大学物理习题详解No.11 热力学第一定律

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物理化学章节习题

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 <0B.W <0，Q <0，∆U >0C.W <0，Q <0，∆U >0D. W <0，Q =0，∆U >02) 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 ＝0B.Q＝0, W <0, ∆U >0C.Q >0, W <0, ∆U >0D.∆U ＝0, Q＝W ≠03）对于理想气体，下列关系中哪个是不正确的：( )A. (∂U/∂T)V＝0B. (∂U/∂V)T＝0C. (∂H/∂p)T＝0D. (∂U/∂p)T＝04）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 >0B.∆U ＝0, ∆H＝0C.∆U <0, ∆H <0D.∆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 < 0B.Q＝0, ∆H <0, ∆p >0C.Q＝0, ∆H ＝0, ∆p <0D.Q <0, ∆H ＝0, ∆p <06）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10132.5sPaB.在0℃、101325Pa下，冰融化成水的水溶液C.电解CuSO4D.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。

大学物理化学1-热力学第一定律课后习题及答案

热力学第一定律课后习题一、是非题下列各题中的叙述是否正确？正确的在题后括号内画“√”，错误的画“⨯”。

1.在定温定压下，CO2由饱和液体转变为饱和蒸气，因温度不变，CO2的热力学能和焓也不变。

( )2. d U = nC V,m d T这个公式对一定量的理想气体的任何pVT过程均适用。

( )3. 一个系统从始态到终态，只有进行可逆过程才有熵变。

( )4. 25℃时H2(g)的标准摩尔燃烧焓等于25℃时H2O(g)的标准摩尔生成焓。

( )5. 稳定态单质的∆f H(800 K) = 0。

( )二、选择题选择正确答案的编号，填在各题后的括号内：1. 理想气体定温自由膨胀过程为：（）。

（A）Q > 0；（B）∆U < 0；（C）W <0；（D）∆H = 0。

2. 对封闭系统来说，当过程的始态和终态确定后，下列各项中没有确定的值的是：( )。

( A ) Q；( B ) Q＋W；(C ) W( Q = 0 )；( D ) Q( W = 0 )。

3. pVγ = 常数(γ = C p,m/C V,m)适用的条件是：( )(A)绝热过程；( B)理想气体绝热过程；( C )理想气体绝热可逆过程；(D)绝热可逆过程。

4. 在隔离系统内：( )。

( A ) 热力学能守恒，焓守恒；( B ) 热力学能不一定守恒，焓守恒；(C ) 热力学能守恒，焓不一定守恒；( D) 热力学能、焓均不一定守恒。

5. 从同一始态出发，理想气体经可逆与不可逆两种绝热过程：( )。

( A )可以到达同一终态；( B )不可能到达同一终态；( C )可以到达同一终态，但给环境留下不同影响。

6. 当理想气体反抗一定的压力作绝热膨胀时，则：( )。

( A )焓总是不变；(B )热力学能总是增加；( C )焓总是增加；(D )热力学能总是减少。

7. 已知反应H2(g) +12O2(g) ==== H2O(g)的标准摩尔反应焓为∆r H(T)，下列说法中不正确的是：（）。

大学物理热力学第一定律 21页PPT文档

总热量： Q 2 dQ 积分与过程有关。 1
§2 热力学第一定律
四、热力学第一定律
某一过程，系统从外界吸热 Q，对外界做功A，系统内能从初始态 E1变为 E2，则由能量守恒：
QE2E1A
对微小过程：
1
2
dQdEdA
E1
E2
注意：
1. 功、热量为过程量，内能为状态量 1. 2. A、Q的正负号 2. 3. 适用任何系统的任何过程
T1
4 O
3 V T2
2-3
绝热膨胀
TV TV 1 12
1
23
Q'
RT
V ln 3

