熱力學第一定律復習題(13,10)

1、第二章熱力學第一定律熱(Q)：系統(tǒng)與環(huán)境間由于溫差而交換的能量。是物質(zhì)分子無序運動的結(jié)果。是過程量。功(W)：除熱以外的、在系統(tǒng)與環(huán)境間交換的所有其它形式的能量。是物質(zhì)分子有序運動的結(jié)果，是過程量。熱力學能 (U)：又稱為內(nèi)能，是系統(tǒng)內(nèi)部能量的總和。是狀態(tài)函數(shù)，且為廣度量，但絕對值不知道。熱力學第一定律數(shù)學表達式：U=Q+W，在封閉系統(tǒng)、W =0、恒容條件下，U=QV 。焓函數(shù)(H)： HU+pV, 是狀態(tài)函數(shù)，且為廣度量，但絕對值不知道。在封閉系統(tǒng)、W =0、恒壓條件下，H=Qp 。熱力學第一定律及焓函數(shù)系統(tǒng)狀態(tài)變化時，計算系統(tǒng)與環(huán)境間交換的能量狀態(tài)變化及過程溶解及混合化學變化相變化單純的p

2、TV變化恒容過程(V始=V終)恒溫過程(T始=T終=T環(huán)) 恒壓過程(p始=p終=p環(huán))絕熱過程(Q = 0)節(jié)流過程(H = 0，Q0)系統(tǒng)及狀態(tài)環(huán)境：在系統(tǒng)以外與系統(tǒng)密切相關(guān)部分系統(tǒng)：隔離系統(tǒng)；封閉系統(tǒng)；敞開系統(tǒng)狀態(tài)及狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)：系統(tǒng)的所有物理性質(zhì)和化學性質(zhì)的綜合體現(xiàn)類型：廣度量；強度量特性：改變值只與始、末態(tài)有關(guān)而與具體途徑無關(guān)；不同狀態(tài)間的改變值具有加和性。 即殊途同歸， 值變相等；周而復始， 其值不變。狀態(tài)函數(shù)(熱力學性質(zhì))熱力學平衡：熱平衡；力學平衡；相平衡；化學平衡溶解焓及混合焓：標準摩爾溶解焓、稀釋焓、混合焓的定義及計算。系統(tǒng)與環(huán)境間交換能量的計算(封閉系統(tǒng)，W =0)簡單的

3、pTV變化理想氣體(IG)系統(tǒng)：理想氣體恒溫過程焦爾實驗：(1)結(jié)論：(U/V)T=0; (2)推論：UIG=f (T); HIG=g (T)U=H=0; W=-Q = (可逆)恒容過程：W=0；QV=U= 絕熱過程：Q=0；U= W不可逆（恒外壓）：nCV,m(T2-T1)=-p2(V2-V1)可逆： Qp=H=W=-p外(V2-V1)；U=H-pV (常壓下，凝聚相：W0；UH)恒壓過程：節(jié)流膨脹：Q=0；H=0；mJ-T=(dT/dp)H =0 T不變(例如理想氣體)0 致冷相變化U=HpVQp=H; W=-pV0，UH (常壓下凝聚態(tài)間相變化)=-nRT (氣相視為IG)相變焓與溫度關(guān)

4、系：化學變化摩爾反應焓的定義：rHm=rH/x恒壓反應熱與恒容反應熱的關(guān)系：Qp=QV+B(g)RT標準摩爾反應焓的計算：反應進度定義、標準摩爾生成焓和標準摩爾燃燒焓的定義?；；舴蚬剑?. 當理想氣體沖入一真空絕熱容器后，其溫度將 (a) 升高 (b) 降低(c) 不變 (d) 難以確定 (答案)c (U=Q+W, p外=0 , W=0 ,又絕熱 ，所以U)因為是真空故不做功，又因為是絕熱故無熱交換，故U0。溫度不變。2. 當熱力學第一定律寫成dU = Q pdV時，它適用于(a). 理想氣體的可逆過程 (b). 封閉體系的任一過程(c). 封閉體系只做體積功過程 (d). 封閉體系的定壓

