1、1第二章 热力学第一定律(一) 填空题1. 在一绝热容器中盛有水，将一电阻丝浸入其中，接上电源一段时间（见下左图）当选择不同系统时,讨论 Q 和 W 的值大于零、小于零还是等于零。 系统 电源 电阻丝 水 电源+ 电阻丝水+ 电阻丝水+电阻丝+电源QWU参考答案2. 298K 时，反应 CH3CHO(g) = CH4(g) + CO(g)的反应热 rHm0 = -16.74kJmol-1，若反应恒压的热容 rCp,m= 16.74 Jmol-1K-1，则在温度为 时，反应热将为零。 （设：rCp,m 与温度无关） 。3. 对理想气体的纯 PVT 变化，公式 dU=nCV,mdT 适用于 过程；
2、而真实气体的纯 PVT 变化，公式 dU=nCV,mdT 适用于 过程。4. 物理量 Q、W、U、H、V、T、p 属于状态函数的有 ；属于途径函数的有 。状态函数中属于强度性质的 ；属于容量性质的有 。5. 已知反应 C(S)+O2CO2 rHm 00 若该反应在恒容、绝热条件下进行，则 U 于零、T 于零、H 于零；若该反应在恒容、恒温条件下进行,则 U 于零、T 于零、H 于零。 （O 2、CO 2 可按理想气体处理）6. 理想气体绝热向真空膨胀过程，下列变量 T、V 、P、W、Q 、U、H 中等于零的有： 。7. 1mol 理想气体从相同的始态(p 1、T 1、V 1)，分别经过绝热可逆
3、膨胀至终态(p 2、 T2、 V2)和经绝热不可逆膨胀至终态( )则 (填大于、小22p、 ， 2V于或等于)。8.某化学在恒压、绝热只做膨胀功的条件下进行，系统温度由 T1 升高至 T2，则此过程H 零，如果这一反应在恒温（ T1）恒压和只做膨胀功的条件下进行，则其 H 于零。9范德华气体在压力不太大时，有 且定压摩尔热容为 CP,m、则bRaVmp2)(此气体的焦汤系数 J-T = ，此气体节流膨胀后 H 0。10 1mol 单原子理想气体（C V,m=1.5R）经一不可逆变化，H =831.4J，则温度变化为T = ，内能变化为 U = 。11. 已知 298K 时 H20(l)、H 2
4、0(g)和 C02(g)的标准摩尔生成焓分别为-285.83 、 241.82 和-393.51kJmol-1，那么 C(石墨)、H 2 (g)、0 2(g)、H 20(l)、H 20(g)和 C02(g)的标准摩尔燃烧焓分别为 。 系统 电源 电阻丝 水 电源+电阻丝 水+ 电阻丝 水+ 电阻丝+ 电源Q = = = =U =212.某理想气体反应 2A+BA 2B，对 nA:nB=2:1 的混合气体在某温度下有 4molA 气体、 molB 气体反应，生成 mol A 2B 气体，对应的反应进度为 。131mol 理想气体经恒压加热温度升高 1，则该过程的功为 W= 。14 1mol 理想
5、气体经恒温膨胀、恒容加热和恒压冷却三步完成一个循环回到始态，此过程气体吸热 20.0Kj。则 U = ，H = ，W = 。参考答案：1.2. 1298K 3. 任意 恒容4. U、 H、 V、 T、 P ， Q、 W ， T、 p ， U、 H、 V5. 等， 大 ，大， 小 ， 等 ， 小6. T、W 、 Q、U、H7. = = =U =34、 气体经节流膨胀过程：AQ0 H=0 p0 p05、 若要通过节流膨胀达到制冷的目的，则焦耳汤姆生系数为：A B0HTJp 0HTJpC D与 J-T 取值无关TJ6、 由于 H=U+Pv，系统发生变化时 H=U+(pV)，式中 (pV)的意思是：A
6、(pV)=pV B(pV)=p 2V2- p1V1C(pV)= pV-Vp D(pV)= pV+Vp 7对理想气体下列公式中不正确的是：A B0TU0TUC D以上都不对TVH8. 公式 H=Q P 的条件是A不做非体积功的恒压过程 B恒外压过程C外压等于体系压力的可逆过程 D恒温恒压的化学变化过程92C（墨）+O 2（g）2CO(g)的反应热 rHm0 等于A cHm0（石墨） B2 fHm0（CO）C2 cHm0（石墨） D fHm0 (CO)10. 对理想气体A B1TP 1HPTC D0TU0Z11某理想气体从同一始态 出发分别经（1）绝热可逆压缩；（2）绝热不可逆),(1TVP压缩达
7、到同一终态温度 T2，则过程的功：A B21W 21WC D 无 确 定 关 系与412始态完全相同 的一个理想气体系统和一个范德华气体系统，分别进行绝热),(1TVP恒外压 膨胀，当膨胀了相同体积 之后，下述哪一种说法正确。)(0 2A范德华总体的内能减少量比理想气体多；B范德华总体的终态温度比理想气体低；C范德华总体的所做的功比理想气体少；D理想气体的内能减少量比范德华气体多。13对状态函数的描述，哪一点是不确切的？A它是状态的单值函数，状态一定它就有唯一确定的值；B状态函数的改变值只取决于过程的始终态，与过程进行的途径无关；C状态函数的组合仍然是状态函数；D热力学中很多状态函数的绝对值不
