浙江省大学物理试题库204-热力学第一定律、典型的热力学过程
浙江工业大学学校 204 条目的4类题型式样及交稿式样
热力学第一定律、典型的热力学过程
一. 选择题
题号：20412001
分值：3分
难度系数等级：2
1 如图所示，一定量理想气体从体积V1，膨胀到体积V2分别经历的过程是：A→B等压过程，A→C等温过程；A→D绝热过程，其中吸热量最多的过程
(A) 是A→B.
(B) 是A→
C.
(C) 是A→D.
(D) 既是A→B也是A→C, 两过程吸热一样多。 [ ]
答案：A
题号：20412002
分值：3分
难度系数等级：2
2 质量一定的理想气体，从相同状态出发，分别经历等温过程、等压过程和绝热过程，使其体积增加一倍．那么气体温度的改变(绝对值)在
(A) 绝热过程中最大，等压过程中最小．
(B) 绝热过程中最大，等温过程中最小．
(C) 等压过程中最大，绝热过程中最小．
(D) 等压过程中最大，等温过程中最小．［］
答案：D
题号：20412003
分值：3分
难度系数等级：2
V
3 一定量的理想气体，从a 态出发经过①或②过程到达b 态，acb 为等温线(如图)，则①、②两过程中外界对系统传递的热量Q 1、Q 2是 (A) Q 1>0，Q 2>0． (B) Q 1<0，Q 2<0．
(C) Q 1>0，Q 2<0． (D) Q 1<0，Q 2>0． ［ ］ 答案：A
题号：20413004 分值：3分 难度系数等级：3
4 一定量的理想气体分别由初态a 经①过程ab 和由初态a ′经
②过程a ′cb 到达相同的终态b ，如p －T 图所示，则两个过程中
气体从外界吸收的热量 Q 1，Q 2的关系为：
(A) Q 1<0，Q 1> Q 2． (B) Q 1>0，Q 1> Q 2． (C) Q 1<0，Q 1< Q 2． (D) Q 1>0，Q 1<
Q 2．
［ ］ 答案：B
题号：20412005 分值：3分 难度系数等级：2
5. 理想气体向真空作绝热膨胀． (A) 膨胀后，温度不变，压强减小． (B) 膨胀后，温度降低，压强减小． (C) 膨胀后，温度升高，压强减小． (D) 膨胀后，温度不变，压强不变． ［ ］ 答案：A
题号：20412006 分值：3分 难度系数等级：2
6. 一定量的理想气体，从p －V 图上初态a 经历(1)或(2)过程到达末态b ，已知a 、b 两
态处于同一条绝热线上(图中虚线是绝热线)，则气体在
(A) (1)过程中吸热，(2) 过程中放热． (B) (1)过程中放热，(2) 过程中吸热． (C) 两种过程中都吸热． (D) 两种过程中都放热． ［ ］
答案：B 题号：20412007 分值：3分
p
p
p
V
难度系数等级：2 7. 1 mol 理想气体从p －V 图上初态a 分别经历如图所示的(1) 或(2)过程到达末态b ．已知T a
题号：20413008 分值：3分
难度系数等级：3
8 如图，bca 为理想气体绝热过程，b 1a 和b 2a 是任意过程，则上述两过
程中气体作功与吸收热量的情况是: (A) b 1a 过程放热，作负功；b 2a 过程放热，作负功． (B) b 1a 过程吸热，作负功；b 2a 过程放热，作负功． (C) b 1a 过程吸热，作正功；b 2a 过程吸热，作负功．
(D) b 1a 过程放热，作正功；b 2a 过程吸热，作正功．
［ ］ 答案：B
题号：20412009 分值：3分
难度系数等级：2
9. 对于理想气体系统来说，在下列过程中，哪个过程系统所吸收的热量、内能的增量和对外作的功三者均为负值？
(A) 等体降压过程． (B) 等温膨胀过程．
(C) 绝热膨胀过程． (D) 等压压缩过程． ［ ］ 答案：D
题号：20413010 分值：3分
难度系数等级：3
10. 理想气体经历如图所示的abc 平衡过程，则该系统对外作
功W ，从外界吸收的热量Q 和内能的增量E 的正负情况如下： (A) ΔE >0，Q >0，W <0． (B) ΔE >0，Q >0，W >0． (C) ΔE >0，Q <0，W <0．
(D) ΔE <0，Q<0，W <0． ［ ］
V
p
O a
b
(1)
(2)
p
O
V b
1
2 a
c
p
O V
a b
c
答案：B
题号：20412011
分值：3分
难度系数等级：2
11. 一物质系统从外界吸收一定的热量，则
(A) 系统的内能一定增加．
(B) 系统的内能一定减少．
(C) 系统的内能一定保持不变．
(D) 系统的内能可能增加，也可能减少或保持不变．［］
答案：D
题号：20413012
分值：3分
难度系数等级：3
12 一物质系统从外界吸收一定的热量，则
(A) 系统的温度一定升高．
(B) 系统的温度一定降低．
(C) 系统的温度一定保持不变．
(D) 系统的温度可能升高，也可能降低或保持不变．［］
答案：D
题号：20413013
分值：3分
难度系数等级：3
13 两个完全相同的气缸内盛有同种气体，设其初始状态相同，今使它们
而气缸2内的压缩过程则是准静态过程．比较这两种情况的温度变化：
(A) 气缸1和2内气体的温度变化相同．
(B) 气缸1内的气体较气缸2内的气体的温度变化大．
(C) 气缸1内的气体较气缸2内的气体的温度变化小．
(D) 气缸1和2内的气体的温度无变化．［］
答案：B
题号：20414014
分值：3分
难度系数等级：4
14. 氦气、氮气、水蒸汽(均视为刚性分子理想气体)，它们的摩尔数相同，初始状态相
同，若使它们在体积不变情况下吸收相等的热量，则
(A) 它们的温度升高相同，压强增加相同．
(B) 它们的温度升高相同，压强增加不相同．
(C) 它们的温度升高不相同，压强增加不相同．
(D) 它们的温度升高不相同，压强增加相同．［］答案：C
题号：20413015
分值：3分
难度系数等级：3
15. 热力学第一定律表明：
(A) 系统对外作的功不可能大于系统从外界吸收的热量．
(B) 系统内能的增量等于系统从外界吸收的热量．
(C) 不可能存在这样的循环过程，在此循环过程中，外界对系统作的
功不等于系统传给外界的热量．
(D) 热机的效率不可能等于1．［］
答案：C
题号：20414016
分值：3分
难度系数等级：4
16. 一定量的理想气体，经历某过程后，温度升高了．则根据热力学定律可以断定：
(1) 该理想气体系统在此过程中吸了热．
(2) 在此过程中外界对该理想气体系统作了正功．
(3) 该理想气体系统的内能增加了．
(4) 在此过程中理想气体系统既从外界吸了热，又对外作了正功．
以上正确的断言是：
(A) (1)、(3)． (B) (2)、(3)．
(C) (3)． (D) (3)、(4)．
(E) (4)．［］
答案：C
题号：20414017
分值：3分
难度系数等级：4
17. 一个绝热容器，用质量可忽略的绝热板分成体积相等的两部分．两边分别装入质量相等、温度相同的H 2气和O 2气．开始时绝热板P 固定．然后释放之，板P 将发生移动(绝热板与容器壁之间不漏气且摩擦可以忽略不计)，在达到新的平衡位置后，若比较两边温度的高低，则结果是：
(A) H 2气比O 2气温度高．
(B) O 2气比H 2气温度高． (C) 两边温度相等且等于原来的温度． (D) 两边温度相等但比原来的温度降低了． ［ ］ 答案：B
题号：2045018 分值：3分
难度系数等级：5
18. 理想气体经历如图中实线所示的循环过程，两条等体线分别和该循环过程曲线相切于a 、c 点，两条等温线分别和该循环过程曲线相切于b 、d 点a 、b 、c 、d 将该循环过程分成了ab 、
bc
、cd 、da 四个阶段，则该四个阶段中从图上可肯定为放热的
阶段为
(A) ab ． (B) bc ． (C) cd ． (D) da ． ［ ］ 答案：C
题号：
20413019 分值：3分 难度系数等级：3
19．一定量的某种理想气体起始温度为T ，体积为V ，该气体在下面循环过程中经过三个平衡过程：(1) 绝热膨胀到体积为2V ，(2)等体变化使温度恢复为T ，(3) 等温压缩到原来体积V ，则此整个循环过程中
(A) 气体向外界放热 (B) 气体对外界作正功
(C) 气体内能增加 (D) 气体内能减少 ［ ］ 答案：A 题号：20413020 分值：3分 难度系数等级：3
20． 理想气体卡诺循环过程的两条绝热线下的面积大小（图中阴影部分）分别为1S 和2S ，则两者的大小关系为：
O
（A ）1S >2S ； （B ）1S <2S ；
（C ）1S =2S ； （D ）无法确定。 [ ] 答案：C
二、判断题
题号：20422001 分值：2分
难度系数等级：2
1.1mol 单原子分子理想气体在定压下温度增加T ?时，内能的增量 .2
5T R T C E p ?=
??=?．
答案：错 ，应改为T R T C E V Δ2
3==??，
题号：20421002 分值：2分
难度系数等级：1
2.在如图所示的pV 图中，曲线abcda 所包围的面积表示系
统内能的增量． 答案：“表示系统内能增量”是错误的，应改正为：“表示整个过程中系统对外所做的净功．”
题号：20423003 分值：2分
难度系数等级：3
3. 摩尔数相同的三种气体：He 、N 2、CO 2 (均视为刚性分子的理想气体)，它们从相同的初态出发，都经历等体吸热过程，若吸取相同的热量，则三者的温度升高相同. 答案：错，它们的温度升高依次是：
2
2
CO N He )()()(T T T ?>?>?