2
1
T2
2
ln
V V
V4
3
4
T ln V 2
V 1 1
4-1 绝热收缩 TV1TV1
11
24
V (2
)1
(V3
)1
V
V
1
4
1 T2
T1
注意：
卡诺逆循环（制冷机）
dApdV
P
dV0,dA0 系统作正功
dV0,dA0 系统作负功
总功： AdAV V 12PdV O
V
三、热量
传热—改变系统状态的另一种方法
T1
条件：系统与外界的温度不同
T2
通过分子热运动传递能量无法用宏观量计算
热量Q—传热过程中传递的能量
dQ0 系统从外界吸收热量热量是过程量 dQ0 系统向外界放出热量
EEk Ep
EE(T,V)
内能是状态量，与过程无关
理想气体： EP=0
E Ek
A
EEBEA

物理化学复习思考题讲解

复习思考题第一章热力学第一定律一、选择题B 1. 热力学第一定律的数学表达式ΔU=Q-W只能应用于A 理想气体B 封闭体系C 孤立体系D 敞开体系D 2 对于任何循环过程，体系经历i 步变化，则根据热力学第一定律应该是A Qi=0B Wi=0C [ Qi-Wi]>0D [ Qi-Wi]=0A 3 1mol单原子理想气体（Cp，m=5/2 R J.mol-1），在300K 时压缩到500K，则其焓变为A 4157JB 596 JC 1255JD 994 JB 4 同一温度下，同一气体物质的等压摩尔热容Cp 与等容摩尔热容Cv之间存在A Cp<CvB Cp>CvC Cp=CvD 难以比较A 5 对于理想气体，下列关系中哪个是不正确的？A （эU/эT ）=0 B（эU/эV）=0 TV C （эH/эP）=0 D （эU/эP）=0 TT C 6 一封闭体系，当状态从A到B变化时经历二条任意的不同途径，则A Q=QB W=WC Q-W=Q-WD ΔU=0 21112 212C 7 若体系为1mol 的物质，则下列各组哪一组所包含的量皆属状态函数？A U、Qp、Cp、CvB Qv、H、Cv、CpC U、H、Cp、CvD ΔU、H 、Qp、QvB 8 在一个绝热的刚壁容器中，发生一个化学反应，使体系的温度从T升高到T，压力从21P升高到P，则21A Q>0,W>0, ΔU>0 B Q=0,W=0, ΔU=0C Q=0,W>0, ΔU<0D Q>0,W=0, ΔU>0B 9. 当理想气体反抗一定的压力作绝热膨胀时，则DA 焓总是不变B 内能总是增加C 焓总是增加D 内能总是减少CdTH= 的适用条件是 D 10.式子ΔP A 等压过程 B 任何过程C 组成不变的等压过程 D 均相的组成不变的等压过程B 11.当热力学第一定律以d U=δQ-p d V 表示时，它适用于A 理想气体的可逆过程B 封闭体系只作膨胀过程C 理想气体的等压过程D 封闭体系的等压过程C 12.对状态函数的描述，哪一点是不正确的？A 它是状态的单值函数，状态一定它就具有唯一确定的值B 状态函数之改变值只取决于过程的始终态，与过程进行的途径无关状态函数的组合仍是状态函数CD 热力学中很多状态函数的绝对值不能测定，但其在过程中的变化值却是可以直接或间接测定的C 13已知反应 B →A 和 B →C 所对应的等压反应热分别ΔH和ΔH，则反应A→C 32ΔH是1A ΔH=ΔH+ΔH=ΔH=ΔH=ΔH -ΔH ΔH ΔH ΔH -ΔH C ΔHD - B 312212213313A 14 25℃时有反应2CH（l）+15O（g）→6HO（l）+12CO（g），若反应中各反应气体22626物质均视为理想气体，则其等压反应热ΔHm与等容反应热ΔUm 之差约为A -3.7KJB 1.2KJC -1.2KJD 3.7KJ-1θ-111KJ及时的标准生成焓ΔH分别为-242KJ mol（g）及CO（g）在298KC 15 若已知HO m2f-1，则反应HO（g）+C（s）→H（g）+CO（gmol）的反应热为22A -353KJ B -131KJ C 131 KJ D 353 KJC 16 已知CHCOOH（l），CO（g），HO（l）的标准生成焓ΔHθ为：-484.5，-393.5，m3f22θB 是l）的标准燃烧热ΔH-285.8，则CH3COOH（mc194.8D -194.8 C B A 874.1 -874.1U ，则此反应的Δ的ΔH 为-92.5KJ））+Cl（g→HCl（g） D 17 已知25℃反应H（g22H ΔD 等于H C 一定小于ΔH 一定大于A 无法知道 B Δ是ΔH）+H （g）的反应热Hε来估算反应热时，反应C（g）→CH（gB 18 用键焓24226+4ε[εA ] +ε[ε+6ε]-[ε B +ε]-[ε+ε+ε] H-HC-HC-CC-HC=CH-HC-CC=C C-HC-H[εC ] +6ε+ε]-[ε D [ε+4ε]-+ε+ε[ε+ε] C-HC-HC-HC-CH-HC=CC-CC=CC-HH-H T时标准下稳定单质的焓值为零，则稳定单质的内能规定值将C 19若规定温度总是零D C 总是负值 A 无法知道 B 总是正值是指C-H键的键焓εD 20 在甲烷CH中C-H4A 反应CH（g）=C（g）+2H（g）的ΔH 124B 反应CH（g）=C（g）+4H（g）的ΔH 24C 上述反应（A）中的ΔH×1/4 1D 上述反应（B）中的ΔH×1/4 2二计算题1. 1mol 理想气体于恒压下升温1℃，试求过程中体系与环境交换的功W。