5、過程 (答案)c (W=W體+W非，當W非=0時，W體= -pdV)3對熱力學可逆過程，下列說法中正確的是 (a) 過程進行的速度無限慢 (b) 沒有功的損失 (c) 系統(tǒng)和環(huán)境可同時復原 (d) 不需環(huán)境做功（答案)c可逆過程：體系經(jīng)過某一過程從狀態(tài)（1）變到狀態(tài)（2）之后，如果能夠使體系和環(huán)境都恢復到原來的狀態(tài)而未留下任何永久性的變化，則該過程稱為熱力學可逆過程。否則為不可逆過程特征：狀態(tài)變化時推動力與阻力相差無限小，體系與環(huán)境始終無限接近于平衡態(tài)；過程中的任何一個中間態(tài)都可以從正、逆兩個方向到達；體系變化一個循環(huán)后，體系和環(huán)境均恢復原態(tài)，變化過程中無任何耗散效應；等溫可逆過程中，體系對環(huán)

6、境作最大功，環(huán)境對體系作最小功。在可逆過程中，由于狀態(tài)變化時推動力與阻力相差無限小，所以完成過程所需的時間為無限長。4對于封閉體系來說，當過程的始態(tài)與終態(tài)確定后，下列各項中哪一個無確定值(a) Q (b) Q + W (c) W (當Q = 0時) (d) Q (當W = 0時) (答案)a (U=Q+W)5對于孤立體系中發(fā)生的實際過程，下列關(guān)系中不正確的是 (a) W = 0 (b) Q = 0 (c) U= 0 (d) H = 0 (答案)d (孤立體系？ U=Q+W)6對于內(nèi)能是體系狀態(tài)的單值函數(shù)概念，錯誤理解是(a) 體系處于一定的狀態(tài)，具有一定的內(nèi)能(b) 對應于某一狀態(tài)，內(nèi)能只能有

7、一數(shù)值不能有兩個以上的數(shù)值(c) 狀態(tài)發(fā)生變化，內(nèi)能也一定跟著變化 (d) 對應于一個內(nèi)能值，可以有多個狀態(tài) (答案)c （理想氣體等溫過程，U，即內(nèi)能不變； 絕熱可逆過程）7凡是在孤立體系中進行的變化，其U和H的值一定是 (a) U 0 , H 0 (b) U = 0 , H = 0 (c) U 0 , H U不可逆 W可逆 W不可逆 Q可逆 ( Q不可逆 - W不可逆)正確的是 (a) (1)，(2) (b) (2)，(3) (c) (3)，(4) (d) (1)，(4)(答案) b （等溫可逆過程中，體系對環(huán)境作最大功，環(huán)境對體系作最小功。）9. 理想氣體自由膨脹過程中(a). W =

8、0，Q0，DU0，DH=0 (b). W0，Q=0，DU0，DH0(c). W0，Q0，DU=0，DH=0 (d). W = 0，Q=0，DU=0，DH=0 (答案) d （什么叫自由膨脹）10. 如下圖所示，體系從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，經(jīng)歷兩條不同的途徑，下式中那個不正確?（a）（b）（c） （d） (答案) a11. 體系的下列各組物理量中都是狀態(tài)函數(shù)的是：(a) T，p，V，Q ；(b) m，Vm，Cp，V ；(c) T，p，V，n ；(d) T，p，U，W 。 (答案) c12. 體系的狀態(tài)改變了，其內(nèi)能值（a）必定改變 （b）必定不變（c）不一定改變 （d）狀態(tài)與內(nèi)能無關(guān) (答案) c

9、13. 體系進行一次循環(huán)過程（a）W=0 （b）|Q|=|W|（c）Q=0 （d） U=0 (答案) b14. 下列哪個封閉體系的內(nèi)能和焓僅是溫度的函數(shù)（a） 理想溶液 （b） 稀溶液（c） 所有氣體 （d） 理想氣體 (答案) d15. 下面各組熱力學函數(shù)或其組合中，都是容量性質(zhì)的是（a） （b）V，U，T （c）p，pV，H （d）U，H，V (答案) d16. 在一個密閉絕熱的房間里放置一臺電冰箱，將冰箱門打開，并接通電源使其工作，過一段時間之后，室內(nèi)的平均氣溫將如何變化? (a) 升高 (b) 降低 (c) 不變 (d) 不一定 (答案) a17. 狀態(tài)函數(shù)的性質(zhì)（a）絕對值不知 （b