题号：20423004
分值：2分
难度系数等级：3
4. 摩尔数相同的三种气体：He 、N 2、CO 2 (均视为刚性分子的理想气体)，它们从相同的初态出发，都经历等体吸热过程，若吸取相同的热量，则三者压强的增加相同． 答案：错。（它们的压强增加依次是： 2
2
CO N He )()()(p p p ?>?>?或22CO N He )(2)(3
5)(p p p ?=?=
?］）
p
O
V
a
b
c d
题号：20422005 分值：2分 难度系数等级：2
5.质量为M 的氦气(视为理想气体)，由初态经历等体过程，温度升高了T ?．气体内能的改变为E ?V = (M /M mol )C V T ?。 答案：对
题号：20422006 分值：2分 难度系数等级：2
6.质量为M 的氦气(视为理想气体)，由初态经历等压过程, 温度升高了T ?．气体内能的改变为E ?P = (M /M mol )C P T ?。 答案：错
题号：20423007 分值：2分
难度系数等级：3
7. 质量为M 的氦气(视为理想气体)，由同一初态经历下列两种过程(1) 等体过程；(2) 等
压过程, 温度升高了T ?．要比较这两种过程中气体内能的改变，有一种解答如下： (1) 等体过程 E ?V = (M /M mol )C V T ? （2） 等压过程 E ?P = (M /M mol )C P T ?
∵ C P >C V ∴ ΔE P >E ?V
以上解答是否正确？ 答案：错。（理想气体的内能是状态(温度)的单值函数，在准静态过程中，E ?只与系统的始、未温度有关，与过程无关．）
题号：20423008 分值：2分
难度系数等级：3
8. 摩尔数相同的氦气和氮气(视为理想气体)，从相同的初状态(即p 、V 、T 相同)开始作等压膨胀到同一末状态．则对外所作的功相同。 答案：对
题号：20423009
分值：2分
难度系数等级：3
9. 摩尔数相同的氦气和氮气(视为理想气体)，从相同的初状态(即p 、V 、T 相同)开始作等压膨胀到同一末状态．则从外界吸收的热量相同. 答案：错（等压过程Q P =C P ΔT ，而R i
i C P ?+=
2，与自由度有关，又由题设ΔT 相同，
故自由度大的气体，即氮气吸热较多．）
题号：20424010 分值：2分
难度系数等级：4
10. 摩尔数相同的氦气和氮气(视为理想气体)，从相同的初状态(即p 、V 、T 相同)开始作等压膨胀到同一末状态．则气体分子平均速率的增量相同． 答案：错（2
1
)
/8(mol
M
RT π=v
)()
/8(2
1
1
2
1
2
2
1
T T M RT mol
-π=?v
因 2)()(N mol
He mol
M
M <
故氮气分子平均速率增量较小,而氦分子的平均速率的增量较大）
题号：20423011 分值：2分 难度系数等级：3
11.理想气体经等体积加热时，内能减少，同时压强升高.这样的过程可能发生。 答案：不可能．（因为d V =0，则d Q = d E ，等体积加热d Q >0， ∴ d E >0，即内能只有增大而不可能减少）
题号：20423012 分值：2分
难度系数等级：3
12.理想气体经等温压缩时，压强升高，同时吸热.这样的过程可能发生。 答案：不可能． （因为据pV =C ，V ↓则p ↑，但 d T =0， 则 d W = p d V <0, d Q = d W <0，即只能放热而不可能吸热）．
题号：20423013 分值：2分
难度系数等级：3
13.理想气体经绝热压缩时，压强升高，同时内能增加.这样的过程可能发生。 答案：可能．（因为据绝热方程，V ↓则p ↑；又d Q =0，则 0d d d <-==E V p W ，∴ d E >0，即内能增加．
题号：20423014 分值：2分
难度系数等级：3
14.理想气体经等压压缩时，内能增加，同时吸热．这样的过程可能发生。
答案：不可能（因为 d p = 0，d W = p d V= (M/M mol)R d T <0，
d E = ( M/M mol)C V d T<0，即内能减少而不可能增加，且 d Q=d E+d W，即气体放热而不可能吸热．）
题号：20422015
分值：2分
难度系数等级：2
15. 理想气体的内能从E1增大到E2时，对应于等体、等压、绝热三种过程的温度变化相同.
答：正确。
题号：20422016
分值：2分
难度系数等级：2
16. 理想气体的内能从E1增大到E2时，对应于等体、等压、绝热三种过程的吸收的热量相同.
答案：错
三、填空题
题号：20433001
分值：2分
难度系数等级：3
1. 处于平衡态A的一定量的理想气体，若经准静态等体过程变到平衡态B，将从外界吸收热量416 J，若经准静态等压过程变到与平衡态B有相同温度的平衡态C，将从外界吸收热量582 J，所以，从平衡态A变到平衡态C的准静态等压过程中气体对外界所作的功为___________________.
答案：166J
题号：20432002
分值：2分
难度系数等级：2
2. 不规则地搅拌盛于绝热容器中的液体，液体温度在升高，若将液体看作系统，则外界传给系统的热量_________零（填大于、等于和小于）.
答案：等于
题号：20432003
分值：2分
难度系数等级：2
3. 不规则地搅拌盛于绝热容器中的液体，液体温度在升高，若将液体看作系统，则外界对系统作的功__________零（填大于、等于和小于）.
答案：大于
题号：20432004
分值：2分
难度系数等级：2
4. 不规则地搅拌盛于绝热容器中的液体，液体温度在升高，若将液体看作系统，则系统的内能的增量___________零（填大于、等于和小于）.
答案：大于
题号：20433005
分值：2分
难度系数等级：3
5. 热力学系统的状态发生变化时，其内能的改变量只决定于_________而与
_________________无关．
答案：热力学状态，过程
题号：20433006
分值：2分
难度系数等级：3
6. 某理想气体等温压缩到给定体积时外界对气体作功|W1|，又经绝热膨胀返回原来体积时气体对外作功|W2|，则整个过程中气体从外界吸收的热量Q = ______
答案：-||W1|
题号：20433007
分值：2分
难度系数等级：3
7. 某理想气体等温压缩到给定体积时外界对气体作功|W1|，又经绝热膨胀返回原来体积时气体对外作功|W2|，则整个过程中气体内能增加了E
=______。
答案：|W2|-|W1|
题号：20432008
分值：2分
难度系数等级：2
8. 同一种理想气体的定压摩尔热容C p大于定体摩尔热容C V，其原因是
___________________________________________________________________________.
答案：等压过程吸热使系统温度升高的同时还要对外做功，而等体过程吸热只用来提高系统温度。
题号：20434009 分值：2分
难度系数等级：4
9. 右图为一理想气体几种状态变化过程的p －V 图，其中MT 为等温线，MQ 为绝热线，在AM 、BM 、CM 三种准静态过程中，温度降低的是______过程；气体放热的是_______过程 答案：AM 、CM
题号：20433010 分值：2分
难度系数等级：3
10. 一定量的理想气体，从状态A 出发，分别经历等压、等温、绝热三种过程由体积V 1膨胀到体积V 2。在上述三种过程中：气体的内能增加的是_________过程；气体的内能减少的是_________过程． 答案：等压、绝热
题号：20434011 分值：2分 难度系数等级：4
11. 右图为一理想气体几种状态变化过程的p －V 图，其中MT 为等温线，MQ 为绝热线，在AM 、BM 、CM 三种准静态过程中：
温度升高的是_________过程；气体吸热的是________过程． 答案：AM 、BM 和CM
题号：20433012 分值：2分
难度系数等级：3
12.一定量的理想气体，从p ─V 图上状态A 出发，分别经历等压、等温、绝热三种过程由体积V 1膨胀到体积V 2，在上述三种过程中：气体对外作功最大的是_________过程；气体吸热最多的是___ _________过程． 答案：等压、等压
题号：20432013 分值：2分
难度系数等级：2
13. 在大气中有一绝热气缸，其中装有一定量的理想气体，然后用电炉徐徐供热(如图所示)，使活塞(无摩擦地)缓慢上升．在此过程中，气体内能___________(选用“变大”、“变小”、“不变”填空). 答案：变大
题号：20433014 分值：2分 难度系数等级：3
14. 一定量理想气体，从同一状态开始使其体积由V 1膨胀到2V 1，分别经历以下三种过程：(1) 等压过程；(2) 等温过程；(3)绝热过程．其中_________过程气体内能增加最多. 答案：等压
题号：20433015 分值：2分 难度系数等级：3
15.一定量理想气体，从同一状态开始把其体积由0V 压缩到021
V ，分别经历以下三种过
程：(1) 等压过程；(2) 等温过程；(3) 绝热过程．其中：_______过程外界对气体作功最多.
