第二章热力学第一定律练习题及答案

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1、热力学第一定律练习题、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101.325kPa、100C下有Imol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，贝UQ和 W的值一般不同，Q + W的值一般也不相同。6. 因Q = H, Q = U,所以Q与Q都是状态函数。7体积是广度性质的状态函数；在有过剩Na

2、Cl(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101.325kPa下，1mol I00 C的水恒温蒸发为100C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 U= 0 o10. 一个系统经历了一个无限小的过程，贝此过程是可逆过程。11. 1mol 水在 I01.325kPa 下由 25C升温至 120C，其 H=刀 G,mdT。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dT = 0，dp = 0，故可得 H= 0 o

3、13 .因 Q = H, Q = U,所以 Q - Q = H - U = ( pV) = - W14. 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，贝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0C、200kPa的始态反抗恒定外压(P环=100kPa) 绝热膨胀达平衡，贝末态温度不变。当系统向环境传热 (Q 0 ；(B) W= 0 ；(C) W 0 , W 0 , ?U 0 ；(D) Q 0 , ?U(C) Q= 0 , W= 0 , ?U = 0 ；7 .

4、对于圭寸闭体系来说，当过程的始态与终态确定后，下列各项中哪一个无确 定值：(A) Q ；(B)Q+ W ；(C) W(当 Q= 0 时)；(D) Q(当 W= 0 时)。8. 下述说法中，哪一种不正确：(A) 焓是体系能与环境进行交换的能量;(B) 焓是人为定义的一种具有能量量纲的热力学量;(C) 焓是体系状态函数；(D) 焓只有在某些特定条件下，才与体系吸热相等。9. 在等压下，进行一个反应d E - C,若?rHm 0，则该反应一定是:(A)吸热反应;(B)放热反应;(C)温度升高;(D)无法确定。10. 一定量的单原子理想气体，从 A态变化到B态，变化过程不知道，但若A态与B态两点的压强

5、、体积和温度都已确定，那就可以求出:(A)气体膨胀所做的功；(B) 气体内能的变化；(C) 气体分子的质量;11 .某高压容器中盛有的气体可能是 Q、(D)热容的大小Ar、CQ NH中一种，在298K时由5dm绝热可逆膨胀到6dm，温度降低21K,贝恪器中的气体是:(A)02 ;(B) CO;12. 下述说法中，哪一种正确：(C) NH ;(D) Ar。(A)热容C不是状态函数；(C)恒压热容Cp不是状态函数;(B)(D)热容C与途径无关； 恒容热容CV不是状态函13.热力学第一定律仅适用于什么途径:(A)同一过程的任何途径;(C)同一过程的不可逆途径；(B)(D)同一过程的可逆途径；不同过程

6、的任何途径。14.如图所示，Q BC = a (J)、W b-c =(J)、Q-a = c (J)，那么 Wc等于多少:C#BV12fe(A)a - b + c ；(C) a + b - c ；(B) -(a + b + c)；(D) a + b + c o15. 如图所示，理想气体由状态1变化到状态2,则该过程的：(A)T2 Ti，W 0，QTi，W 0，Q 0；(C)T2 0，QTi，W 0，Q 0 o16. 非理想气体的节流膨胀过程中，下列哪一种描述是正确的：(A) Q= 0，?H = 0，?p 0 ;(B) Q= 0，?H 0，?p 0，?H = 0，?p 0 ;(D) Q 0，?H=

7、 0，?p 0 o为:17 .某气体的状态方程服从p(Vm- b) = RT,其中b为常数，则1.反应C(石墨)+ ?Q CQ(g)，?H(298K) 0，若将此反应放于一个恒容绝热容器中进行，则体系：(A)?T 0，?U 0，?H 0 ， ?U=0 ，?H 0 ；(C) ?T 0，?U 0，?H0 ；(D)?T 0，?U=0，?H = 0 o(C)等于零；19 .已知反应B A，B的与它们的关系是:C的等压反应热分别为(B) 小于零；(A) 大于零；?H与？H,那么A C(D) 不能确定。=?IH +?H ；(B)?Hb =?H -?H ；=-?H ；(D)?Hb =2 ?H -?H2 o(

