； (B)热容C 与途径无关；(C)恒压热容C p 不是状态函数；(D)恒容热容C V 不是状态函数。
2．对于内能是体系状态的单值函数概念，错误理解是（ ）(A) 体系处于一定的状态，具有一定的内能；(B) 对应于某一状态，内能只能有一数值不能有两个以上的数值；(C) 状态发生变化，内能也一定跟着变化；(D) 对应于一个内能值，可以有多个状态。
3．某高压容器中盛有可能的气体是O 2 ,Ar, CO 2, NH 3中的一种，在298K 时由5dm3绝热可逆膨胀到6dm3，温度降低21K ，则容器中的气体（ ）(A) O 2 (B) Ar (C) CO 2 (D) NH 34．戊烷的标准摩尔燃烧焓为-3520kJ·mol -1，CO 2(g)和H 2O(l)标准摩尔生成焓分别为-395 kJ·mol -1和-286 kJ·mol -1，则戊烷的标准摩尔生成焓为（ ）(A) 2839 kJ·mol -1 (B) -2839 kJ·mol -1 (C) 171 kJ·mol -1 (D) -171 kJ·mol -15．已知反应)()(21)(222g O H g O g H =+的标准摩尔反应焓为)(T H m r θ∆，下列说法中不正确的是（ ）。
(A).)(T H m r θ∆是H 2O(g)的标准摩尔生成焓 (B). )(T H m r θ∆是H 2O(g)的标准摩尔燃烧焓 (C). )(T H m r θ∆是负值 (D). )(T H m r θ∆与反应的θm r U ∆数值相等 6．在指定的条件下与物质数量无关的一组物理量是（ ）(A) T , P, n (B) U m , C p, C V(C) ΔH, ΔU, Δξ (D) V m , ΔH f,m (B), ΔH c,m (B)7．实际气体的节流膨胀过程中，下列那一组的描述是正确的（ ）(A) Q=0 ΔH=0 ΔP< 0 ΔT≠0 (B) Q=0 ΔH<0 ΔP> 0 ΔT>0(C) Q>0 ΔH=0 ΔP< 0 ΔT<0 (D) Q<0 ΔH=0 ΔP< 0 ΔT≠08．已知反应 H 2(g) + 1/2O 2(g) →H 2O(l)的热效应为ΔH ，下面说法中不正确的是（ ）(A) ΔH 是H 2O(l)的生成热 (B) ΔH 是H 2(g)的燃烧热(C) ΔH 与反应 的ΔU 的数量不等 (D) ΔH 与ΔH θ数值相等9．为判断某气体能否液化，需考察在该条件下的（ ）(A) μJ-T > 0 (B) μJ-T < 0 (C) μJ-T = 0 (D) 不必考虑μJ-T 的数值10．某气体的状态方程为PV=RT+bP(b>0)，1mol 该气体经等温等压压缩后其内能变化为（ ）(A) ΔU>0 (B) ΔU <0 (C) ΔU =0 (D) 该过程本身不能实现11．均相纯物质在相同温度下C V > C P的情况是（）(A) (∂P/∂T)V<0 (B) (∂V/∂T)P<0(C) (∂P/∂V)T<0 (D) 不可能出现C V>C P12．理想气体从相同始态分别经绝热可逆膨胀和绝热不可逆膨胀到达相同的压力，则其终态的温度，体积和体系的焓变必定是（）(A) T可逆> T不可逆, V可逆> V不可逆, ΔH可逆>ΔH不可逆(B) T可逆< T不可逆, V可逆< V不可逆, ΔH可逆<ΔH不可逆(C) T可逆< T不可逆, V可逆> V不可逆, ΔH可逆<ΔH不可逆(D) T可逆< T不可逆, V可逆< V不可逆, ΔH可逆>ΔH不可逆13．1mol、373K、1atm下的水经下列两个不同过程达到373K、1atm下的水汽：(1)等温可逆蒸发，(2)真空蒸发。
第一章 热力学第一定律课后答案
解：由题意可知 p1v1 = p2v2 ,= v2 2=v1 2m3
因此有 p=2
p1
v=1 v2
0.2MPa × =1 2
0.1MPa
在可逆定温膨胀过程中，设某一时刻的压力为 p，则有
∫ ∫ w=
v2 pd=v
v1
v2 p1v1 d=v v v1
p1v1
lnபைடு நூலகம்
容器中气体的绝对压力为
p = pb − pv = 100658.4 − 79993.4 = 20665Pa
若以 mmHg 表示真空度，则
p 2= 0665Pa= 20665 mmHg 155mmHg 133.3224
则当气压计高度为 pb = 770mmHg 时，真空表的读数为
pv′ = pb − p = 770mmHg −155mmHg = 615mmHg
1-12 水在 101235Pa，100℃下定压汽化，比体积由 0.001m3/kg 增加到 1.763m3/kg，若汽化 潜能为 2250kJ/kg。已知定压汽化过程汽化潜热即为焓差，试求 1kg水在定压汽化过程中的热 力学能变化量。 解：由于水在定压汽化过程中温度保持不变，由焓的定义式可知
∆h = h2 − h1 = (u2 + pv2 ) − (u1 + pv1 ) = ∆u + p (v2 − v1 ) = γ