答案：等压
题号：20433016 分值：2分
难度系数等级：3
16.一定量理想气体，从同一状态开始把其体积由0V 压缩到021
V ，分别经历以下三种过
程：(1) 等压过程；(2) 等温过程；(3) 绝热过程．其中：___________过程气体内能减小最
答案：等压
题号：20433017 分值：2分
难度系数等级：3
17.一定量理想气体，从同一状态开始把其体积由0V 压缩到021
V ，分别经历以下三种过
程：(1) 等压过程；(2) 等温过程；(3) 绝热过程．其中：___________过程气体放热最多.
答案：等压
题号：20434018 分值：2分 难度系数等级：4
18.已知一定量的理想气体经历p －T 图上所示的循环过程，图中过程1－2中，气体_________（填吸热或放热）。 答案：吸热
题号：20433019 分值：2分 难度系数等级：3
19.三个附图所示分别是一定量理想气体的等压线、等温线和绝热线．试判断各图上a 、b 两点中处于哪一点的状态时理想气体的内能大．在内能大的那一点上画上“ ”．若在两点时内能一样大，则在两点上都画上“ ”． 答案：图1：b ；图2：a 、b ；图3：a
四、计算题 题号：20442001 分值：10分
难度系数等级：2
1． 1mol 单原子理想气体从300K
加热到350K ，
（
1）容积保持不变； （
2）压强保持不变；
问在这两个过程中各吸收了多少热量？增加了多少内能？对外做了多少功？ 解答： （1）
)(6235031.82
323J T R T C E V =??=
?=
?=? 2分
0=A 2分
623()Q E J =?= 1分
（2）
)(6235031.82
323J T R T C E V =??=
?=
?=? 2分
)(4165031.8d d 2
1
2
1
J T R T R V p A T T V V =??=?==
=
?
?
2分
p
T
O
1
2
3
)(1039J E A Q =?+= 1分
题号：20442002 分值：10分
难度系数等级：2
2． 压强为1.0×105
Pa ，体积为0.0082m 3
的氮气，从初始温度300K 加热到400K ，如加热时（1）体积不变（2）压强不变，问各需热量多少？哪一个过程所需热量大？为什么？ 解答： （1） 112
212111
1
1
5
()()(1)54001.0100.0082(1)683J 2300
V V V V m ol
C p V T M Q C T T C T T p V M RT R T =
-=
-=-=???
-=
4分 （2） 11
2
21211111
5
()()(1)
74001.0100.0082(1)956J 2300
p p p p m ol
C p V T M Q C T T C T T p V M RT R T =
-=-=-=???
-=
4分 等压过程需要的热量大。因为等压过程除了使系统内能提高处还需要对外做功。2分
题号：20443003 分值：10分
难度系数等级：3
3． 有一定量的理想气体，其压强按2
V
C p =
的规律变化，C 是个常量。求气体从容积1
V 增加到2V 所做的功，该理想气体的温度是升高还是降低？ 解答：气体所做的功为
)11(
d d 1
2
2
2
1
2
1
V V C V V
C V p A V V V V -
-==
=
?
?
4分
上式用V
C pV =代入得
0)()()11(
1211221
2
>--
=--=-
-=T T R M
M V p V p V V C A mol
4分
即 12T T <，可见理想气体温度是降低的。 2分 题号：20443004 分值：10分
难度系数等级：3
4．1mol 的氢，在压强为1.0×105Pa ，温度为20℃时，其体积为0V 。今使它经以下两种过程达到同一状态：
（1）先保持体积不变，加热使其温度升高到80℃，然后令它作等温膨胀，体积变为原体积的2倍；
（2）先使它作等温膨胀至原体积的2倍，然后保持体积不变，加热使其温度升到80℃。试分别计算以上两种过程中吸收的热量，气体对外作的功和内能的增量。 解答： （1）
)(5.12466031.82
525J T R T C E V =??=
?=
?=? 2分
)(3.20332ln )80273(31.8ln
1
2J V V RT A =+?== 2分
)(8.3279J E A Q =?+= 1分
（2） )(7.16872ln )20273(31.8ln
1
2J V V RT A =+?== 2分
)(5.12466031.82
52
5J T R T C E V =??=?=
?=? 2分
)(2.2934J E A Q =?+= 1分
题号：20443005 分值：10分
难度系数等级：3
5．有单原子理想气体，若绝热压缩使其容积减半，问气体分子的平均速率变为原来的速率的几倍？若为双原子理想气体，又为几倍？ 解答：
由绝热方程 21
2
11
1T V T V --=γγ，得
1
1
1
21
22)
(--==γγV V T T 2分
由平均速率公式 m
kT
πυ8=
，得
2
1
1
21
22
-===
γυυT T 2分
（1）单原子理想气体的绝热指数 2
5=
=
V
p
C C
单γ 2分
26.1222
3
2
13
52
1
1
21
2≈=
===
--γυυT T 1分
（2）双原子理想气体的绝热指数2
7==
V
p
C C
双γ 2分
15.1222
5
2
15
72
1
1
21
2≈=
===
--γυυT T 1分
题号：20444006
分值：10分
难度系数等级：4
6. 一气缸内盛有一定量的刚性双原子分子理想气体，气缸活塞的面积S =0.05 m 2，活塞与气缸壁之间不漏气，摩擦忽略不计．活塞右侧通大气，大气压强p 0 =1.0×105
Pa ．劲度系数k =5×104
N/m 的一根弹簧的两端分别固定于活塞和一固定板上(如图)．开
始时气缸内气体处于压强、体积分别为p 1 = p 0 =1.0×105 Pa ，V 1
= 0.015 m 3的初态．今缓慢加热气缸，缸内气体缓慢地膨胀到V 2 =0.02 m 3．求：在此过程
中气体从外界吸收的热量．
解答：
由题意可知气体处于初态时，弹簧为原长．当气缸内气体体积由V 1膨胀到V 2时弹簧被压缩，压缩量为
1.01
2=-=
S
V V l m ．
气体末态的压强为 5
02102?=+=S
l k
p p Pa ．
3分
气体内能的改变量为
△E = ν C V (T 2－T 1) = i ( p 2V 2－ p 1V 1) /2 =6.25×103 J ． 2分 缸内气体对外作的功为 750212
0=+
=kl
Sl p W J 3分
缸内气体在这膨胀过程中从外界吸收的热量为 Q =△E +W =6.25×103+0.75×103=7×103 J ． 2分
题号：20444007
分值：10分
难度系数等级：4
7. 1 mol 某种气体服从状态方程RT b V p =-)( (式中b 为常量，R 为普适气体常量)，内能为0E T C E V +=(式中V C 为定体摩尔热容，视为常量；0E 为常量)．试证明：
(1) 该气体的定压摩尔热容 R C C V p +=．
(2) 在准静态绝热过程中，气体满足方程=-γ)(b V p 恒量． )/(V p C C =γ
证：热力学第一定律 d Q = d E + p d V
由 0E T C E V += ，有 T C E V d d =
① 1分
由状态方程，在1 mol 该气体的微小变化中有
p d V + (V -b ) d p =R d T ② 2分
(1) 在等压过程中，d p =0，由 ② p d V =R d T
故 T R T C Q V p d d )(d +=
定压摩尔热容 R C T Q C V p p +==d /)(d 2分 (2) 绝热过程中 d Q =0，
有 V p T C E V d d d -== ③ 2分 由②，③两式消去d T 得 0d )1(d )(=++-V C R p p b V V
其中 γ==+
V
p V
C C C R 1
此式改写成 0)(d /d =-+b V V p p γ 2分 积分得 =-+)l n (ln b V p γ恒量
∴
=-γ
)
(b V p 恒量 1分
题号：20445008 分值：10分
难度系数等级：5
8. 试证明2 mol 的氦气和3 mol 的氧气组成的混合气体在绝热过程中也有pV γ
=C ，而γ＝31/21．(氧气、氦气以及它们的混合气均看作理想气体).
证：氦氧混合气体的定体热容量
R R R C V 2
21253232=
?
+?
