熱力學(xué)第一定律習(xí)題

1、熱力學(xué)第一定律練習(xí)題一、判斷題(說法對否)：1、當(dāng)系統(tǒng)的狀態(tài)一定時,所有的狀態(tài)函數(shù)都有一定的數(shù)值.當(dāng)系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生變化時,所有的狀態(tài)函數(shù)的數(shù)值也隨之發(fā)生變化.2 .體積是廣度性質(zhì)的狀態(tài)函數(shù)；在有過剩NaCl(s)存在的飽和水溶液中,當(dāng)溫度、壓力一定時；系統(tǒng)的體積與系統(tǒng)中水和NaCl的總量成正比.3 .在101.325kPa、100c下有l(wèi)mol的水和水蒸氣共存的系統(tǒng),該系統(tǒng)的狀態(tài)完全確定.4 .一定量的理想氣體,當(dāng)熱力學(xué)能與溫度確定之后,那么所有的狀態(tài)函數(shù)也完全確定.5 .系統(tǒng)溫度升高那么一定從環(huán)境吸熱,系統(tǒng)溫度不變就不與環(huán)境換熱.6 .從同一始態(tài)經(jīng)不同的過程到達同一終態(tài),那么Q和W的值一般不

2、同,Q+W的值一般也不相同.7,因Qp=兄Qv=±1,所以Qp與Qv都是狀態(tài)函數(shù).8 .封閉系統(tǒng)在壓力恒定的過程中吸收的熱等于該系統(tǒng)的始.9 .對于一定量的理想氣體,當(dāng)溫度一定時熱力學(xué)能與烙的值一定,其差值也一定.10 .在101.325kPa下,1m01100c的水恒溫蒸發(fā)為100c的水蒸氣.假設(shè)水蒸氣可視為理想氣體,那么由于過程等溫,所以該過程AU=0.11 .1mol,80.1C、101.325kPa的液態(tài)苯向真空蒸發(fā)為80.1C、101.325kPa的氣態(tài)苯.該過程的烙變?yōu)?0.87kJ,所以此過程的Q=30.87kJ.12 .1mol水在l01.325kPa下由25c升溫至

3、120C,其AH=!Cp,mdT.13 .因焰是溫度、壓力的函數(shù),即H=f(T,p),所以在恒溫、恒壓下發(fā)生相變時,由于dT=0,dp=0,故可得AH=0.14 .因Qp=dH,Qv=zU,所以Qp-Qv=H-AU=ApV)=-W.15 .卡諾循環(huán)是可逆循環(huán),當(dāng)系統(tǒng)經(jīng)一個卡諾循環(huán)后,不僅系統(tǒng)復(fù)原了,環(huán)境也會復(fù)原.16 .一個系統(tǒng)經(jīng)歷了一個無限小的過程,那么此過程是可逆過程.17 .假設(shè)一個過程中每一步都無限接近平衡態(tài),那么此過程一定是可逆過程.18 .假設(shè)一個過程是可逆過程,那么該過程中的每一步都是可逆的.19 .1mol理想氣體經(jīng)絕熱不可逆過程由p1、Vi變到p2、V2,那么系統(tǒng)所做的功為y

4、-1O20 .氣體經(jīng)絕熱自由膨脹后,因Q=0,W=0,所以AU=0,氣體溫度不變.21 .(?U/?V)t=0的氣體一定是理想氣體.22 .因理想氣體的熱力學(xué)能與體積壓力無關(guān),所以(?U/?p)v=0,(?U/?V)p=0.23 .假設(shè)規(guī)定溫度T時,處于標準態(tài)的穩(wěn)定態(tài)單質(zhì)的標準摩爾生成始為零,那么該溫度下穩(wěn)定態(tài)單質(zhì)的熱力學(xué)能的規(guī)定值也為零.24 .CO2在298.15K時的AfH*和0c至ij1000c的熱容Cp,m貝UCO2在1000K時的標準1000K摩爾生成烙為AfHP(1000KAAfHm(298.15K)+CpmdT(1000K).298.15K25 .一定量的理想氣體由0C、200