第二章热力学第一定律

3．0.1kg C6H6(l)在 pӨ，沸点 353.35K 下蒸发，已知 l H m (C6H6) =30.80 kJ mol-1。
___（上升，下降，不变） _，其（
7．在室温常压下，H2（g）经节流膨胀后温度_ 样条件下，空气经节流膨胀后温度___ _。
H ）T_ P
_0，同
8． (1)某反应在恒压 P，绝热，W，=0 的条件下进行，系统温度由 T1 升到 T2，则过程△H ____0。
， (2)上述反应在恒 T，P，W =0 的条件下进行，则△H____0。
6．任何气体经绝热自由膨胀，温度不变 (
7． H2O(l)的标准摩尔生成焓△fHӨm 也是同温度下 H2(g)的标准摩尔燃烧焓 (
四、计算题
1．1mol理想气体由100kPa、10dm3恒压压缩到1dm3，再恒容升压到1000kPa。试
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计算整个过程的W、Q、U、H。 2．在 298K 时，有 2molN2(g)，始态体积为 15dm3，保持温度不变，经下列三个过程膨胀到终态体积为 50dm3，计算各过程的 U ， H ，W 和 Q 的值。设气体为理想气体。 (1) 自由膨胀； (2) 反抗恒定外压 100kPa 膨胀； (3) 可逆膨胀。
2．一理想气体在恒定外压为 1.01×102 kPa 下，从 10 dm3 膨胀到 16 dm3，同时吸热 125 J。则此过程的 ΔU 为( (A) -248 J (B) +842 J )焦耳。 (C) -482 J (D) +482 J
3．一理想气体在恒定外压为 1.01×102 kPa 下，从 10 dm3 膨胀到 16 dm3，同时吸热 125 J。则此过程的 ΔH 为( (A) +215 J (B) -125 J ) )焦耳。 (C) -215 J (D) +125 J

大学物理热学习题附答案11

一、选择题1．一定量的理想气体贮于某一容器中，温度为T ，气体分子的质量为m 。

根据理想气体的分子模型和统计假设，分子速度在x 方向的分量平方的平均值 (A) m kT x 32=v (B)m kT x 3312=v (C) m kT x /32=v (D) m kT x /2=v 2．一定量的理想气体贮于某一容器中，温度为T ，气体分子的质量为m 。