8、A)(C)20.下列各式中，不能称为基尔霍夫定律公式的是:(A) ?rHm(T2)= ?rHe)+ / ?rCp；(B)?rUe)= ?艸)+ / ?rCv ;(C)(?H/?T)p = Cp ；(D) ( ?rHm/?T)p = ?rCp。21. 计算“反应热效应”时，为了简化运算，常假定反应热效应与温度无关， 其实质是：(A)状态函数之值与历史无关 ；(B)物质的热容与状态无关 ；(C)物质的热容与温度无关；(D)反应前后体系的热容不变22. 如图某循环过程：APB是绝热不可逆过程；BC是绝热可逆过程；CA是恒温可逆过程，问在3A过程中体系与环境交换的热(A)Qc-a 0 ；(C) Qc-

9、a = 0 ；(B) Qc-a 0 ；(D)不能确定Q-A：三、填空题1 .反应C(石墨)+ O 2(g) - CO (g)的热效应为？rH?m,问此值为：。2. 范德华气体绝热向真空膨胀后，气体的温度将 。3. 种实际气体，其状态为 pVm = RT+ a p( a 0)，该气体经节流膨胀后温度。4. 1 mol H 2(为理想气体)由始态298K、p 被纶以叩卫耳圧缩5dm，那么终态温度T2与内能变化？U分别是O5. n mol理想气体由同一始态出发，分别经(1)等温可逆；(2)绝热可逆两个过程压缩到达相同压力的终态，以 Hi和H2分别表示(1)和(2)过程终态的焓值，则 H与H的关系为o

10、6. 如图，A-B和A-C均为理想气体变化过程，若B、C在同一条绝热线上，那么？UAb与？UAc的关系是7. 理想气体从同一始态(P1, V1, T1)出发，分别经恒温可逆压缩(T)、绝热可逆压缩(i )到终态体积为V2时，环境对体系所做功的绝对值比较为： O8. 如图，将CuSO水溶液置于绝热箱中，插入两个铜电蓄电池极，以蓄电池为电源进行电解，可以看作封闭体系的是四、计算与证明1、1 mol水蒸气(0, g)在100C，101.325kPa下全部凝结成液态水。求过程的功。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Qa=2.078kJ, Wa=- 4.157kJ;而途径 b 的

11、 Qb=-0.692kJ。求 Wb。3、始态为25C, 200kPa的5mol某理想气体，经a, b两不同途径到达相同的末 态。途径a先经绝热膨胀到28.57C, 100kPa,步骤的功Wa= 5.57kJ;再恒容 加热到压力200kPa的末态，步骤的热Qa=25.42kJ。途径b为恒压加热过程。求 途径b的Wb及Qbo3CV m = R4、 某理想气体 ，2 。今有该气体5mol在恒容下温度升高50C。求过程的W, Q,A U和厶HoCv m = 5 R5、 某理想气体 ,2 。今有该气体5mol在恒压下温度降低50E。求过程的W, Q,A U和厶Ho& 2mol某理想气体的Cp = 7R/

12、2。由始态100kPa, 50dm3,先恒容加热使压力升 至200kPa,再恒压冷却使体积缩小至 25dm3o求整个过程的 W, Q, U和厶H。7、4mol某理想气体，Cp,m = 5R/2。由始态100kPa, 100dm3，先恒压加热使体 积增大到150dm3，再恒容加热使体积增大到150kPa。求过程的 W, Q,A U和 Ho8、已知 C02(g)的 Cp,m = 26.75+42.258X 10-3(T/K)-14.25 X 10-6(T/K)2 J.mol-1.K-1 求：(1) 300K 至于 800K 间 CO2(g)的 Cp,m；(2) 1kg常压下的CO2(g)从 300