5、kPa的始態(tài)對抗恒定外壓環(huán)=100kPa)絕熱膨脹達平衡,那么末態(tài)溫度不變.26 .當(dāng)系統(tǒng)向環(huán)境傳熱(Q<0)時,系統(tǒng)的熱力學(xué)能一定減少.27 .在等壓下,機械攪拌絕熱容器中的液體,使其溫度上升,那么刖=Qp=0.28 .對于同一始態(tài)出發(fā)的理想氣體的絕熱變化過程,Wr=AU=nCv,mH,Wi=U=nCv,mAT,所以Wr=Wi二.選擇題：1 .恒容下,一定量的理想氣體,當(dāng)溫度升高時內(nèi)能將()(A)降低(B)增加(C)不變(D)增加、減少不能確定2 .在一剛性的絕熱箱中,隔板兩邊均充滿空氣,(視為理想氣體),只是兩邊壓力不等,P*<P左,那么將隔板抽去后應(yīng)有(A)Q=0W=0AU=

6、0(B)Q=0W<0AU>0(C)Q>0W<0AU>0(D)AU=0,Q=WW03 .有一容器四壁導(dǎo)熱,上部有一可移動的活塞,在該容器中同時放入鋅塊和鹽酸,發(fā)生化學(xué)反響后活塞將上移一定距離,假設(shè)以鋅和鹽酸為體系那么()(A)Q<0,W=0,ArU<0(B)Q=0,W>0,ArU<0(C)Q<0,W>0,ArU=0(D)Q<0,W<0,ArU<04 .苯在一個剛性的絕熱容器中燃燒,那么C6H6(1)+(15/2)02(g)=6CO2+3H20(g)()(A)AU=0,AH<0,Q=0(B)U=0,AH>

7、;0,W=0(C)Q=0,AU=0,AH=0(D)Q=0,AUw0AHw05 .1mol,373K,標準壓力下的水經(jīng)以下二個不同過程到達373K,標準壓力下的水氣,(1)等溫等壓可逆蒸發(fā)(2)真空蒸發(fā),這二個過程中功和熱的關(guān)系為()(A)Wi<W2Qi>Q2(B)Wi<W2Qi<Q2(C)Wi=W2Qi=Q2(D)Wi>W2Qi<Q26 .有一高壓鋼筒,翻開活塞后氣體噴出筒外,當(dāng)筒內(nèi)壓力與筒外相等時關(guān)閉活塞,此時筒內(nèi)溫度將()(A)不變(B)升高(C)降低(D)無法判定7 .封閉體系從A態(tài)變B態(tài),可以沿兩條等溫途徑：(甲)可逆途徑(乙)不可逆途徑那么以下關(guān)系

8、式U可逆ZU不可逆W可逆<W不可逆Q可逆>Q不可逆(Q可逆+W可逆)>(Q不可逆+W不可逆)正確的選項是()(A),(2)(B)(2),(3)(C),(4)(D),(4)8 .化學(xué)反響在只做體積功的等溫等壓條件下,假設(shè)從反響物開始進行反響,那么此反響(A)是熱力學(xué)可逆過程(B)是熱力學(xué)不可逆過程(C)是否可逆不能確定(D)是不能進行的過程9 .1mol單原子理想氣體從298K,202.65kPa經(jīng)歷等溫絕熱等壓三條途徑可逆膨脹使體積增加到原來的2倍,所作的功分別為Wi,W2,W3,三者的關(guān)系是()(A)Wi>W2>W3(B)W2>Wi>W3(C)W3&

9、gt;W2>W1(D)W3>Wi>W210. 但凡在孤立體系中進行的變化,其4U和4H的值一定是()(A)AU>0,AH>0(B)U=0,AH=0(C)AU<0,AH<0(D)AU=0,AH大于、小于或等于零不確定11. 對于以下的四種表述(1)由于AH=Qp,所以只有等壓過程才有AH(2)由于&H=Qp,所以Qp也具有狀態(tài)函數(shù)的性質(zhì)(3)公式AH=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)論中正確的選項是：()(A)(1)(4)(B)(3)(4)(C)(2)(3)(D)(2)(A