10、）相互獨立（c）都有偏摩爾量 （d）變化值僅取決于始末態(tài) (答案) d （p ,T的絕對值可知）18. 指出下列過程中的可逆過程(a) 摩擦生熱(b) 室溫、標準壓力下一杯水蒸發(fā)為同溫同壓下的汽(c) 373K，標準壓力下一杯水蒸發(fā)為汽(d) 手電筒中干電池放電使燈泡發(fā)亮 (答案) c19 1mol理想氣體經(jīng)歷可逆絕熱過程，功的計算式有下列幾種，其中哪一個是錯誤的 （a） Cv(T1- T2) （b）Cp(T2-T1) （c） (P1V1- P2V2)/(r-1) （d）R(T1-T2)/(r-1) (答案) b ) 20. 第一類永動機不能制造成功的原因是（a） 能量不能創(chuàng)造也不能消滅（b）

11、 實際過程中功的損失無法避免 （c） 能量傳遞的形式只有熱和功（d） 熱不能全部轉(zhuǎn)換成功 (答案) a21. 對于功, 下面的說法中不正確的是（a） 在系統(tǒng)對環(huán)境做功或環(huán)境對系統(tǒng)做功時, 環(huán)境中一定會留下某種痕跡（b） 功的量值與系統(tǒng)的始末態(tài)有關(guān)（c） 無論做什么功都伴隨著系統(tǒng)中某種物質(zhì)微粒的定向運動（d） 廣義功=廣義力廣義位移。系統(tǒng)做功時，“廣義力”是指環(huán)境施予系統(tǒng)的力；環(huán)境做功時，“廣義力”是指系統(tǒng)施予環(huán)境的力 (答案) d22. 對于理想氣體，下述結(jié)論中正確的是： (a) (H/T)V = 0 (H/V)T = 0 (b) (H/T)p= 0 (H/p)T = 0(c) (H/T)p=

12、 0 (H/V)T = 0(d) (H/V)T = 0 (H/p)T = 0 (答案) d23. 將某理想氣體從溫度T1加熱到T2。若此變化為非恒壓過程，則其焓變H應為何值? (a) H=0 (b) H=Cp(T2-T1) (c) H不存在 (d) H等于其它值 (答案) b24. 某絕熱封閉體系在接受了環(huán)境所做的功后，其溫度（a）一定升高 （b）一定降低 （c）一定不變 （d）不一定改變 (答案) a25. 熱力學第一定律U=Q+W只適用于（a）單純狀態(tài)變化 （b）相變化（b）化學變化 （d）封閉物系的任何變化 (答案) d26. 熱力學第一定律僅適用于什么途徑： (a)同一過程的任何途徑

13、(b)同一過程的可逆途徑 (c)同一過程的不可逆途徑(d) 不同過程的任何途徑 (答案) a（系統(tǒng)從某狀態(tài)變化到另一狀態(tài)的經(jīng)歷，稱作過程；實現(xiàn)這一過程的具體步驟稱為途徑）27. 如圖，在絕熱盛水容器中，浸入電阻絲，通電一段時間，通電后水及電阻絲的溫度均略有升高，今以電阻絲為體系有： （a） W =0， Q 0， DU 0 （b）. W0， Q 0（c） W 0， Q 0 （d）. W 0 (答案) b28. 下列過程中DU = 0的是 (a) 水向真空蒸發(fā)為蒸汽 (b) 可逆化學反應(c) 絕熱恒容的氣體反應 (d) 可逆電池放電 (答案) c29. 在一個循環(huán)過程中，物系經(jīng)歷了i步變化（定義

14、環(huán)境對體系作功定義為正），則（a） Qi=0 （b） QiWi=0（c） Wi=0 （d） QiWi=0 (答案) d30. “封閉體系恒壓過程中體系吸收的熱量Qp等于其焓的增量H ”，這種說法 (a) 正確 (b) 需增加無非體積功的條件 (c) 需加可逆過程的條件 (d) 需加可逆過程與無非體積功的條件 (答案) b H = Qp （封閉體系，恒壓，不做非體積功）31. H = Qp此式適用于下列那個過程 (a ) 理想氣體從1013250 Pa反抗恒定的101325 Pa膨脹到101325Pa（b） 0 ,101325 Pa下冰融化成水（c） 電解CuSO4水溶液（d） 氣體從 (298