= 2分
状态方程： pV = 5RT
∴ d T = (p d V + V d p ) / (5R ) 2分
绝热过程中用热力学第一定律可得：
C V d T = -p d V 2分
由上两式消去d T -p d V = (21/2)R (p d V + V d p ) / (5R ) =(21/10) (p d V + V d p )
即： (31/10)p d V + (21/10)V d p = 0 积分得： pV 31/21 = C
上式可写作 p V C γ=， γ ＝31/21 4分
题号：20442009 分值：10分 难度系数等级：2
9. 温度为25℃、压强为1 atm 的1 mol 刚性双原子分子理想气体，经等温过程体积膨胀至原来的3倍． (普适气体常量R ＝8.31 1
--??K
mol
J 1
，ln 3=1.0986)
(1) 计算这个过程中气体对外所作的功．
(2) 假若气体经绝热过程体积膨胀为原来的3倍，那么气体对外作的功又是多少？ 解：(1) 等温过程气体对外作功为
?
?
==
=
333ln d d V V V V RT V V
RT V p W 2分
=8.31×298×1.0986 J = 2.72×103 J 2分
(2) 绝热过程气体对外作功为
V V
V p V p W V V V V d d 0
3003??
-==
γ
γ
RT V p 1
3
1113
1001--=
--=
--γγ
γ
γ
2分 ＝2.20×103 J 2分
题号：20444010 分值：10分 难度系数等级：4
10. 一定量的单原子分子理想气体，从初态A 出发，沿图示直线过程变到另一状态B ，又经过等
容、等压两过程回到状态A ．
(1) 求A →B ，B →C ，C →A 各过程中系统对
外所作的功W ，内能的增量?E 以及所吸收的热
量Q ． (2) 整个循环过程中系统对外所作的总功
以及从外界吸收的总热量(过程吸热的代数和)． 解：(1) A →B ： ))((2
11A B A B V V p p W -+==200 J ．
Δ
E 1=ν C V (T B －T A )=3(p B V B －p A V A ) /2=750 J
Q =W 1+ΔE 1＝950 J ． 3分
B →
C ： W 2 =0
ΔE 2 =ν C V (T C －T B )=3( p C V C －p B V B ) /2 =－600 J ． Q 2 =W 2+ΔE 2＝－600J ． 2分
C →A ： W 3 = p A (V A －V C )=－100 J ． 150)(2
3)(3-=-=
-=?C C A A C A V V p V p T T C E ν J ．
Q 3 =W 3+ΔE 3＝－250 J 3分
(2) W = W 1 +W 2 +W 3=100 J ．
Q = Q 1 +Q 2 +Q 3 =100 J 2分
题号：20443011 分值：10分
难度系数等级：3
11. 0.02 kg 的氦气(视为理想气体)，温度由17℃升为27℃．若在升温过程中，(1) 体积保持不变；(2) 压强保持不变；(3) 不与外界交换热量；试分别求出气体内能的改变、吸收的热量、外界对气体所作的功．(普适气体常量R =8.31 1
1
K
mol
J --?)
解答：氦气为单原子分子理想气体，3=i (1) 等体过程，V ＝常量，W =0
据 Q ＝?E +W 可知
)(12T T C M
M E Q V m o l
-=
?=＝623 J 3分
(2) 定压过程，p = 常量， )(12T T C M
M Q p m o l
-=
=1.04×103
J
m 3
)
5
物理化学热力学第一定律总结
热一定律总结 一、 通用公式 ΔU = Q + W 绝热： Q = 0，ΔU = W 恒容(W ’=0)：W = 0，ΔU = Q V 恒压(W ’=0)：W =-p ΔV =-Δ(pV )，ΔU = Q -Δ(pV ) → ΔH = Q p 恒容+绝热(W ’=0) ：ΔU = 0 恒压+绝热(W ’=0) ：ΔH = 0 焓的定义式：H = U + pV → ΔH = ΔU + Δ(pV ) 典型例题：3.11思考题第3题，第4题。 二、 理想气体的单纯pVT 变化 恒温：ΔU = ΔH = 0 变温： 或 或 如恒容，ΔU = Q ，否则不一定相等。如恒压，ΔH = Q ，否则不一定相等。 C p , m – C V , m = R 双原子理想气体：C p , m = 7R /2, C V , m = 5R /2 单原子理想气体：C p , m = 5R /2, C V , m = 3R /2 典型例题：3.18思考题第2,3,4题 书2.18、2.19 三、 凝聚态物质的ΔU 和ΔH 只和温度有关 或 典型例题：书2.15 ΔU = n C V , m d T T 2 T 1 ∫ ΔH = n C p, m d T T 2 T 1 ∫ ΔU = nC V , m (T 2-T 1) ΔH = nC p, m (T 2-T 1) ΔU ≈ ΔH = n C p, m d T T 2 T 1 ∫ ΔU ≈ ΔH = nC p, m (T 2-T 1)
四、可逆相变（一定温度T 和对应的p 下的相变，是恒压过程） ΔU ≈ ΔH –ΔnRT (Δn ：气体摩尔数的变化量。如凝聚态物质之间相变，如熔化、凝固、转晶等，则Δn = 0，ΔU ≈ ΔH 。 101.325 kPa 及其对应温度下的相变可以查表。 其它温度下的相变要设计状态函数 不管是理想气体或凝聚态物质，ΔH 1和ΔH 3均仅为温度的函数，可以直接用C p,m 计算。 或 典型例题：3.18作业题第3题 五、化学反应焓的计算 其他温度：状态函数法 Δ H m (T ) = ΔH 1 +Δ H m (T 0) + ΔH 3 α β β α Δ H m (T ) α β ΔH 1 ΔH 3 Δ H m (T 0) α β 可逆相变 298.15 K: ΔH = Q p = n Δ H m α β Δr H m ? =Δf H ?(生) – Δf H ?(反) = y Δf H m ?(Y) + z Δf H m ?(Z) – a Δf H m ?(A) – b Δf H m ?(B) Δr H m ? =Δc H ?(反) – Δc H ?(生) = a Δc H m ?(A) + b Δc H m ?(B) –y Δc H m ?(Y) – z Δc H m ?(Z) ΔH = nC p, m (T 2-T 1) ΔH = n C p, m d T T 2 T 1 ∫
第二章热力学第一定律练习题及答案
第一章热力学第一定律练习题 一、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、100℃下有lmol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，则Q和W的值一般不同，Q + W 的值一般也不相同。 6.因Q P = ΔH，Q V = ΔU，所以Q P与Q V都是状态函数。 7．体积是广度性质的状态函数；在有过剩NaCl(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 l00℃的水恒温蒸发为100℃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ΔU = 0。 10.一个系统经历了一个无限小的过程，则此过程是可逆过程。 11．1mol水在l01.325kPa下由25℃升温至120℃，其ΔH= ∑C P,m d T。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d T = 0，d p = 0，故可得ΔH = 0。 13．因Q p = ΔH，Q V = ΔU，所以Q p - Q V = ΔH - ΔU = Δ(p V) = -W。14．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，则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0℃、200kPa的始态反抗恒定外压(p环= 100kPa) 绝热膨胀达平衡，则末态温度不变。 18．当系统向环境传热(Q < 0)时，系统的热力学能一定减少。
大学物理习题详解No.11 热力学第一定律