根据理想气体分子模型和统计假设，分子速度在x 方向的分量的平均值(A) m kT π8=x v (B) m kT π831=x v (C) m kT π38=x v (D) =x v 0 ［］3．4014：温度、压强相同的氦气和氧气，它们分子的平均动能ε和平均平动动能w 有如下关系：(A) ε和w 都相等 (B) ε相等，而w 不相等 (C) w 相等，而ε不相等(D) ε和w 都不相等4．4022：在标准状态下，若氧气(视为刚性双原子分子的理想气体)和氦气的体积比V 1 / V 2=1 / 2 ，则其内能之比E 1 / E 2为：(A) 3 / 10 (B) 1 / 2 (C) 5 / 6 (D) 5 / 35．4023：水蒸气分解成同温度的氢气和氧气，内能增加了百分之几(不计振动自由度和化学能)？(A) 66.7％ (B) 50％ (C) 25％ (D) 06．4058：两瓶不同种类的理想气体，它们的温度和压强都相同，但体积不同，则单位体积内的气体分子数n ，单位体积内的气体分子的总平动动能(E K /V )，单位体积内的气体质量ρ，分别有如下关系：(A) n 不同，(E K /V )不同，ρ不同 (B) n 不同，(E K /V )不同，ρ相同(C) n 相同，(E K /V )相同，ρ不同 (D) n 相同，(E K /V )相同，ρ相同7．4013：一瓶氦气和一瓶氮气密度相同，分子平均平动动能相同，而且它们都处于平衡状态，则它们(A) 温度相同、压强相同 (B) 温度、压强都不相同(C) 温度相同，但氦气的压强大于氮气的压强(D) 温度相同，但氦气的压强小于氮气的压强8．4012：关于温度的意义，有下列几种说法：(1) 气体的温度是分子平均平动动能的量度；(2) 气体的温度是大量气体分子热运动的集体表现，具有统计意义；(3) 温度的高低反映物质内部分子运动剧烈程度的不同；(4) 从微观上看，气体的温度表示每个气体分子的冷热程度。

第一章热力学第一定律及其应用练习题

第一章热力学第一定律及其应用练习题一、热力学第一定律基础1、任一循环过程，若系统经历的变化有几步，则（C）Q+W=0 （D） Q=W>0请选择答案：A B C D2、一理想气体系统，压力由5pø一步等温膨胀至pø,做功W1，交换热Q1，再由pø一步压缩至5 pø,做功W2，交换热Q2，则不正确的是：A.Q1+Q2=-W1-W2B.|W1|>|W2|C.|W1|=|W2|D.|Q1|<|Q2|请选择答案：A B C D（提示：|∆ V|相同，反抗的外压不同。