10、)理想氣體從1013250Pa對抗恒定的101325Pa膨脹到101325Pa12. AH=Qp此式適用于以下那個過程(8) 0C,101325Pa下冰融化成水(C)電解CuSO4水溶液(D)氣體從(298K,101325Pa)可逆變化到(373K,10132.5Pa)13 .理想氣體從同一始態(tài)(Pi,Vi)出發(fā),經(jīng)等溫可逆壓縮或絕熱可逆壓縮,使其終態(tài)均到達體積為V2,此二過程做的功的絕對值應(yīng)是：()(A)恒溫功大于絕熱功(B)恒溫功等于絕熱功(C)恒溫功小于絕熱功(D)無法確定關(guān)系14 .以下諸過程可應(yīng)用公式dU=(Cp-nR)dT進行計算的是：()(A)實際氣體等壓可逆冷卻(B)恒容攪拌某

11、液體以升高溫度(C)理想氣體絕熱可逆膨脹(D)量熱彈中的燃燒過程15 .1mol理想氣體經(jīng)歷可逆絕熱過程,功的計算式有以下幾種,其中哪一個是錯誤的()(A)Cv(Ti-T2)(B)Cp(T2-Ti)(C)(P1V1-P2V2)/(r-1)(D)R(Ti-T2)/(r-1)16 .對于理想氣體下述結(jié)論中正確的選項是()(A)(?H/?T)v=0(?H/?V)t=0(B)(?H/?T)p=0(?H/?P)t=0(C)(?H/?T)p=0(?H/?V)t=0(D)(?H/?V)t=0(?H/?P)t=017 .1mol單原子理想氣體,從273K,202.65kPa經(jīng)PT=常數(shù)的可逆途徑壓縮到18 5

12、.3kPa的終態(tài),該氣體的4U為()(A)1702J(B)-406.8J(C)406.8J(D)-1702J18 .對于一定量的理想氣體,以下過程不可能發(fā)生的是：()(A)恒溫下絕熱膨脹(B)恒壓下絕熱膨脹(C)吸熱而溫度不變(D)吸熱,同時體積又縮小19 .理想氣體經(jīng)歷絕熱不可逆過程從狀態(tài)1(Pi,Vi,Ti)變化到狀態(tài)2(P2,V2,T2),所做的功為()(A)P2V2-P1V1(B)P2(V2-V1)(C)P2V2)(1-Y)(1/V*)-(1/v/)(D)(P2V2-PiVi)/(1-y)120 .反響(1)CaCO3(s)ao+CO2(g);ArHm=179.5kJ.mol1反響(2

13、)C2H2(g)+H2O(l)一C3ICHO(g);rHm=-107.2kJ.mol-1反響(3)C2H4(g)+H2O(l)-2.50H(l);rHm=-44.08kJ.mol1反響(4)CS2(l)+302(g)C20g)+2S02(g);rHm=-897.6kJ.mol-其中熱效應(yīng)IQp>R的反響是()(A),(4)(B),(2)(C),(3)(D)(4),(3)21 .當(dāng)以5molH2氣與4molCl2氣混合,最后生成2molHCl氣.假設(shè)以下式為根本單元,那么反響進度應(yīng)是：H2(g)+Cl2(g)-2HCl(g)(A)1mol(B)2mol(C)4mol(D)5mol三.填空題