8、能测定，但其变化值却可以直接或间接测定的。14理想气体经历如图所示 ABCA 的循环过程。AB 为恒温可逆过程，BC 为恒压过程，CA 为绝热可逆过程。对于其中 BC 过程的 BCU，当用图上阴影面积来表示时对应的图为：A B C D15某液态混合物由状态 A 变化到状态 B，经历两条不同的途径，其热、功、内能变化、焓变化分别为 Q1、W 1、u 1、H 1 和 Q2、W 2、u 2、 H2 则：A B 2 21WUC D 1参考答案：1B、C 2C 3B 4B 5B 6 B 7D 8A9B 10 C 11C 12B 13C 14 C 15D 三、讨论习题1. 100,50.663kPa 的水
9、蒸气 100dm3,等温可逆压缩至 101.325kPa，并在 101.325kPa 下继续压缩至 10dm3 为止，(1)试计算此过程的 Q，W，U，H。已知 100，101.325kPa,水的蒸发热 4.06104J.mol-1ABC5等温可逆压缩 可逆相变（2） 若使终态物系恒温 100，反抗 50.663kPa 外压，使其恢复到始态，求此过程中的Q，W，U ， H。（3） 若使终态物系恒温 100向真空蒸发，并使其恢复至始态，求 Q，W，U ，H。解：(1)U 1 H 1 U 2 H 2 U 10，H 10 JpVnRTVpdWQV3512.1065ln63.50 lnll 21212
10、2第一步 T,n 不变，对理想气体： 12p332 5.106dmV第二步是相变过程，冷凝成水的物质的量为: mollRTVpn 306.115.74.820321 H 2=-1.3064.06104J=-5.302104JQ2=H 2=-5.302104JW2=-p2V=-101.325 (10-50)J=40101.325J=4052JU 2=Q2+W2=-53020+4052J=-48968J所以得：U= U1+U 2=-48968JH= H1+H 2=-53020JQ=Q1+Q2=(-3511-53020)J=-56531JW=（3511+4052）J=7563J（2）解：此过程的始态
11、与终态正好是（1）问中的始态与终态的颠倒，所以：U=(U 1-U3)=-(U3-U1)=48968JH=(H 1-H3)=-(H3-H1)=53020JW-p 外 V=-50.663 (100-10)J=-4559JQ=U-W=(48968+4559)J=53527 J(3) 解：此过程的始态、终态与（2）问相同U=48968 JH=53020 JW=-p 外 V=0 J Q=U=48968 J10050.663kPa100dm3n1(g)T1=300KP1=300KPa100101.325kPaV2n1(g)T1=300KP1=300KPa100101.325kPa10dm3n2(g)T1=
12、300KP1=300KPa6绝热2. 64g O2 在 101.325kPa,25时，绝热膨胀至 50.663kPa，计算 Q，W，U，H，已知：双原子分子 Cp,m=3.5R,Cv,m=2.5R。(1) 若此过程可逆地进行；(2) 若此过程是反抗恒定的 50.663kPa 外压的绝热膨胀。解：（1）绝热可逆进行：Q 0 4.15.23RKTp59.241.98325.106)(4.12121 U=nCv(T 2-T1)= J)1.8.(3.=-2226 JW=-2226JH= U+(pV)=U+nRT=-2226+28.314(244.59-298.15)J=-3117J(2)绝热不可逆膨胀
13、： Q0UWnCv(T2-T1)=-p 外 (V2-V1)=-p 外 ( )12pnRTn R(T2-T1)=-p 外 (V2-V1)=-p 外 ( )512(T2-T1)= -p 外 ( )12pT(T2-298.15K)=-0.5( )55.98.0KT2=255.56KU=nC v(T2-T1)=2 8.314(255.56-298.15)J=-1770 J564g,O2 101.325kPa25T1=300KP1=300KPa64g,O2 50.66kPaT27W=-1770 JH= U+(pV)= U+nR T=-1770+2 8.314(255.56-298.15)J=-1770+
14、28.314(255.56-298.15)J=-2479 J此题结论：绝热可逆过程与绝热不可逆过程从同一始态出发不能一步到达同一终点。3.1mol 单原子理想气体从 300K、300Kpa 的始态，沿 TV常数的途径可逆膨胀到 100Kpa 的终态，求该过程的 W、Q 、U 和 H。解： W=U=nC v,m(T2-T1), H=nCp,m(T2-T1) 先求 T2由封闭系统，理想气体U= J=-1.581 kJ)302.17(4.823H= J=-2.636 kJ5PdVW可 逆 TV常数， d(TV)=0TdV=-VdT， TTdV=-VdT， dkJWUQnRP527.041)(2n =1molT1=300KP1=300KPa n =1molT2P2=100KPaKTTVpV2.17321211，