1-3 用斜管压力计测量锅炉烟道气的真空度，管子倾斜角 α= 30° ，压力计使用密度 ρ = 0.8g/cm3 的煤油，斜管中液柱长 l = 200mm ，当地大气压力 pb = 745mmHg 。求烟
气的真空度（ mmHg ）及绝对压力。
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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，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：（）。
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：（）。
第一章热力学第一定律答案
第一章热力学第一定律答案第一章热力学练习题参考答案一、判断题解答：1．错。
对实际气体不适应。
2．错。
数量不同，温度可能不同。
3．错。
没有与环境交换能量，无热可言；天气预报的“热”不是热力学概念，它是指温度，天气很热，指气温很高。
4．错。
恒压（等压）过程是体系压力不变并与外压相等，恒外压过程是指外压不变化，体系压力并不一定与外压相等。
5．错。
一般吸收的热大于功的绝对值，多出部分增加分子势能（内能）。
6．错。
例如理想气体绝热压缩，升温但不吸热；理想气体恒温膨胀，温度不变但吸热。
7．第一句话对，第二句话错，如理想气体的等温过程ΔU = 0，ΔH = 0，U 、H 不变。
8．错，两个独立变数可确定系统的状态只对组成一定的均相组成不变系统才成立。
9．错，理想气体U = f (T )，U 与T 不是独立的。
描述一定量理想气体要两个独立变量。
10．第一个结论正确，第二个结论错，因Q+W ＝ΔU ，与途径无关。
11．错，Q V 、Q p 是过程变化的量、不是由状态决定的量，该式仅是数值相关而已。
在一定条件下，可以利用ΔU ，ΔH 来计算Q V 、Q p ，但不能改变其本性。
12．错，(1)未说明该过程的非体积功W '是否为零；(2)若W ' = 0，该过程的热也只等于系统的焓变，而不是体系的焓。
13．对。
因为理想气体热力学能、焓是温度的单值函数。
14．错，这是水的相变过程，不是理想气体的单纯状态变化，ΔU > 0。
15．错，该过程的p 环= 0，不是恒压过程，也不是可逆相变，吸的热，增加体系的热力学能。
吸的热少于30.87 kJ 。
16．错，在25℃到120℃中间，水发生相变，不能直接计算。
17．错，H = f (T ,p )只对组成不变的均相封闭系统成立，该题有相变。
18．错，Δ(pV )是状态函数的增量，与途径无关，不一定等于功。
19．错，环境并没有复原，卡诺循环不是原途径逆向返回的。
热力学第一定律答案参考资料
第一章热力学第一定律习题参考答案选择题1.［答］(B)2.［答］(A)因为整个刚性绝热容器为体系，与环境无功和热的传递。
3.［答(D)4.［答］(B)5.［答］(A )6.［答］(c)7.［答］(B)8.［劄(B) 9.［答］(D) 10.［答］(D) 11.［答］(B) 12.［答］(B)13.［劄(C) 14.［答］(C) 15.［答］(B) 16.［答］(D)17.［劄(D) △ U=Cv △ T=(3/2)R{(P 仃1/P 2)-T 1 18.［答］(B)19.［劄(D)20.［答］(C) 21.［答］(A ) 填空题1. ［答］一定大于(因为H = U + PV); 一定大于；因为△ H = △ U + ( △ n)RT,而△ n为正。
2. ［答］△ U = 0 △ H = 03. ［答］波义耳(Boyle's) 零4. ［答］(A ) = (b) = (c) > (d) >5. ［答］0 ； P2V2- P 1V16. ［答］Q v- Q p= △ nRT = -4988 J7. ［答］△ r H m = Q p= Q v+ △ nRT_1△ c H m = (1/2) △ r H= -285.7 kJ.mol8. ［答］△ r U m= -4816 kJ.mol -1△ r H m = -4826 kJ.mol -19. ［答］△ G= ( E C P,B) (生成物)- (E C P,B) (反应物)10. ［答］改变分子的能级；改变在分子能级上分布的分子数三.问答题:1. ［答］只能看作绝热体系2. ［答］前句不对。
(例：绝热膨胀，温度有变化但不吸热)后句也不对。
(例：相变过程，温度可以不变，但有热量变化)3. ［答］错。
因为：(1) Q V为恒容条件下传递的能量，总是与过程伴随着的物理量。
(2) 当存在非体积功时，△ U = Q V- W f，△ U K Q V4. ［答］不会沸腾。
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§1第一章热力学第一定律作业题目与习题答案2. 已知373.15K，101.325kPa下1kgH2O(l)的体积为1.043dm3，1kg水蒸气的体积为1677dm3，水蒸发为水蒸气过程的蒸发热为2257.8 kJ·kg–1。