15、K,101325 Pa) 可逆變化到 (373K,10132.5 Pa) (答案) b32. 當體系將熱量傳遞給環(huán)境之后,體系的焓 (a) 必定減少 (b) 必定增加 (c) 必定不變 (d) 不一定改變 (答案) d33. 對于下列的四種表述 (1) 因為 H = Qp ，所以只有等壓過程才有 H (2) 因為 H = Qp ，所以Qp也具有狀態(tài)焓數(shù)的性質(zhì) (3) 公式 H = Qp只適用于封閉體系 (4) 對于封閉體系經(jīng)歷一個不作其它功的等壓過程，其熱量只決定于體系的始態(tài)和終態(tài)上述諸結(jié)論中正確的是 (a ) (1) (4) （b） (3) (4) （c） (2) (3) （d） (1) (

16、2) (答案) b34. 蓋斯定律包含的兩個基本問題是(a) 熱力學第一定律和狀態(tài)函數(shù)的基本特征 (b) 熱力學第一定律和熱的基本性質(zhì) (c) 內(nèi)能變化和焓變的基本性質(zhì) (d) 等壓熱效應和等容熱效應的性質(zhì) (答案) a （什么叫蓋斯定律）35. 關(guān)于焓的性質(zhì), 下列說法中正確的是（a） 焓是系統(tǒng)內(nèi)含的熱能, 所以常稱它為熱焓（b） 焓是能量, 它遵守熱力學第一定律（c） 系統(tǒng)的焓值等于內(nèi)能加體積功（d） 焓的增量只與系統(tǒng)的始末態(tài)有關(guān) (答案) d （pV, H = Qp （封閉體系，恒壓，不做非體積功）36. 恒容下，一定量的理想氣體，當溫度升高時內(nèi)能將(a) 降低 (b) 增加(c) 不變

17、 (d) 增加、減少不能確定 (答案) b37. 在非等壓過程中加熱某體系, 使其溫度從T1升至T2, 吸熱Q, 則此過程的焓增量H為： (a) H=Q (b) H=0 (c) H=U+(pV) (d) H等于別的值 (答案) c39. dU=CvdT及dUm=Cv,mdT適用的條件完整地說應當是（a）等容過程（b）無化學反應和相變的等容過程（c）組成不變的均相系統(tǒng)的等容過程（d）無化學反應和相變化且不做非體積功的任何等容過程及無反應和相變而且系統(tǒng)內(nèi)能只與溫度有關(guān)的非等容過程 (答案) d40. 當某化學反應rCp,m0，則該過程的隨溫度升高而（a） 下降 （b） 升高（c） 不變 （d） 無

18、規(guī)律 (答案) a 41. 下列宏觀過程： (1) py, 273 K下冰融化為水 (2) 電流通過金屬發(fā)熱 (3) 往車胎內(nèi)打氣 (4) 水在101 325 Pa, 373 K下蒸發(fā)可看作可逆過程的是 (a) (1),(4) (b) (2),(3) (c) (1),(3) (d) (2),(4) (答案) a42. 一定量的理想氣體從同一初態(tài)分別經(jīng)歷等溫可逆膨脹、絕熱可逆膨脹到具有相同壓力的終態(tài)，終態(tài)體積分別為V1,V2，則 (a) V1 V2 (b) V1rUmy (答案) d （rHmy=rUmynRT）47. 關(guān)于基爾霍夫定律適用的條件，確切地說是（a） 等容條件下的化學反應過程（b）

19、 等壓條件下的化學反應過程（c） 等壓或等容且不做非體積功的化學反應過程（d） 純物質(zhì)在不同溫度下的可逆相變過程和等壓反應過程 (答案) c , , 48. 氧氣的燃燒熱應為何值? (a) 大于零 (b) 小于零 (c) 等于零 (d) 不確定 (答案) c49. 欲測定有機物燃燒熱Qp,一般使反應在氧彈中進行，實測得熱效應為QV。公式Qp=QV+nRT中的n為: (a) 生成物與反應物總物質(zhì)的量之差 (b) 生成物與反應物中氣相物質(zhì)的量之差(c) 生成物與反應物中凝聚相物質(zhì)的量之差 (d) 生成物與反應物的總熱容差 (答案) b50. 若某化學反應的rCp,m=0，則該反應的rHm與溫度的關(guān)