?物理系_2012_09 《大学物理AII 》作业 No.11 热力学第一定律 一、判断题：（用“T ”和“F ”表示） [ F ] 1．热力学第一定律只适用于热力学系统的准静态过程。 解：P284我们把涉及热运动和机械运动范围的能量守恒定律称为热力学第一定律。无论是准静态过程还是非静态过程均是适用的，只是不同过程的定量化的具体形式不同 [ F ] 2．平衡过程就是无摩擦力作用的过程。 解：平衡过程即是过程中的中间状态均视为平衡态，与是否存在摩擦无关。 [ T ] 3．在p －V 图上任意一线段下的面积，表示系统在经历相应过程所作的功。 解：P281，根据体积功的定义。 [ F ] 4．置于容器内的气体，如果气体内各处压强相等，或气体内各处温度相同，则这两种情况下气体的状态一定都是平衡态。 解：P253平衡态就是系统的宏观量具有稳定值的状态。 [ T ] 5．热力学第一定律表明：对于一个循环过程，外界对系统作的功一定等于系统传给外界的热量。 解：P294 二、选择题： 1．一定量的理想气体，开始时处于压强、体积、温度分别为1p 、1V 、1T 的平衡态，后来变到压强、体积、温度分别为2p 、2V 、2T 的终态，若已知12V V >，且12T T =，则以下各种说法中正确的是： ［ D ］ (A) 不论经历的是什么过程，气体对外所作的净功一定为正值 (B) 不论经历的是什么过程，气体从外界所吸的净热量一定为正值 (C) 若气体从始态变到终态经历的是等温过程，则气体吸收的热量最少 (D) 如果不给定气体所经历的是什么过程，则气体在过程中对外所作的净功和从外界吸热的正负皆无法判断 解：? = 2 1 d V V V p A 只适用于准静态过程，对于任意过程，无法只根据12V V >，12T T =判断A 和Q 的正负。 2．一定量的理想气体，经历某过程后，它的温度升高了。则根据热力学定律可以断定： (1) 该理想气体系统在此过程中吸了热； (2) 在此过程中外界对该理想气体系统作了正功。 (3) 该理想气体系统的内能增加了。 (4) 在此过程中理想气体系统既从外界吸了热，又对外作了正功。 以上正确的断言是： ［ C ］ (A) (1)、(3) (B) (2)、(3) (C) (3) (D) (3)、(4) (E) (4) 解：内能是温度的单值函数，温度升高只能说明内能增加了，而功和热量都与过程有关，不能只由温度升降而判断其正负。 3．若在某个过程中，一定量的理想气体的内能E 随压强 p 的变化关系为一直线（其延长线过E ~ p 图的原点），则该过程为 [ C ] (A) 等温过程 (B) 等压过程 (C) 等容过程 (D) 绝热过程 解:由图可以看出， 恒量，即等容过程。，而恒量==?===imR CM P T PC RT i M m E C P E 22)( 4．如图所示，一绝热密闭的容器，用隔板分成相等的两部分，左边盛有一定量的理想气体，压强为0p ，右边为真空。今将隔板抽去，气体自由膨胀，当气体达到平衡时，气体的压强是 ［ B ］ (A) 0p (B) 2/0p (C) 02p r (D) r p 2/0 () v p C C /=γ 解：绝热自由膨胀过程中Q = 0，A = 0，由热力学第一定律，有 0=?E ，膨胀前后T 不变。由状态方程知膨胀前后：
《热力学第一定律》练习题1
二、填空题 1. 封闭系统由某一始态出发，经历一循环过程，此过程的_____U ?=；_____H ?=；Q 与W 的关系是______________________，但Q 与W 的数值________________________，因为_________________________。 2. 状态函数在数学上的主要特征是________________________________。 3. 系统的宏观性质可分为___________________________________，凡与系统物质的量成正比的物理量均称为___________________________。 4. 在300K 的常压下，2mol 的某固体物质完全升华过程的体积功_________e W =。 5. 某化学反应：A(l) + 0.5B(g) → C(g)在500K 恒容条件下进行，反应进度为1mol 时放热10k J ，若反应在同样温度恒容条件下进行，反应进度为1mol 时放热_____________________。 6. 已知水在100℃的摩尔蒸发焓40.668ap m H ν?=kJ·mol -1，1mol 水蒸气在100℃、101.325kPa 条件下凝结为液体水，此过程的_______Q =；_____W =；_____U ?=；_____H ?=。 7. 一定量单原子理想气体经历某过程的()20pV ?=k J ，则此过程的_____U ?=；_____H ?=。 8. 一定量理想气体，恒压下体积工随温度的变化率____________e p W T δ? ? = ????。 9. 封闭系统过程的H U ?=?的条件：(1) 对于理想气体单纯pVT 变化过程，其条件是_____________________；(2)对于有理想气体参加的化学反应，其条件是______________________________________。 10. 压力恒定为100kPa 下的一定量单原子理想气体，其_____________p H V ???= ? ???kP a 。 11. 体积恒定为2dm 3的一定量双原子理想气体，其_______________V U p ???= ????m 3 。 12. 化学反应的标准摩尔反应焓随温度的变化率θ r m d _______d H T ?=；在一定的温度范围内标准摩尔反应焓与温 度无关的条件是__________________。 13. 系统内部及系统与环境之间，在____________________________________过程中，称为可逆过程。 14. 在一个体积恒定为2m 3 ，'0W =的绝热反应器中， 发生某化学反应使系统温度升高1200℃，压力增加300kP a ，此过程的_____U ?=；_____H ?=。 15. 在一定温度下,c f m m H H θ θ?=?石墨 ______________；2,()c m H g f m H H θθ ?=?_____________。 16. 在25℃时乙烷C 2H 6(g)的c m c m H U θθ ?-?=______________________。
第一章热力学第一定律练习题
第一章 热力学第一定律练习题 一、判断题（说法对否）： 1．道尔顿分压定律，对理想气体和实际混合气体来说关系式PB=Nb(RT/V)都成立。 2．在两个封闭的容器中，装有同一种理想气体，压力、体积相同，那么温度也相同。 3．物质的温度越高，则热量越多；天气预报：今天很热。其热的概念与热力学相同。 4．恒压过程也就是恒外压过程，恒外压过程也就是恒过程。 5．实际气体在恒温膨胀时所做的功等于所吸收的热。 6．凡是温度升高的过程体系一定吸热；而恒温过程体系不吸热也不放热。 7．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。 8．体积是广度性质的状态函数；在有过剩NaCl(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。 9．在101.325kPa 、100℃下有lmol 的水和水蒸气共存的系统，该系统的状态完全确定。 10．一定量的理想气体，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。 11．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。 12．从同一始态经不同的过程到达同一终态，则Q 和W 的值一般不同，Q + W 的值一般也 不相同。 13．因Q P = ΔH ，Q V = ΔU ，所以Q P 与Q V 都是状态函数。 14．封闭系统在压力恒定的过程中吸收的热等于该系统的焓。 15．对于一定量的理想气体，当温度一定时热力学能与焓的值一定，其差值也一定。 16．在101.325kPa 下，1mol l00℃的水恒温蒸发为100℃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ΔU = 0。 17．1mol ，80.1℃、101.325kPa 的液态苯向真空蒸发为80.1℃、101.325kPa 的气态苯。已 知该过程的焓变为30.87kJ ，所以此过程的Q = 30.87kJ 。 18．1mol 水在l01.325kPa 下由25℃升温至120℃，其ΔH = ∑C P ,m d T 。 19．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 d T = 0，d p = 0，故可得ΔH = 0。 20．因Q p = ΔH ，Q V = ΔU ，所以Q p - Q V = ΔH - ΔU = Δ(p V) = -W 。 21．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。 22．一个系统经历了一个无限小的过程，则此过程是可逆过程。 23．若一个过程中每一步都无限接近平衡态，则此过程一定是可逆过程。 24．若一个过程是可逆过程，则该过程中的每一步都是可逆的。 25．1mol 理想气体经绝热不可逆过程由p 1、V 1变到p 2、V 2， 则系统所做的功为 V p C C V p V p W =--=γγ，11122。 26．气体经绝热自由膨胀后，因Q = 0，W = 0，所以ΔU = 0，气体温度不变。 27．(?U /?V )T = 0 的气体一定是理想气体。 28．因理想气体的热力学能与体积压力无关，所以(?U /?p )V = 0，(?U /?V )p = 0。 29．若规定温度T 时，处于标准态的稳定态单质的标准摩尔生成焓为零，那么该温度下