14、：1 .對于任何宏觀物質(zhì),其烙H一定內(nèi)能U,(填上、=)由于;對于等溫理想氣體反響,分子數(shù)增多的4H一定AU,由于2 .選擇法",之“,上中的一個填入以下空格：理想氣體恒溫可逆壓縮U0,H03 .實際氣體符合理想氣體行為的條件是在溫度時,該氣體的?(PV)/?Pt,p-0的值應(yīng)等于.4 .在橫線上填上、V、=或(代表不能確定)氫氣和氯氣在絕熱剛性容器中反響,那么(A)W0(B)AU0(C)H0(D)AHQ5 .在一絕熱剛性容器中進行某一化學(xué)反響,該體系的內(nèi)能變化為,烙變化為.6 .300K時將2molZn片溶于過量的稀硫酸中,假設(shè)反響在敞口容器中進行時放熱Qp,在封閉剛性容器中進行時

15、放熱Qv,那么Qv-Qp=Jo7 .反響2H2(g)+02(g)22O(l)在298K時恒容反響熱Qv=-564kJ.mol-1,那么1H2(g)在298K時標準摩爾燃燒烙：cHm=kJ.mol.8 .300K時0.125mol正庚烷(液體)在彈式量熱計中完全燃燒,放熱602kJ,反響C7H16(l)+1102(g)=7CO2(g)+8H20(l)的rUm=,rHm=.(RT磴.5kJ)9 .當(dāng)一個化學(xué)反響的等于零時,該反響的熱效應(yīng)就不受溫度影響.10 .從統(tǒng)計熱力學(xué)觀點看,功的微觀本質(zhì)是.熱的微觀本質(zhì)是四.問做題：1 .一個爆炸反響體系應(yīng)看作是絕熱體系還是孤立體系2 .但凡體系的溫度有變化,

16、那么體系一定有吸熱或放熱現(xiàn)象.但凡溫度不變,那么體系就沒有吸熱放熱現(xiàn)象.兩結(jié)論對嗎3 .有人說,由于AU=Qv,而內(nèi)能是個狀態(tài)函數(shù),所以雖然Q不是狀態(tài)函數(shù),但Qv是個狀態(tài)函數(shù),此話對嗎請說明理由.4 .在盛水槽中放入一個盛水的封閉試管,加熱盛水槽中的水做為環(huán)境,使其到達沸點,試問試管中的水體系會不會沸騰,為什么5 .有人認為封閉體系不作功也不吸熱的過程4U=0,因而體系的狀態(tài)未發(fā)生變化,請對此加以評論并舉例說明.6 .熱力學(xué)的不可逆過程就是不能向相反方向進行的過程.此話對嗎?7 .理想氣體向真空絕熱膨脹dU=0,dT=0,而實際氣體的節(jié)流膨脹過程dH=0,dTw0.上述二結(jié)論對嗎8 .有人認為

17、孤立體系狀態(tài)改變時,內(nèi)能是守恒量,而始不是守恒量,請對此加以評論并舉例說明.9 .關(guān)系式PV=常數(shù),適用于理想氣體的絕熱過程.此話對嗎?10 .一個外有絕熱層的橡皮球內(nèi)充101325Pa的理想氣體,忽然投入真空中球體積增加一倍.指出該過程中Q、W、4U和4H的值用正、負號表示五.計算題：1.氫的Cp,m=29.07-0.836x10-1mol單原子理想氣體,初始狀態(tài)為25C,101325Pa經(jīng)歷4U=0的可逆變化后,體積為初始狀態(tài)的2倍.請計算Q,W和AH(T/K)+20.110-<(T/K)2J.K.mol-1(1)求恒壓下1mol氫的溫度從300K上升到1000K時需要多少熱量?(2

18、)假設(shè)在恒容下需要多少熱量(3)求在這個溫度范圍內(nèi)氫的平均恒壓摩爾熱容.2.有一絕熱真空鋼瓶體積為V0,從輸氣管向它充空氣(空氣可視為理想氣體),輸氣管中氣體的壓力為P0,溫度為T0,由于氣體量很大,且不斷提供氣體,所以在充氣時輸入氣管中的氣體的壓力、溫度保持不變,當(dāng)鋼瓶中氣體壓力為P0時,問鋼瓶中氣體溫度為多少4 .298K時,5M0-3m3的理想氣體絕熱可逆膨脹到610-3m3,這時溫度為""278K.試求該氣體的Cv,m和Cp,m.5 .1molN2氣在300K,及標準壓力下被等溫壓縮到500MP2計算AH值,氣體常數(shù)生=135.8kPa.dm6.mol-2,b0=0