13、K恒压加热到800K时所需的Qo9、单原子理想气体A与双原子理想气体B的混合物共5 mol，摩尔分数yB=0.4, 始态温度T1=400K，压力p1=200kPa=今该混合气体绝热反抗恒外压 p=100kPa 膨胀到平衡态。求末态温度 T2及过程的W, U和厶H o10、 在一带活塞的绝热容器中有一绝热隔板，隔板的两侧分别为 2mol, 0C的单 原子理想气体A及5mol ,100C的双原子理想气体B，两气体的压力均为100kPa。 活塞外的压力维持100kPa不变。今将容器内的绝热隔板撤去，使两种气体混合达 到平衡态。求末态的温度 T及过程的W, U o11、某双原子理想气体1mol从始态3

14、50K, 200kPa经过如下四个不同过程达到 各自的平衡态，求各过程的功 W o(1)恒温可逆膨胀到50kPa；(2) 恒温反抗50kPa恒外压不可逆膨胀；(3) 绝热可逆膨胀到50kPa；(4) 绝热反抗50kPa恒外压不可逆膨胀；12、5mol双原子理想气体从始态300K,200kPa,先恒温可逆膨胀到压力为50 kPa, 再绝热可逆压缩到末态压力 200kPa求末态温度T及整个过程的Q, W, U 和厶H。13、已知水(H2O, 1)在100C的饱和蒸气压 ps=101.325kPa,在此温度、压力下水的摩尔蒸发焓vapHm =40.668kj . mol-1o 求在 100C, 10

15、1.325kPa下使 1kg水蒸气全部凝结成液体水时的Q, W, U ,Ho设水蒸气适用理想气体状态方程式。14、 100kPa下，冰(H2O, s)的熔点为 0Co在此条件下冰的摩尔熔化焓人欣日“ =6.012和.mol-1。已知在一100C范围内过冷水(H2O, 1 )和冰的摩 尔定压热容分别为 Cp,m ( H20, 1) =76.28J mol1 K 1 和 Cp,m ( H2O, s) =37.20J - mol-1 K-1o求在常压及10C下过冷水结冰的摩尔凝固焓。15、 已知水(H2O, 1 )在100C的摩尔蒸发焓 vaPHm = 40.668和 mol-1o水和 水蒸气在25

16、100 C间的平均摩尔定压热容分别为Cp,m ( H2O , 1 ) =75.75J - mol-1 K-1 和 Cp,m (H2O, g) =33.76J - mol-1 K-1。求在 25C 时水的 摩尔蒸发焓。16、 应用物理化学手册中有关物质的热化学数据，计算25C时反应2CH3OH 1 O2 = HCOOCH3 1 2H2O 1的标准摩尔反应焓，要求：(1) 应用25C的标准摩尔生成焓数据；SH： HCOOCHs，1八379.07kj -mol-1o(2) 应用25C的标准摩尔生成焓数据。017、已知25C甲酸甲酯(HCOOCH3,1)的标准摩尔燃烧焓:cHm为-979.5kJ -

17、mol-1, 甲酸(HCOOH,1)、甲醇(CH3OH , I)、水(H2O,1)及二氧化碳(CO2,g)的标准 摩尔生成焓 fHm分别为424.72kJ -mol-1, 238.66kJ -mol-1, 285.83kJ-mol-1及393.509kJ mol-1。应用这些数据求25C时下列反应的标准摩尔反应焓HCOOH 1 CH3OH 1 = HCOOCH3 1 H2O 118、已知 CH3COOH(g) , CH4(g)和 CO2(g)的平均摩尔定压热容 Cp，m分别为 52.3J - mol-1 K-1，37.7J - mol-1 K-1 和 31.4J- mol-1 K-1。试由物理化学手册中三化合物的标准摩尔生成焓计算 1000K时下列反应的:r H m。CH3COOH g 二 CH4 g CO2 g19、 对于化学反应CH4 g HOg ACOg 3H? g应用物理化学手册中4种物质在25C时标准摩尔生成焓数据及摩尔定压热容与 温度的函数关系：(1) 将rHm(T)表示成温度的函数关系式；(2) 求该反应在1000K时的：rHm。20. 求证：对理想气体 Cp,m -Cv, m = R