第二章热力学第一定律练习题及解答
第二章热力学第一定律 一、思考题 1.判断下列说法是否正确，并简述判断的依据 (1)状态给定后，状态函数就有定值，状态函数固定后，状态也就固定了。 答：是对的。因为状态函数是状态的单值函数。 (2)状态改变后，状态函数一定都改变。 答：是错的。因为只要有一个状态函数变了，状态也就变了，但并不是所有的状态函数都得 变。 (3)因为△ U=Q V，△ H=Q，所以Q V，Q p是特定条件下的状态函数？这种说法对吗？答：是错的。AU，JH本身不是状态函数，仅是状态函数的变量，只有在特定条件下与Q V，Q p 的数值相等，所以Q V，Q p不是状态函数。 (4)根据热力学第一定律，因为能量不会无中生有，所以一个系统如要对外做功，必须从外界吸收热量。 答：是错的。根据热力学第一定律A U =Q +W，它不仅说明热力学能(△□、热(Q)和 功(W、之间可以转化，有表述了它们转化是的定量关系，即能量守恒定律。所以功的转化形式不仅有热，也可转化为热力学能系。 (5、在等压下，用机械搅拌某绝热容器中的液体，是液体的温度上升，这时△ H=q=O 答：是错的。这虽然是一个等压过程，而此过程存在机械功，即W f MQ所以△ H MQ。 (6、某一化学反应在烧杯中进行，热效应为Q i,焓变为AH。如将化学反应安排成反应相 同的可逆电池，使化学反应和电池反应的始态和终态形同，这时热效应为Q2,焓变为AH， 则AH|= AH2° 答：是对的。Q是非状态函数，由于经过的途径不同，则Q值不同，焓(H、是状态函数， 只要始终态相同，不考虑所经过的过程，则两焓变值：Hi和?汨2相等。 2.回答下列问题，并说明原因 (1、可逆热机的效率最高，在其它条件相同的前提下，用可逆热机去牵引货车，能否使火车的速度加快？ 答？不能。热机效率W是指从高温热源所吸收的热最大的转换成对环境所做的功。 Q h
第一章 热力学第一定律
第一章热力学第一定律 一、单选题 1) 如图，在绝热盛水容器中，浸入电阻丝，通电一段时间，通电后水及电阻丝的温度均略有升高，今以电阻丝为体系有：( ) A.W =0，Q <0，?U <0 B.W <0，Q<0，?U >0 C.W<0，Q<0，?U >0 D.W<0，Q=0，?U>0 2) 如图，用隔板将刚性绝热壁容器分成两半，两边充入压力不等的空气(视为理想气体)，已 知p 右> p 左， 将隔板抽去后: ( ) A.Q＝0, W＝0, ?U＝0 B.Q＝0, W <0, ?U >0 C.Q >0, W <0, ?U >0 D.?U＝0, Q＝W≠0 3）对于理想气体，下列关系中哪个是不正确的：( ) A. (?U/?T)V＝0 B. (?U/?V)T＝0 C. (?H/?p)T＝0 D. (?U/?p)T＝0 4）凡是在孤立孤体系中进行的变化，其?U和?H的值一定是：( ) A.?U >0, ?H >0 B.?U＝0, ?H＝0 C.?U <0, ?H <0 D.?U＝0，?H大于、小于或等于零不能确定。 5）在实际气体的节流膨胀过程中，哪一组描述是正确的: ( ) A.Q >0, ?H＝0, ?p < 0 B.Q＝0, ?H <0, ?p >0 C.Q＝0, ?H＝0, ?p <0 D.Q <0, ?H＝0, ?p <0 6）如图，叙述不正确的是：( ) A.曲线上任一点均表示对应浓度时积分溶解热大小 B.?H1表示无限稀释积分溶解热 C.?H2表示两浓度n1和n2之间的积分稀释热 D.曲线上任一点的斜率均表示对应浓度时HCl的微分溶解热 7）?H＝Q p此式适用于哪一个过程: ( ) A.理想气体从101325Pa反抗恒定的10132.5Pa膨胀到10132.5sPa B.在0℃、101325Pa下，冰融化成水 C.电解CuSO4的水溶液 D.气体从(298K，101325Pa)可逆变化到(373K，10132.5Pa ) 8) 一定量的理想气体，从同一初态分别经历等温可逆膨胀、绝热可逆膨胀到具有相同压力的终态，终态体积分别为V1、V2。( ) A.V1 < V2 B.V1 = V2 C.V1> V2 D.无法确定 9) 某化学反应在恒压、绝热和只作体积功的条件下进行，体系温度由T1升高到T2，则此过程的焓变?H:( )
高中物理-热力学第一定律
高中物理-热力学第一定律 如图,一个质量为m 的T 形活塞在气缸内封闭一定量的理想气体,活塞体积可忽略不计,距气缸底部h 0处连接一U 形细管（管内气体的体积可忽略）。初始时,封闭气体温度为T 0,活塞距离气缸底部1.5h 0,两边水银柱存在高度差。已知水银密度为ρ,大气压强为p 0,气缸横截面积为S ,活塞竖直部分高为1.2h 0,重力加速度为g 。 （1）通过制冷装置缓慢降低气体温度,当温度为多少时两边水银面恰好相平？ （2）从开始至两水银面恰好相平的过程,若气体放出的热量为Q ,求气体内能的变化。 【参考答案】（1） （2）0.3h 0(p 0S +mg )–Q 【试题解析】（1）初态时,气体压强,体积V 1=1.5h 0S ,温度为T 0 要使两边水银面相平,气缸内气体的压强p 2=p 0,此时活塞下端一定与气缸底接触,V 2=1.2h 0 设此时温度为T ,由理想气体状态方程有 解得 （2）从开始至活塞竖直部分恰与气缸底接触,体积变小,气体压强不变,外界对气体做功,其后体积不变,外界对气体不做功,故外界对气体做的功W =p 1ΔV =()×0.3h 0S 由热力学第一定律有ΔU =W –Q =0.3h 0(p 0S +mg )–Q 【知识补给】 状态变化与内能变化 中学常见的状态变化主要有等温变化、等容变化、等压变化和绝热变化。 000455p ST p S mg +10mg p p S =+11220p V p V T T =000455p ST T p S mg =+0mg p S +
（1）等温变化：理想气体的内能等于分子动能,不变；一般气体的分子间距较大,分子间作用力为引力,体积增大,则分子势能增大,内能增大。 （2）等容变化：理想气体的内能随温度升高而增大；一般气体分子势能不变,温度升高时分子动能增大,内能增大；体积不变则外界对气体不做功,内能变化只与热传递有关。 （3）等压变化：理想气体的内能随温度升高而增大；一般气体温度升高时,分子平均速率增大,压强不变,则分子数密度应减小,即体积增大,分子势能和分子动能都增大,内能增大。（4）绝热变化：与外界无热交换,内能变化只与体积变化,即外界对气体做的功有关；理想气体的体积增大时,内能减小,温度降低,压强减小；一般气体的体积增大时,内能减小,分子势能增大,分子动能减小,温度降低,压强减小。 下列说法正确的是 A．物体的温度升高,物体内所有分子热运动的速率都增大 B．物体的温度升高,物体内分子的平均动能增大 C．物体吸收热量,其内能一定增加 D．物体放出热量,其内能一定减少 如图所示为密闭的气缸,外力推动活塞P压缩气体,对缸内气体做功800 J,同时气体向外界放热200 J,缸内气体的 A．温度升高,内能增加600 J B．温度升高,内能减少200 J C．温度降低,内能增加600 J D．温度降低,内能减少200 J 如图所示,一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A,其中A→B和C→D为等温过程,B→C为等压过程,D→A为等容过程。
高中物理-热力学第一定律
热力学第一定律 热力学第一定律 热力学第一定律内容是：研究对象内能的改变量，等于外界对它传递的热量与外界对它所做的功之和。 注：热量的传导与做功均需要注意正负性。 热力学第一定律公式 热力学第一定律公式： △U=W+Q 其中，△U——内能的变化量，单位焦耳（J），如果为负数，则说明研究对象内能减小。 Q——研究对象吸收的热量，单位焦耳（J），如果为负数，则说明研究对象向外释放热量。 在自然态下，Q传导具有方向性，即只能从高温物体向低温物体传递热量。 W——外界对研究对象做的功，单位焦耳（J），如果为负数，则说明研究对象对外界做功。
热力学第一定律理解误区之吸热内能一定增加？ 老师：并非如此。如果对外做功，内能可能不变，甚至减小。 物体的内能是变大还是变小，取决于两个外在因素，其一是吸收（或放出）热量，另外一个是做功。 如果吸收了10J的热量，向外界做了20J的功，物体的内能不会增加，反而会减小（减小10J）。 热力学第一定律深入理解之温度与分子平均动能关系 老师：分子平均动能Ek与热力学温度T是正比例关系，即分子平均动能Ek越大，热力学温度T就越大。 分子平均动能Ek是微观表现方式，而热力学温度T是宏观表现方式。 热力学第一定律深入理解之做功与气体体积关系 老师：W与气体的体积相关，V减小，则是外界对气体做正功（压缩气体）。