19、.039dm3.mol焦爾湯姆遜系數(shù)j-t=(2a0/RT)-b0/Cp,m,Cp,m=20.92J.K-1.mol-16 .稱取0.727克的D-核糖C4H9O4CHO放在一量熱計中,用過量的O2燃燒,量熱計的溫度由298K升高0.910K,用同一儀器再做一次實驗,使0.858克苯甲酸燃燒,升溫1.940K,計算該D-核糖的摩爾燃燒內(nèi)能、摩爾燃燒崎,及D-核糖的摩爾生成崎.：苯甲酸的摩爾燃燒內(nèi)能4cUm為一3251kJ.mol-1,液態(tài)水和CO2(g)的摩爾生成始分別為-285.8kJ.mol-1和-393.5kJ.mol-1.7 .某炸彈內(nèi)盛有1molCO和0.5molO2,估計完全燃燒后

20、的最高溫度和壓力各為多少.設(shè)起始溫度T=300K,壓力P1=101.325kPa.300K時反響：CO(g)+(1/2)O2(g)=CO2(g)的Qv=-281.58kJ,CO2的Cv,m/(J.K-1.mol-1)=20.96+0.0293(T/K),并假定高溫氣體服從理想氣體行為.六.證實題：1 .單原子理想氣體的內(nèi)能為(3/2)nRT+C(C為常數(shù)),請由此導(dǎo)出理想氣體的(?U/?V)t和(?H/?V)t.2 .證實對理想氣體有：(?Cv/?V)t=0;(?Cp/?P)T=03.證實范德華氣體(P+a/Vm2)(Vm-b)=RT的焦耳系數(shù)(?T/?V)u=-a/Vm2Cv,m4 .1mo

21、l雙原子理想氣體,沿?zé)崛軨=R(氣體常數(shù))途徑可逆加熱,請推導(dǎo)此過程的過程方程式.5 .某氣體狀態(tài)方程式為PVm=RT+aP物正數(shù)證實該氣體經(jīng)節(jié)流膨脹后溫度必然上升.熱力學(xué)第一定律習(xí)題參考答案一、判斷題解答：1 .第一句話對,第二句話錯,如理想氣體的等溫過程AU=0,AH=0.2 .錯,均相系統(tǒng)的V才與總物質(zhì)的量成正比.3 .錯,兩個獨立變數(shù)可確定系統(tǒng)的狀態(tài)只對組成一定的均相封閉系統(tǒng)才成立.4 .錯,理想氣體的U=fT,U與T不是獨立變量.5 .錯,絕熱壓縮溫度升高；理想氣體恒溫可逆膨脹,吸熱.6 .第一個結(jié)論正確,第二個結(jié)論錯.7 .錯,QV、Qp是狀態(tài)變化的量、不是由狀態(tài)決定的量.8 .錯

22、,1未說明該過程的W'是否為零；2假設(shè)W'=0,該過程的熱也只等于系統(tǒng)的始變.9 .對.10 .錯,這不是理想氣體的單純pVT變化.11 .錯,該過程的p環(huán)=0,不是恒壓過程.12 .錯,在升溫過程中有相變化.13 .錯,H=fT,p只對組成不變的均相封閉系統(tǒng)成立.14 .錯,ApV是狀態(tài)函數(shù)的增量,與途徑無關(guān),也不等于功.15 .錯,環(huán)境并沒有復(fù)原.16 .錯,無限小過程不是可逆過程的充分條件.17 .錯,假設(shè)有外摩擦力廣義存在,那么不可逆.18 .對.19 .對,.20 .錯,一般的非理想氣體的熱力學(xué)能不僅只是溫度的函數(shù).21 .錯,該條件對服從pVm=RT+bp的氣體也成

