物理化學(xué)：練習(xí)思考－熱力學(xué)第一定律

1、第一章熱力學(xué)第一定律首 頁難題解析學(xué)生自測題學(xué)生自測答案難題解析 TOP 例 1-1某會場開會有1000人參加，若每人平均每小時(shí)向周圍散發(fā)出400kJ的熱量。試求：(1) 如果以禮堂中空氣和椅子等為系統(tǒng)，則在開會時(shí)的30分鐘內(nèi)系統(tǒng)的熱力學(xué)能增加了多少？(2) 如果以禮堂中的空氣、人和其他所有的東西為系統(tǒng)，則其熱力學(xué)能的增加又為多少？解：(1)開會30分鐘時(shí)產(chǎn)生的熱量為：此為恒容系統(tǒng)，故根據(jù)熱力學(xué)第一定律：(2) 因?yàn)榇藶楣铝⑾到y(tǒng)，所以：例 1-2mol單原子理想氣體在298K時(shí)，分別按下列三種方式從15.00dm3膨脹到40.00 dm3：（1）自由膨脹；（2）恒溫可逆膨脹；（3）恒溫對抗10

2、0kPa外壓下膨脹。求上述三種過程的Q、W、U和H。解：（1）自由膨脹過程，因?yàn)槔硐霘怏w的熱力學(xué)能和焓都只是溫度的函數(shù)，而理想氣體自由膨脹過程溫度不變，所以：U=H=f(T)0（2）因?yàn)槔硐霘怏w等溫過程，所以：U=H=0（3）同理，U=H=0 例 1-3具有無摩擦活塞的絕熱氣缸內(nèi)有5mol雙原子理想氣體，壓力為1013.25kPa，溫度為298.2K。（1）若該氣體絕熱可逆膨脹至101.325kPa，計(jì)算系統(tǒng)所做的功。（2）若外壓從1013.25kPa驟減至101.325kPa，系統(tǒng)膨脹所做的功為多少？解：（1），K絕熱，（2）對抗恒定外壓101.325kPa絕熱膨脹， 學(xué)生自測題 TOP 一

3、、填空題 1、系統(tǒng)的性質(zhì)分為_和_。2、在一個(gè)絕熱箱內(nèi)裝有濃H2SO4和水，開始時(shí)中間用隔膜分開，然后弄破隔膜，使?jié)釮2SO4和水混合。若以濃H2SO4和水為系統(tǒng)，則W_0，Q_0，_0。3、一理想氣體反抗外壓100kPa作等溫膨脹，則W_0 ，_0 。4、系統(tǒng)在等容條件下從環(huán)境中吸收熱量全部用來增加系統(tǒng)的_。5、在273.15K和101.325kPa大氣壓力下，將1mol固態(tài)冰融化為水，則其W_0，Q_0，_0，_0二、選擇題1、下列敘述中不屬于狀態(tài)函數(shù)特征的是A 系統(tǒng)變化時(shí)，狀態(tài)函數(shù)的改變值只由系統(tǒng)的始、終態(tài)決定B 系統(tǒng)狀態(tài)確定后，狀態(tài)函數(shù)的值也確定C 狀態(tài)函數(shù)均有加和性D 經(jīng)循環(huán)過程，狀

4、態(tài)函數(shù)的值不變2、某一化學(xué)反應(yīng)，在恒壓的條件下,放出的熱量為250kJ, 值應(yīng)該是A B C D 不能確定3、理想氣體向真空膨脹，其體積從V1增大到V2，則體系做功為A W=0B W0C WCv,mB Cp,m Cv,mC Cp,mCv,mD 兩者之間無一定的關(guān)系三、判斷題1、狀態(tài)函數(shù)改變后，狀態(tài)一定改變；2、一個(gè)絕熱的剛性容器一定是個(gè)孤立系統(tǒng)； 3、孤立系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生的一切變化過程，其必定為零；4、一定量的理想氣體反抗一大氣壓作絕熱膨脹，則；5、理想氣體絕熱變化過程中，所以；6、化學(xué)中的可逆過程就是熱力學(xué)中的可逆過程。四、問答題1、一隔板將一剛性絕熱容器分為左右兩側(cè)，左室氣體的壓力大于右室氣體的

5、壓力?，F(xiàn)將隔板抽去，左、右氣體的壓力達(dá)到平衡。若以全部氣體作為系統(tǒng)，則、Q、W為正？為負(fù)？或?yàn)榱悖?、可逆過程有何特點(diǎn)？3、如果在孤立系統(tǒng)中發(fā)生一個(gè)變化過程，及是否一定為零？4、夏天為了降溫，采取將室內(nèi)電冰箱門打開，接通電源并緊閉門窗（設(shè)墻壁門窗均不傳熱）。該方法能否使室內(nèi)溫度下降？為什么？5、分別判斷下列各過程中的Q、W、U和H為正、為負(fù)還是為零?(1)理想氣體自由膨脹；(2)理想氣體恒溫可逆膨脹；(3)理想氣體節(jié)流膨脹；(4)理想氣體絕熱、反抗恒外壓膨脹；(5)水蒸氣通過蒸汽機(jī)對外做出一定量的功之后恢復(fù)原態(tài)，以水蒸氣為系統(tǒng)；(6)水(101325Pa，273.15K) 冰(101325Pa

6、，273.15K)；學(xué)生自測答案 TOP一、填空題答案1、強(qiáng)度性質(zhì)，廣度性質(zhì) 2、，3、，二、選擇題答案1、D2、A3、B4、C5、A三、判斷題答案1、對2、錯(cuò)3、對4、錯(cuò)5、錯(cuò)6、錯(cuò)。四、問答題答案1、答：以全部氣體為系統(tǒng)，經(jīng)過所指定的過程，系統(tǒng)既沒有對外作功，也無熱傳遞。所以W、Q和均為零。2、答：可逆過程有三個(gè)特點(diǎn)：(1) 系統(tǒng)從始態(tài)到終態(tài)，過程是以無限接近平衡狀態(tài)下進(jìn)行的；(2)循與過程原來途徑相反方向進(jìn)行，系統(tǒng)與環(huán)境完全恢復(fù)原來狀態(tài)；(3)在可逆過程中，系統(tǒng)做最大功。3、答：孤立系統(tǒng)的熱力學(xué)能不可能變化，故一定為零。但有無焓的變化，要具體計(jì)算：，故孤立系統(tǒng)中只要有壓力變化，就有焓變。4、答：不能。該情況相當(dāng)于一個(gè)絕熱系統(tǒng)中作電功，電機(jī)發(fā)熱只能使室溫升高。5、答：（1）因?yàn)閜e=0，所以W=0；又因?yàn)镼 =0，所以。（2）因?yàn)槔硐霘怏w恒溫可逆膨脹，所以，而