∆U1=0，∆U2=0）3、∆U=Q+W适用于：A.各种系统的热力学过程。

B.开放系统和封闭系统的热力学过程。

C.封闭系统和孤立系统的热力学过程。

D.孤立系统和开放系统的热力学过程。

请选择答案：A B C D4、第一个确定功和热相互转换的定量关系的科学家是：A 瓦特B 卡诺C 焦耳D 迈尔请选择答案：A B C D5、在一绝热恒容容器中盛有水，水中放有电阻丝，由容器外的蓄电池给电阻丝供电，若以水为系统，则下面的关系中正确的是：（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请选择答案：A B C D6、用电阻丝加热烧杯中的水，若以水中的电阻丝为系统，则下面的关系中正确的是：（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请选择答案：A B C D7、一电冰箱的压缩机工作时，若冰箱为系统，则下面的关系中正确的是：（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请选择答案：A B C D8、电解稀H2SO4水溶液时，若以此溶液及电解产物为系统则下面的关系中正确的是：（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请选择答案：A B C D9、2 mol理想气体，在温度T时，由压力2pø一次膨胀到pø，系统所做的功为：A.W=-4RTB.W=-2RTC.W=-1/2（RT）D.W=-RT请选择答案：A B C D（提示：W=- pø（V2-V1)=- pø V1=- pø*nRT/(2pø) = -0.5nRT = -RT10、4 mol理想气体N2（g），由温度T绝热压缩至温度1.5T，则环境所做的功为：A.W=4RTB.W=3RTC.W=5RTD.W=10RT请选择答案：A B C D11、在温度T和压力pø下反应 CH3CH2OH(g)=C2H4(g）+H2O(g)的反应进度为2mol,若气体作理想气体处理，则功A. W=2RTB. W=-2RTC. W=RTD. W=-RT 请选择答案：A B C D12、54g H2O(g)在温度T和压力pø下凝结成H2O(l)时，则过程中的功为：A. W=3RTB. W=-3RTC. W=2RTD. W=-2RT请选择答案：A B C D13、2mol理想气体在温度T，由体积V可逆变至2V，则过程中的功为：A.W=nRTln2B.W=-nRTln2C.W=RTD.W=-RT请选择答案：A B C D（提示：W=-nRTln(V2/V1)=-nRTln2）14、一理想气体系统，由体积V1变为V2（V1>V2),温度不变，分别经历一步，两步，三步和无限多步四条途径，相应的功为W1,W2,W3和Wn,则下面的关系中正确的是：A.W1<W2<W3<WnB. W1=W2=W3=Wn,C.W1>W2>W3>WnC. W1<W2, W3<Wn,请选择答案：A B C D15、2mol理想气体Ar由温度T经无限慢且无耗散效应的绝热过程达到体积1.5V，温度1.5T,该过程中的功约为：A. W=-3RTB. W=-2RTC. W=-RTD. W=-6RT请选择答案：A B C D16、n mol理想气体，经绝热过程由温度T1、体积V1和压力P1变至体积0.8V1,压力2.5P1,该气体的Cp,m与Cv,m之比为1.4，该过程中的功约为：A. W= nR（T1-T2） B. W= nR（T2-T1）C. W= 5nR1 D. W= 2.5nRT1请选择答案：A B C D17、44g干冰在压力pø和温度T下，全部变为气体，该过程中的功约为：A.W=-RTB.W=-2RTC.W=RTD.W=3RT请选择答案：A B C D（提示：W=- pø（V2-V1）≈ - pøV2=-RT）18、Carnot循环由等温可逆膨胀、绝热可逆膨胀、等温可逆压缩和绝热可逆压缩4个连续的步骤构成，各步的功用W1,W2,W3和W4表示，则下面的关系中正确的是：(A)W1< W2< W3< W4（B） W1< W2< W4< W3（C）W1> W2> W3> W4（D）W1> W2> W4> W3请选择答案：A B C D19 n mol理想气体，由体积V1和压力P1自由膨胀致体积2V1,压力0.5P1,该过程中的功约为：A. W=-0.5nRTB. W=-nRTC. W=0D. W=-2nRT请选择答案：A B C D20、一理想气体，初态压力100kpa，体积10dm3，绝热指数为1.4，经绝热可逆膨胀至5dm3，终态压力为：（A）2.639P1（B）2P1（C）1.319P1（D）0.758P1请选择答案：A B C D21、一理想气体，若由同一始态A(P1,V1)分别经可逆等温膨胀和绝热可逆膨胀至终态B(P2,V2)与C(P2',V2)，前一过程的功W1，后一过程的功W2,再由B态和C态经可逆等温压缩和绝热可逆压缩至原态A, 前一过程的功W3，后一过程的功W4,则:(A)W1> W2> W3> W4（B） W3< W4< W2< W1（C）W1> W3> W2> W4（D）W3> W4> W2> W1请选择答案：A B C D22、1mol理想气体，由温度T和压力P1可逆等温膨胀至0.25P1，过程中的功为：（A ）W=-3RT （B ）W=-RTln4 （C ）W=-RT （D ）W=RTln4 请选择答案：AB C D23、n mol 理想气体，经绝热过程由P 1，V 1，T 1变为P 2，V 2，T 2，若P 2=4P 1，V 2=0.5V 1，则A. T 1/T 2=2B. T 1/T 2=0.25C. T 1/T 2=0.5D. T 1/T 2=4 请选择答案：AB C D(提示:P 1V 1/T 1=P 2V 2/T 2,T 1/T 2=P 1V 1/P 2V 2=P 1V 1/4*0.5P 1V 1=0.5)24、在温度T 和压力P ø下，反应 NH 3(g)+HCl(g)=NH 4Cl(s) 的进度为1mol 时,过程中的功为:（A ）W=- RT （B ）W=2RT （C ）W= RT （D ）W=-2RT 请选择答案：AB C D25、在373.15K 和压力p ø下,36g H 2O(g)变为H 2O(l),若已知H 2O(l)的气化热为40.66kJ/mol,则下面的关系中正确的是:(A)∆H=(81320+2RT)J (B)Q=(81320+2RT)J (C)∆U=(-81320+2RT)J (D)∆U=(-81320-2RT)J 请选择答案：AB C D26、若反应H 2（g ）+(1/2)O 2（g ）=H 2O （g ）在孤立系统中进行，则下面的关系中不正确的是：（A ）∆ U=0 （B ）W=0 （C ）∆ H=0 （D ）Q=0请选择答案：A B C D（提示：∆H=∆U+∆(PV）=∆U+V∆P，∆P≠0）27、2mol理想气体N2定容升温，T2=1.25T1,则下面关系中正确的是：（A）∆U=(3/4)×T1R （B）∆H=(5/4)×T1R（C）Q=(7/4)×T1R （D）∆H=(7/4)×T1R请选择答案：A B C D28、4mol理想气体Kr ,等压降温，T2=(4/5)×T1,则下面关系中正确的是：（A）∆ U=-(6/5)×T1R （B）=-2T1R（C）∆H=-(14/5)×T1R （D）Q=-(5/6)×T1R请选择答案：A B C D29、若某化学反应A（s）+M2N（aq）=AN（aq）+M2（g）在等温等压下于电池中进行，做电功150kJ，体积功2.5kJ，放热120kJ，则下面关系中正确的是：（A）∆r Hm=-120kJ （B）W=152.5kJ（C）∆U=-272.5kJ （D）Q=∆r Hm=-120kJ请选择答案：A B C D（提示：∆U=Q+W=-120-152.5=-272.5）30、2mol双原子分子理想气体，在温度T下反抗压力pø由体积V1膨胀至2V1,下面的关系中正确的是：（A）∆Hm>0 （B）∆U>0 （C）∆U=W （D）Q=RT 请选择答案：A B C D31、2mol 理想气体H 2（g ），经绝热压缩后，体积和压力由P 1V 1变为2P 1V 1，下面的关系中正确的是：（A ）∆H=5RT 1 （B ）∆U=2.5RT 1 （C ）∆U=5RT 1 （D ）∆H=7RT 1 请选择答案：AB C D32、当气体由节流膨胀而降温时，下面的说法中不正确的是：（A ）等焓过程（B ）绝热不可逆过程（C ）多孔塞两边压力恒定不变（D ）温度随压力的变化率小于零请选择答案：AB C D33、对节流膨胀，下面的说法中正确的是：A. 节流系数大于零，发生加热效应。

