第二章 热力学第一定律-概念题答案

第二章热力学第一定律习题答案

自测题

1.判断题。下述各题中的说法是否正确？正确的在图后括号内画“√”，错误的画“×”（1）隔离系统的热力学能U是守恒的。（√）

（2）理想气体的完整定义是：在一定T、P下既遵守pV=nRT又遵守(?U/?V)T =0的气体叫做理想气体。（×）

（3）1mol 100℃、101325Pa下的水变成同温同压下的水蒸气，该过程的△U=0.（×）

2. 选择题。选择正确答案的编号，填在各题题后的括号内：

(1) 热力学能U是系统的状态函数，若某一系统从一始态出发经一循环过程又回到始态，则系统热力学能的增量是：（ A ）

（A）△U=0 ; （B）△U>0; (C) △U<0

(2) 当系统发生状态变化时，则焓的变化为：△H=△U+△（pV），式中△（pV）的意思是：（ B ）

(A) △(PV)= △P△V; (B) △(PV)=P2V2- P1V1

(C) △(PV)=P△V+V△P

(3) 1mol理想气体从P1、V1、T1分别经（a）绝热可逆膨胀到P2、V2、T2；（b）绝热恒外压膨胀到P’2、V’2、T’2，若P2= P’2，则（C ）。

（A）T’2=T2, V’2=V2; (B) T’2> T2 , V’2< V2;

(C) T’2> T2, V’2> V2

3.填空题。在以下各小题中画有“______”处或表格中填上答案

（1）物理量Q（热量）、T(热力学温度)、V（系统体积）、W（功），其中用于状态函数的是___T, V___；与过程有关的量是___Q, W___；状态函数中用于广延量的是__V_____；属于强度量的是___T______。

(2) Q v=△U应用条件是_封闭系统____;__恒容____;__W’=0______。

（3）焦耳—汤姆逊系数μJ-T__=(?T/?p)H___，μJ-T>0表示节流膨胀后温度___低于___节流膨胀前温度。

计算题

一、273.15K、1013250Pa的0.0100m3双原子理想气体，分别经过下列过程，到达终态压力为101325Pa。试计算系统经过每种过程后的终态温度和W、Q及△U。

（1）等温可逆膨胀；（2）绝热可逆膨胀；

（3）反抗恒定外压p ex=101325Pa，恒温膨胀；

（4）反抗恒定外压p ex=101325Pa，绝热膨胀。

二、若将2mol、300K、1013250Pa的理想气体，先等容冷却到压力为101325Pa，再等压加热到300K。试求该过程总的W、Q、△U和△H。

三、1mol单原子理想气体经可逆过程A、B、C三步，从始态1经状态2、3，又回到始态1。已知该气体的C v,m=1.5R。试填充下表：

T

四、1mol单原子理想气体始态为202.65kPa、0.0112m3，经pT=常数的可逆过程，压缩到终态为405.3kPa。已知C v,m=1.5R。试计算：（1）终态的体积和温度；（2）W、△U和△H。

五、已知冰在0℃及101.325 kPa时的融化热是334.4J.g-1，水在100℃和101.325 kPa时的蒸发热为2255 J.g-1，在0—100℃之间水的比热平均值为4.184J.K-1.g-1，在100—200℃之间水蒸气的恒压摩尔热容为34.31J.K-1.g-1。今在101.325 kPa下，若将101.325 kPa、0℃的1mol 冰转变成200℃的水蒸气。试计算该过程的△U和△H。

六、已知甲醛（g）的标准摩尔燃烧热△c H mθ(298K)=—563.6 kJ.mol-1，甲醇（g）的△f H mθ(298K) =—201.2 kJ.mol-1，氢气和C（石墨）的△c H mθ(298K)分别为—286及—394 kJ.mol-1。试计算反应

CH3OH(g)---------→HCHO（g）+H2(g)

的标准摩尔反应焓△r H mθ(298K)= ?

七、25℃时，1mol氢气在10mol氧气中燃烧：

H2 (g)+10 O2 (g) ---------→ H2O (g) +9.5 O2 (g)

已知水蒸气的标准摩尔生成焓△f H mθ(298K)=—242.7 k J·mol-1，氢气、氧气和水蒸气的标准定压摩尔热容分别为27.2、27.2和31.4 J·K-1mol-1。试计算：

（a）25℃时燃烧反应的△r H mθ(298K)；

（b）225℃时燃烧反应的△r H mθ(498K)；

（c）若反应物起始温度为25℃，求在一个密闭氧弹中绝热爆炸后的最高温度。