此时若1mol 液体水完全蒸发为水蒸气，试求（1）蒸发过程中体系对环境所做的功；（2）假定液体水的体积忽略不计，蒸气可视为理想气体，求蒸发过程中的功及所得结果的相对误差；（3）求（1）中变化的∆vap U m，∆vap H m。
解：(1) W=p∆vap V=101325⨯(1677-1.043)⨯10-3⨯0.018J=3057J；(2) W=p∆vap V≅pV g=nRT=1⨯8.314⨯373.15J=3102J，相对误差=(3102-3057)/3057=1.47%；(3) ∆vap H m=Q p=2257.8⨯0.018 kJ·mol-1=40.64kJ·mol-1，∆vap U m=∆vap H m- p∆vap V m =(40.64-3.057) kJ·mol-1=37.58kJ·mol-1。
3、1kg空气由25︒C经绝热膨胀降温至–55︒C。
设空气为理想气体，平均摩尔质量为0.029kg·mol–1，C V,m = 20.92 J·K–1·mol–1，求Q、W、∆U、∆H。
解：∆U=(W/M)C V,m∆T=[20.92⨯(-55-25)/0.029]J= -57.7kJ，∆H=(W/M)C p,m∆T=[(20.92+8.314)⨯(-55-25)/0.029]J = -80.6kJ，Q=0 ，W= -∆U=57.7kJ。
6、某理想气体热容比γ=1.31，经绝热可逆膨胀由1.01×105 Pa，3.0dm3，373 K 的初态降压到1.01×104 Pa，求（1）终态气体的体积与温度；（2）膨胀过程的体积功；（3）膨胀过程的∆U与∆H。
解：（1）由p1V1γ=p2V2γ可解得V2=17.40dm3；由P1V1/T1=p2V2/T2可解得T2=216.3K。
（2）因为C p-C V=nR，所以γ-1=nR/C V，即C V=nR/(γ-1)，所以W= -∆U= -C V∆T= -nR(T2-T1)/(γ-1)=(p1V1-p2V2)/(γ-1)=4.11⨯102J （3）∆U= -411J，∆H=C p∆T=γ C V∆T=γ∆U= -538J。
7、1mol 单原子理想气体从2×101.325kPa ，11.2dm 3的初态经pT =常量的可逆过程压缩到压力为4×101.325kPa 的终态。
求 （1）终态的体积与温度； （2）过程的∆U 与∆H ； （3）体系所做的功。
解：（1）由p 1V 1=nRT 1，可解得初态温度T 1=273K ；由p 1T 1=p 2T 2，可解得终态温度T 2=136.5K ；由p 2V 2/T 2=p 1V 1/T 1，可计算出终态体积V 2=2.8dm 3；（2）∆U =(3/2)nR (T 2-T 1)=[1.5⨯1⨯8.314⨯(136.5-273)]J= -1702.3J∆H =(5/2)nR (T 2-T 1)=[2.5⨯1⨯8.314⨯(136.5-273)]J= -2837.1J（3）因为Tp =C （常数），所以V =nRT /p =CnRp -2，即d V = -2CnRp -3d p ，故22221111121d 2d 2()2()2270J W p V CnR p p CnR p p nR T T ---==-=-=-=-⎰⎰。
11、当致冷机以环境为冷源时称为热泵。
某动力-热泵联合体中热泵工作于100︒C 和20︒C （环境温度）之间，热机工作于1000︒C 和20︒C 之间，假如热泵，热机都是可逆的，在1000︒C 下每供给联合体1kJ 热量所产生的加工工艺热量（即100︒C 下联合体提供给的热量）是多少？ 解： 热机：H 0HH T T W Q T -==η， W =ηQ H （Q H 是热机从高温热源吸收的热量）；热泵：0L 00Q T W T T ==-β； Q 0=βW （Q 0是热泵从环境吸收的热量）；当Q H =1 kJ 时，热泵供给的热量即加工工艺热量，其值为：Q L =Q 0+W =(β+1)W =(β+1) η Q H=0H 0H 0L H H L 0H L 0H 1T T T T T TQ Q T T T T T T --+=--⎛⎫⋅ ⎪⎝⎭=373.159801kJ 3.59kJ 801273.15⨯⨯=本题也可以用第二定律直接求解。
令Q 0是热泵从环境吸收的热，Q 0'是热机向环境放出的热，Q x =Q 0-Q 0'是联合体自环境吸收的总热，经可逆循环过程，联合体做功W =Q H -Q L +Q x =0，且∆S 孤立=∆S 高温热源+∆S 低温热源+∆S 环境=H L HL0x Q Q Q T T T -+-=，其中Q H =1kJ ，T H 、T L 、T 0均为已知，将以上两式联立消去Q x ，可解出Q L =3.59kJ 。