20、系為(a) 隨溫度增加而增加(b) 隨溫度增加而減小(c) 與溫度變化無關(guān)(d) 與溫度變化無規(guī)律 (答案) c根據(jù) 51. 化學反應的恒壓熱(a) 大于恒容熱(b) 等于恒容熱(c) 小于恒容熱(d) 以上三者皆有可能 (答案) d可以由恒壓反應熱和恒容反應熱之間的關(guān)系式看出52. 在處理實際問題時，為了簡化計算過程，常假定“反應熱效應與溫度無關(guān)”。這個假定的實質(zhì)是(a) 各物質(zhì)在升溫過程中不吸熱(b) 各物質(zhì)的定壓或定容熱容是常數(shù)(c) 產(chǎn)物的定壓或定容熱容乘以計量系數(shù)之和等于反應物的定壓或定容熱容乘以計量系數(shù)之和(d) 近似視為等溫過程 (答案) c53. 關(guān)于節(jié)流膨脹, 下列說法正確的

21、是（a） 節(jié)流膨脹是絕熱可逆過程（b） 節(jié)流膨脹中系統(tǒng)的內(nèi)能變化（c） 節(jié)流膨脹中系統(tǒng)的焓值改變（d） 節(jié)流過程中多孔塞兩邊的壓力不斷變化 (答案) b(在絕熱，氣體始、終態(tài)壓力分別保持恒定條件下的膨脹過程，稱為節(jié)流膨脹過程。)節(jié)流過程是個等焓過程: ，Q=0，p1p2)54. 理想氣體經(jīng)過焦-湯節(jié)流膨脹過程，則（a） （b） （c） （d） (答案) c 對于理想氣體， H=f(T)，H不變，T亦不變，) 55. 實際氣體經(jīng)節(jié)流膨脹后，下述哪一組結(jié)論是正確的（a）Q 0, H = 0, p 0 （b）Q = 0, H = 0, T 0（c）Q = 0, H 0, p 0 （d）Q = 0,

22、H = 0, p 0，則此反應 (a) 吸熱 (b) 放熱 (c) 無熱效應 (d) 吸放熱不能肯定 (答案) d , (若產(chǎn)物與反應物的DCp0，上式只能告訴我們此反應熱效應隨反應溫度升高而增加，但不能告訴我們在某一確定溫度下反應是吸熱，還是放熱)計算題1. 1 mol單原子分子理想氣體，初始狀態(tài)為25，101 325 Pa經(jīng)歷U = 0的可逆變化后，體積為初始狀態(tài)的2倍。請計算Q，W和H。 解：因U=0所以T=0，W=nRTln(V2/V1)=1718 kJ 2 Q=W=1718 J，H=0 32. 1mol理想氣體在300K下，1dm3定溫可逆地膨脹至10dm3，求此過程的Q、W、DU及

23、DH。解：理想氣體定溫可逆過程 2理想氣體定溫下 DU = 0， DH = 0 2 Q = W = 5743 J 13. 1mol某理想氣體，Cp,m=29.36JK1mol1，在絕熱條件下，由273K、100 kP膨脹到203K、10 kPa，求該過程Q、W、DH解：理想氣體絕熱過程 Q = 0， 因此 = 1（29.368.314）（203273）=1473.22 J 2 DH =n Cp,mdT = 129.36（203273）=2055.2 J 2 W = DU = 1473.22 J 14. 某理想氣體Cv,m=(3/2)R。今有該氣體5mol在恒容下溫度升高50。求過程的W，Q，H

24、和U。解: 理想氣體恒容升溫過程。n = 5mol，CV,m = （3/2）RQV =U = n CV,mT = 51.5R50 = 3.118kJ2W = 0 1H = U + nRT = n Cp,mT = n (CV,m+ R)T = 52.5R50 = 5.196kJ 25. 系統(tǒng)由相同的始態(tài)經(jīng)過不同途徑達到相同的末態(tài)。 若途徑a的Qa=2.078kJ, Wa=4.157kJ；而途徑b的Qb=0.692kJ。求Wb.解：熱力學能變只與始末態(tài)有關(guān)，與具體途徑無關(guān)，故Ua = Ub由熱力學第一定律可得 Qa + Wa = Qb + Wb Wb = Qa + Wa Qb = 1.387kJ 6. 一個人每天通過新陳代謝作用放出10 460 kJ熱量。 (1) 如果人是絕熱體系，且其熱容相當于70 kg水，那么一天內(nèi)體溫可上升到多少度? (2)