23、立.22 .錯,?U/?VpWU/?Vt.23 .錯,U=H-pV.24 .錯,標準生成始沒有規(guī)定溫度的值.25 .錯,該過程不是可逆過程.26 .錯,理想氣體等溫可逆壓縮時向環(huán)境傳熱溫度不變.27 .錯,機械攪拌時W'w.28 .錯,兩個過程的AT不同.二,選擇題1.答(B)2.答(A)由于整個剛性絕熱容器為體系,與環(huán)境無功和熱的傳遞.3.答(D)4.答(B)5.答(A)6.答(C)7.答(B)8.答(B)9.答(D)10.答(D)11.答(B)12.答(B)13.答(C)14.答(C)15.答(B)16.答(D)17.答(D)U=CvT=(3/2)R(P1T1/P2)-T118.答

24、(B)19.答(D)20.答(C)21.答(A)3 .填空題1 .答一定大于(由于H=U+PV);一定大于；由于AH=AU+(An)RT,而An為正.2 .答4U=0AH=03 .答波義耳(Boyle's)零4 .答(A)=(b)=>(d)>5 .答0;P2V2-PiVi6 .答Qv-Qp=AnRT=-4988J7 .答rHm=Qp=Qv+AnRTcHm=(1/2)rHm=-285.7kJ.mol-18 .答rUm=-4816kJ.mol-1rHm=-4826kJ.mol-19 .答Cp=(W2p,b)(生成物)-(W2cp,b)(反響物)10 .答改變分子的能級；改變在分

25、子能級上分布的分子數(shù)4 .問做題：1 .答只能看作絕熱體系2 .答前句不對.(例：絕熱膨脹,溫度有變化但不吸熱)后句也不對.(例：相變過程,溫度可以不變,但有熱量變化)3 .答錯.由于：(1) Qv為恒容條件下傳遞的能量,總是與過程伴隨著的物理量.(2)當(dāng)存在非體積功時,U=Qv-Wf,AU*Qv4 .答不會沸騰.由于體系與環(huán)境間無溫差.5 .答封閉體系不作功也不吸熱的過程4U=0,這是正確的,體系的狀態(tài)未發(fā)生變化是不正確的.例如,在絕熱鋼瓶內(nèi)由H2(g)和O2(g)反響生成水便是.6 .答錯7 .答對8 .答Q=W=0.U=0內(nèi)能是守恒量H=AU+(PV)=(PV)豐0烙不是守恒量例如：在絕

26、熱鋼瓶內(nèi)由H2(g)和O2(g)反響生成水.9 .答錯.應(yīng)是理想氣體的可逆絕熱過程10 .答Q=0W=0AU=0AH=05 .計算題1 .答(1)Qp=AH=TT2Cp,dT=20620J.mol-1(2) Qv=AU=AH-RAT=14800J.mol(3) Cp,m=H/(T2-Ti)=29.45J.K-1.mol-12 .答設(shè)進入鋼瓶中nmol空氣為體系始態(tài)P0T0V終態(tài)P0TV均視為理想氣體W=-P0V0=-nRT0AU=-WNCv,m(T-T)=nRTCp,m=Cv,m+RCp,m/Cv,m=丫T=(Cp,m/Cv,m)XT""=7T3 .答AU=0.1.AT=0W=nRTln(V2/Vi)=1718JQ=W=1718JAH=04 .答(T2/T1)=(V2/V1)1-'ln(T2/T1)=(-1沏(V1/V2)產(chǎn)1.381CP,m=R丫/-1卜=30.1J.K-1.mol-1CV,m=Cp,m-R=21.8J.K-1.mol-15 .答Nj-t=(3/中)h=-(1/Cp)(cH/cP)t=n(2a0/RT-b0)/Cp人TH=TT2(cH/中)TdP=-n(2a0/RT-b0)(P2-P1)=-3534J6 .