14、利用改变偏导条件公式：()()()()w z y w x x x z y y z y∂∂∂∂=+∂∂∂∂ 导出（1）()[()]()p V V p U p V C T p TTT∂∂∂=+-∂∂∂（2）()[()]()Vp p V H V p C T V TT T∂∂∂=--∂∂∂ 解：(1) V p VT p V pU U U V p V C T p T T V T T T ∂∂∂∂∂∂=+=+-∂∂∂∂∂∂⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎣⎦ (2) p V p V p V T H H H p V p C V T T T p T T T ∂∂∂∂∂∂=+=+-∂∂∂∂∂∂⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎢⎥ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎣⎦18、在101325 Pa 下把极小的一块冰投入100g ，–5︒C 的过冷水中，结果有一定数量的水凝结为冰，而温度变为0︒C ，由于结冰过程很快，过程可视为绝热的。
已知冰的熔化焓为333.5 J·g –1, 水的平均比热容为4.230 J·K –1·g –1，求析出冰的质量。
解：该过程恒压绝热，∆H =0，令有x g 冰析出，并设计如下过程：(1)(2)(1)(2)22225C 0C 0C100gH O(l)100gH O(l)gH O(s)+(100)gH O(l)HHx -x ∆∆-−−−→−−−→其中（1）为恒压变温过程，（2）为恒温恒压可逆相变，于是有∆H =∆H (1)+∆H (2)=[100⨯4.230⨯(5-0)+(-333.5)x ]J =0 J ，解出 x =6.432，即有6.342g 冰析出。
20、根据下列热化学反应方程式求25︒C AgCl(s)的∆f H Ө m（1）Ag 2O(s) + 2HCl(g) = 2AgCl(s) + H 2O(l)，∆r H Ө m (298.15K) = –324.72 kJ·mol –1 （2）2Ag(s) +12O 2(g) = Ag 2O(s)， ∆r H Ө m (298.15K) = –30.59 kJ·mol –1 （3）12H 2(g) +12Cl 2(g) = HCl(g)， ∆r H Ө m (298.15K) = –92.30 kJ·mol –1 （4）H 2(g) +12O 2(g) = H 2O(l)， ∆r H Ө m (298.15K) = –285.85 kJ·mol –1解：反应Ag(s)+(1/2)Cl 2(g)=AgCl(s)可用已知反应的线性组合(1/2)[(1)+(2)-(4)]+(3)表示，所以25 ︒C时∆f H∃m[AgCl(s)]=(1/2)[∆r H∃m,(1)+∆r H∃m,(2)-∆r H∃m,(4)]+∆r H∃m,(3)= -127.03kJ·mol-121、21. 根据下列数据计算C3H8(g)的f m H∆θ(298.15K)。
∆c HӨm(C3H8, g, 298.15K) = –2220 kJ·mol–1，∆f HӨm(H2O, l , 298.15K) = –285.9 kJ·mol–1∆f HӨm(CO2, g , 298.15K) = –393.5 kJ·mol–1解：C3H8(g)的生成反应为：3C(石墨)+4H2(g)=C3H8(g)，所以298.15K时∆f H∃m[C3H8(g)]=3∆c H∃m[C(石墨)]+4∆c H∃m[H2(g)]-∆c H∃m[C3H8(g)]=3∆f H∃m[CO2(g)]+4∆f H∃m[H2O(l)]-∆c H∃m[C3H8(g)]= -104.1 kJ·mol-1。
24、计算以下反应的∆r HӨm(383.15K)，CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(g)已知下述各物质的∆f HӨm(298.15K)及平均Cp,ӨmCp,Өm /J·K–1·mol–1∆f HӨm /kJ·mol–1CH4(g) 38.40 –76.0CO2(g) 38.40 –393.5H2O(g) 33.90 –241.5O2(g) 29.70 0解：反应：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)，298.15K时∆r H∃m,298.15K=2∆f H∃m[H2O(g)]+∆f H∃m[CO2(g)]-∆f H∃m[CH4(g)]= -800.5 kJ·mol-1∆r C p∃m=2C p∃m[H2O(g)]+C p∃m[CO2(g)]-C p∃m[CH4(g)]-2C p∃m[O2(g)]=8.4 J·K-1·mol-1由基尔霍夫公式：∆r H∃m,383.15K=∆r H∃m,298.15K+∆r C p∃m(383.15-298.15)K= -799.8 kJ·mol-1。