反之，V增大，则是外界对气体做负功（气体膨胀向外界做功）。 热力学第一定律深入理解之能量守恒定律在热学的变形式 老师：从热力学第一定律公式来看： △U=W+Q 这与能量守恒定律是一致的。能量守恒定律的内容是：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体传递给另一个物体，而且能量的形式也可以互相转换。 在热学领域，物体内能改变同样遵守能量守恒定律。物体内能的增加，要么是伴随着外界做功，要么是由外界热量传导引起的。 在物体A内能增加的同时，物体B因为向A做功能量减小，或者物体C把自身内能以热量形式向物体A传导，自身能量减小。 如果以A+B+C总系统为研究对象，这个系统的总能量，依然是守恒的。 热力学第一定律深入理解之理想气体的内能 老师：如果研究对象是一定量的理想气体，就不用考虑分子势能。 那么这部分气体内能变化△U，就只与分子平均动能Ek相关，宏观表现就是只和温度T相关。热力学第一定律的发展与意义简介 热力学第一定律本质上与能量守恒定律是的等同的，是一个普适的定律，适用于宏观世界和微观世界的所有体系，适用于一切形式的能量。 自1850年起，科学界公认能量守恒定律是自然界普遍规律之一。
第一章热力学第一定律答案
第一章 热力学练习题参考答案 一、判断题解答： 1．错。对实际气体不适应。 2．错。数量不同，温度可能不同。 3．错。没有与环境交换能量，无热可言；天气预报的“热”不是热力学概念，它是指温度，天气很热，指气温很高。 4．错。恒压（等压）过程是体系压力不变并与外压相等，恒外压过程是指外压不变化，体系压力并不一定与外压相等。 5．错。一般吸收的热大于功的绝对值，多出部分增加分子势能（内能）。 6．错。例如理想气体绝热压缩，升温但不吸热；理想气体恒温膨胀，温度不变但吸热。 7．第一句话对，第二句话错，如理想气体的等温过程ΔU = 0，ΔH = 0，U 、H 不变。 8．错，两个独立变数可确定系统的状态只对组成一定的均相组成不变系统才成立。 9．错，理想气体U = f (T )，U 与T 不是独立的。描述一定量理想气体要两个独立变量。 10．第一个结论正确，第二个结论错，因Q+W ＝ΔU ，与途径无关。 11．错，Q V 、Q p 是过程变化的量、不是由状态决定的量，该式仅是数值相关而已。在一定条件下，可以利用ΔU ，ΔH 来计算Q V 、Q p ，但不能改变其本性。 12．错，(1)未说明该过程的非体积功W '是否为零； (2)若W ' = 0，该过程的热也只等于系统的焓变，而不是体系的焓。 13．对。因为理想气体热力学能、焓是温度的单值函数。 14．错，这是水的相变过程，不是理想气体的单纯状态变化，ΔU > 0。 15．错，该过程的p 环 = 0，不是恒压过程，也不是可逆相变，吸的热，增加体系的热力学能。吸的热少于30.87 kJ 。 16．错，在25℃到120℃中间，水发生相变，不能直接计算。 17．错，H = f (T ,p )只对组成不变的均相封闭系统成立，该题有相变。 18．错，Δ(pV )是状态函数的增量，与途径无关，不一定等于功。 19．错，环境并没有复原，卡诺循环不是原途径逆向返回的。 20．错，无限小过程不是可逆过程的充分条件。如有摩擦的谆静态过程。 21．错，若有摩擦力(广义)存在，有能量消耗则不可逆过程，只是准静态过程。 22．对。只有每一步都是可逆的才组成可逆过程。 23．对。() ()()12m ,121122n n 1T T C C C C T T R V p V p W V V V p -=--=--= γ。该公式对理想气体可逆、 不可逆过程都适用。 24．错，若是非理想气体的温度会变化的，如范德华气体。 25．错，该条件对服从pV m = RT + bp 的气体(钢球模型气体)也成立。 26．错，(?U /?V )p ≠(?U/?V )T ；(?U /?P )V ≠(?U/?V )T ，因此不等于零。 27．错，U = H －pV 。PV 不可能为零的。 28．错。CO 2在1000K 的标准摩尔生成焓可以由298K 标准摩尔生成焓计算出：由基尔霍夫定律得出的计算公式：
物理化学知识点总结(热力学第一定律)
物理化学知识点总结 (热力学第一定律) -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
热力学第一定律 一、基本概念 1.系统与环境 敞开系统：与环境既有能量交换又有物质交换的系统。 封闭系统：与环境只有能量交换而无物质交换的系统。（经典热力学主要研究的系统） 孤立系统：不能以任何方式与环境发生相互作用的系统。 2.状态函数：用于宏观描述热力学系统的宏观参量，例如物质的量n、温度 T、压强p、体积V等。根据状态函数的特点，我们 把状态函数分成：广度性质和强度性质两大类。 广度性质：广度性质的值与系统中所含物质的量成 正比，如体积、质量、熵、热容等，这种性质的函数具 有加和性，是数学函数中的一次函数，即物质的量扩大 a倍，则相应的广度函数便扩大a倍。 强度性质：强度性质的值只与系统自身的特点有关，与物质的量无关，如温度，压力，密度，摩尔体积等。 注：状态函数仅取决于系统所处的平衡状态，而与此状态的历史过程无关，一旦系统的状态确定，其所有的状态函数便都有唯一确定的值。
二、热力学第一定律 热力学第一定律的数学表达式： 对于一个微小的变化状态为： dU= 公式说明：dU表示微小过程的内能变化，而δQ和δW则分别为微小过程的热和功。它们之所以采用不同的符号，是为了区别dU是全微分，而δQ和δW不是微分。或者说dU与过程无关而δQ和δW却与过程有关。这里的W既包括体积功也包括非体积功。 以上两个式子便是热力学第一定律的数学表达式。它们只能适用在非敞开系统，因为敞开系统与环境可以交换物质，物质的进出和外出必然会伴随着能量的增减，我们说热和功是能量的两种传递形式，显然这种说法对于敞开系统没有意义。 三、体积功的计算 1.如果系统与环境之间有界面，系统的体积变化时，便克服外力做功。将一 定量的气体装入一个带有理想活塞的容器中，活塞上部施加外压。当气体膨胀微小体积为dV时，活塞便向上移动微小距离dl，此微小过程中气
热力学第一定律试题
热力学第一定律试题 (一）填空题(每题２分） １。1—1—1-9 理想气体等温可逆膨胀过程，ΔＵ０，ΔH 0,Q ０， W ０. （填>、=、<) 2.1-１-1-1１气体分子数增加的反应,在恒容无非体积功的条件下，ΔU ΔH,ΔH Q,ΔU Q，W ０。（填>、=、<） 3．1-1—１-9 将热量Q传给一定量的理想气体，（1)若体积不变，则这热量转变为;（２）若 温度不变，则这热量转变为；（３)若压力不变，则这热量转变为。 4．1-１－1-9 在一个绝热箱内装有浓硫酸和水，开始中间用隔膜分开,然后弄破隔膜，使水和浓硫酸混合，以水和浓硫酸为体系,则Q 0，W 0，ΔＵ 0。（填〉、=、〈） 5。1-１－１-13 1ｍoｌ液态苯在298K时置于恒容氧弹中完全燃烧,生成水和二氧化碳气体，同时放热3２6 ４KJ·mol—１。则其等压燃烧热为。 6.1-1-1—13 反应C（石墨) ＋Ｏ2 ＣＯ2(g）的ΔH,是CＯ2(g）的热,是C（石墨)的 热. 7.1－1—１—9 有3molH2（可视为理想气体）,由29８K加热到423K,则此过程的ΔＵ为。 8。1-1—1-9 1ｍol双原子理想气体，从温度300K绝热压缩到50０Ｋ，则焓变为。 9。1-1—1－３体系经历不可逆循环后，ΔU 0，ΔH０。 （二)选择题（每题1分) １0.１—4－2－1 有一敞口容器中放有水溶液，如果以此溶液为体系,则为:( ） （A）孤立体系 (B）封闭体系（C）敞开体系（Ｄ) 绝热体系 1１.1—４－２－1把一杯水放在刚性绝热箱内，若以箱内热水及空气为体系,则该体系为：（）（A）敞开体系（B）封闭体系（C)孤立体系 (Ｄ）绝热体系 12.1—4－2-2 以下性质为容量性质的是( ) （A）温度（B) 密度 (C）压力 (D）体积 13。1—4-2-2 以下性质为强度性质的是( ） （A）内能（B) 温度 (C）体积（D）焓 14．1-４—2-３下列不符合热力学平衡状态含义的叙述是( ） （A) 系统内各部分之间及系统与环境间有不平衡作用力存在（B）系统内部各处温度相同，且不随时 间变化 （C) 当系统内有化学反应发生并达到平衡时,系统的物质组成不随时间变化 (D) 系统内相数及各相组成不随时间变化 15．1—４－２-３有关状态函数的描述不正确的是（） （A）状态一定,值一定; （B) 在数学上有全微分的性质; (Ｃ) 其循环积分等于零；（D）所有状态函数的绝对值都无法确定。 16．1-4-2－9 理想气体等温膨胀,环境将热传给系统，则系统的（） （A）ΔH<0，ΔU>0 （B）ΔＨ>0,ΔU〈0 （C）ΔH＜０，ΔU〈０（D) ΔＨ=0,ΔＵ=０ 17．1—4-2－6 下列表示式中正确的是（） (A）等压过程，ΔH=ΔＵ+ PＶ（B)等压过程，ΔH =0 (C) 等压过程，ΔH =ΔU + V P （Ｄ）恒容过程，ΔＨ=0 18．1—4-2-１4 在绝热钢弹中,发生一个放热的分子数增加的化学反应，则（） (A）Ｑ〉0,Ｗ＞0,ΔU ＞0 （B） Q=０,W=0,ΔU〉0 （Ｃ） Q=0，W=０，ΔU =0 （Ｄ) Q<0，Ｗ〉0，ΔU〈0 19．1－4—2-9 某理想气体发生一绝热不可逆过程，下列关系式不成立的是（） (A) PVγ＝常数（B） dＵ= －δＷ (C） dＵ= C v dT （Ｄ) PＶm=RT
第一章热力学第一定律
第一章 热力学第一定律 一、选择题 1．下述说法中，哪一种正确（ ） (A)热容C 不是状态函数； (B)热容C 与途径无关； (C)恒压热容C p 不是状态函数；(D)恒容热容C V 不是状态函数。 2．对于内能是体系状态的单值函数概念，错误理解是（ ） (A) 体系处于一定的状态，具有一定的内能； (B) 对应于某一状态，内能只能有一数值不能有两个以上的数值； (C) 状态发生变化，内能也一定跟着变化； (D) 对应于一个内能值，可以有多个状态。 3．某高压容器中盛有可能的气体是O 2 ,Ar, CO 2, NH 3中的一种，在298K 时由5dm3绝热可逆膨胀到6dm3，温度降低21K ，则容器中的气体（ ） (A) O 2 (B) Ar (C) CO 2 (D) NH 3 4．戊烷的标准摩尔燃烧焓为-3520kJ·mol -1，CO 2(g)和H 2O(l)标准摩尔生成焓分别为-395 kJ·mol -1和-286 kJ·mol -1，则戊烷的标准摩尔生成焓为（ ） (A) 2839 kJ·mol -1 (B) -2839 kJ·mol -1 (C) 171 kJ·mol -1 (D) -171 kJ·mol -1 5．已知反应)()(2 1)(222g O H g O g H =+的标准摩尔反应焓为)(T H m r θ ?，下列说法中不正确的是（ ）。 (A). )(T H m r θ?是H 2O(g)的标准摩尔生成焓 (B). )(T H m r θ ?是H 2O(g)的标准摩尔燃烧焓 (C). )(T H m r θ?是负值 (D). )(T H m r θ?与反应的θ m r U ?数值相等 6．在指定的条件下与物质数量无关的一组物理量是（ ） (A) T , P, n (B) U m , C p, C V (C) ΔH, ΔU, Δξ (D) V m , ΔH f,m (B), ΔH c,m (B) 7．实际气体的节流膨胀过程中，下列那一组的描述是正确的（ ） (A) Q=0 ΔH=0 ΔP< 0 ΔT≠0 (B) Q=0 ΔH<0 ΔP> 0 ΔT>0 (C) Q>0 ΔH=0 ΔP< 0 ΔT<0 (D) Q<0 ΔH=0 ΔP< 0 ΔT≠0 8．已知反应 H 2(g) + 1/2O 2(g) →H 2O(l)的热效应为ΔH ，下面说法中不正确的是（ ） (A) ΔH 是H 2O(l)的生成热 (B) ΔH 是H 2(g)的燃烧热 (C) ΔH 与反应 的ΔU 的数量不等 (D) ΔH 与ΔH θ数值相等 9．为判断某气体能否液化，需考察在该条件下的（ ） (A) μJ-T > 0 (B) μJ-T < 0 (C) μJ-T = 0 (D) 不必考虑μJ-T 的数值
第二章 热力学第一定律(总复习题含答案)
第二章 热力学第一定律 一、 选择题 1、下列叙述中不具状态函数特征的是：（ ） (A)系统状态确定后，状态函数的值也确定 (B)系统变化时，状态函数的改变值只由系统的初终态决定 (C)经循环过程，状态函数的值不变 (D)状态函数均有加和性 2、下列叙述中，不具可逆过程特征的是：（ ） (A)过程的每一步都接近平衡态，故进行得无限缓慢 (B)沿原途径反向进行时，每一小步系统与环境均能复原 (C)过程的初态与终态必定相同 (D)过程中，若做功则做最大功，若耗功则耗最小功 3、如图，将CuSO4水溶液置于绝热箱中，插入两个铜电极， 以蓄电池为电源进行电解，可以看作封闭体系的是：（ ） (A)绝热箱中所有物质 (B)两个铜电极 (C)蓄电池和铜电极 (D) CuSO 4水溶液 5、在下列关于焓的描述中，正确的是（ ） (A)因为ΔＨ＝ＱＰ，所以焓是恒压热 (B)气体的焓只是温度的函数 (C)气体在节流膨胀中，它的焓不改变 (D)因为ΔＨ＝ΔＵ＋Δ（ＰＶ），所以任何过程都有ΔＨ>０的结 论 6、在标准压力下，1mol 石墨与氧气反应生成1mol 二氧化碳的 反应热为Δr H ，下列哪种说法是错误的? （ ） (A) ΔH 是CO2(g)的标准生成热 (B) ΔH =ΔU (C) ΔH 是石墨的燃烧热 (D) ΔU <ΔH 7、在标准状态下，反应C 2H 5OH （l ）+3O 2(g) →2CO 2(g)+3H 2O(g)的反应焓为Δr H m θ, ΔC p >0, 下列说法 中正确的是（ ） (A)Δr H m θ是C 2H 5OH （l ）的标准摩尔燃烧焓 (B)Δr H m θ〈０ (C)Δr H m θ＝Δr Ｕm θ (D)Δr H m θ不随温度变化而变化 8、下面关于标准摩尔生成焓的描述中，不正确的是（ ） (A)生成反应中的单质必须是稳定的相态单质 (B)稳态单质的标准摩尔生成焓被定为零 (C)生成反应的温度必须是298.15K (D)生成反应中各物质所达到的压力必须是100KPa 9、在一个绝热钢瓶中，发生一个放热的分子数增加的化学反应， 那么：（ ） (A) Q > 0，W > 0，?U > 0 (B)Q = 0，W = 0，?U < 0 (C) Q = 0，W = 0，?U = 0 (D) Q < 0，W > 0，?U < 0 10、非理想气体进行绝热自由膨胀时,下述答案中哪一个是错误的? ( ) (A) Q =0 (B) W =0 (C) ΔU =0 (D) ΔH =0 11、下列表示式中正确的是 ( ) (A)恒压过程ΔH=ΔU+pΔV (B)恒压过程 ΔH=0 (C)恒压过程ΔH=ΔU+VΔp (D)恒容过程 ΔH=0 12、理想气体等温反抗恒外压膨胀，则 ( ) (A)Q>W (B)Q
热力学第一定律练习题
第一章 热力学第一定律练习题 一、判断题（说法对否）： 1．道尔顿分压定律，对理想气体和实际混合气体来说关系式PB=Nb(RT/V)都成立。 2．在两个封闭的容器中，装有同一种理想气体，压力、体积相同，那么温度也相同。 3．物质的温度越高，则热量越多；天气预报：今天很热。其热的概念与热力学相同。 4．恒压过程也就是恒外压过程，恒外压过程也就是恒过程。 5．实际气体在恒温膨胀时所做的功等于所吸收的热。 6．凡是温度升高的过程体系一定吸热；而恒温过程体系不吸热也不放热。 7．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。 8．体积是广度性质的状态函数；在有过剩NaCl(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。 9．在101.325kPa 、100℃下有lmol 的水和水蒸气共存的系统，该系统的状态完全确定。 10．一定量的理想气体，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。 11．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。 12．从同一始态经不同的过程到达同一终态，则Q 和W 的值一般不同，Q + W 的值一般也不相同。 13．因Q P = ΔH ，Q V = ΔU ，所以Q P 与Q V 都是状态函数。 14．封闭系统在压力恒定的过程中吸收的热等于该系统的焓。 15．对于一定量的理想气体，当温度一定时热力学能与焓的值一定，其差值也一定。 16．在101.325kPa 下，1mol l00℃的水恒温蒸发为100℃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ΔU = 0。 17．1mol ，80.1℃、101.325kPa 的液态苯向真空蒸发为80.1℃、101.325kPa 的气态苯。已 知该过程的焓变为30.87kJ ，所以此过程的Q = 30.87kJ 。 18．1mol 水在l01.325kPa 下由25℃升温至120℃，其ΔH = ∑C P ,m d T 。 19．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 d T = 0，d p = 0，故可得ΔH = 0。 20．因Q p = ΔH ，Q V = ΔU ，所以Q p - Q V = ΔH - ΔU = Δ(p V) = -W 。 21．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。 22．一个系统经历了一个无限小的过程，则此过程是可逆过程。 23．若一个过程中每一步都无限接近平衡态，则此过程一定是可逆过程。 24．若一个过程是可逆过程，则该过程中的每一步都是可逆的。 25．1mol 理想气体经绝热不可逆过程由p 1、V 1变到p 2、V 2， 则系统所做的功为 V p C C V p V p W =--=γγ，11122。 26．气体经绝热自由膨胀后，因Q = 0，W = 0，所以ΔU = 0，气体温度不变。 27．(?U /?V )T = 0 的气体一定是理想气体。 28．因理想气体的热力学能与体积压力无关，所以(?U /?p )V = 0，(?U /?V )p = 0。 29．若规定温度T 时，处于标准态的稳定态单质的标准摩尔生成焓为零，那么该温度下 稳定态单质的热力学能的规定值也为零。 30．已知CO 2在298.15K 时的m f H ?和0℃到1000℃的热容C p ,m ，则CO 2在1000K 时 的标准摩尔生成焓为m f H ?(1000K) = m f H ?(298.15K) + ∫C p ,m d T 。 31．一定量的理想气体由0℃、200kPa 的始态反抗恒定外压(p 环 = 100kPa)绝热膨胀达平衡，则末态温度不变。