大学物理下册-毛峰版的习题答案

大学物理下册-毛峰版的习题答案第11章热力学基础习题及答案1、内能和热量的概念有何不同？下面两种说法是否正确？（1）物体的温度越高，则热量越多；（2）物体的温度越高，则内能越大。

答：内能是组成物体的所有分子的动能与势能的总和。

热量是热传递过程中所传递的能量的量度。

内能是状态量，只与状态有关而与过程无关，热量是过程量，与一定过程相对应。

（1）错。

热量是过程量，单一状态的热量无意义。

（2）对。

物体的内能与温度有关。

2、pV图上封闭曲线所包围的面积表示什么如果该面积越大，是否效率越高答：封闭曲线所包围的面积表示循环过程中所做的净功．由于定高，因为还与吸热Q1有关．3、评论下述说法正确与否(1)功可以完全变成热，但热不能完全变成功；(2)热量只能从高温物体传到低温物体，不能从低温物体传到高温物体．(3)可逆过程就是能沿反方向进行的过程，不可逆过程就是不能沿反方向进行的过程．答：(1)不正确．有外界的帮助热能够完全变成功；功可以完全变成热，但热不能自动地完全变成功；(2)不正确．热量能自动从高温物体传到低温物体，不能自动地由低温物体传到高温物体．但在外界的帮助下，热量能从低温物体传到高温物体．(3)不正确．一个系统由某一状态出发，经历某一过程达另一状态，如果存在另一过程，它能消除原过程对外界的一切影响而使系统和外界同时都能回到原来的状态，这样的过程就是可逆过程．用任何方法都不能使系统和外界同时恢复原状态的过程是不可逆过程．有些过程虽能沿反方向进行，系统能回到原来的状态，但外界没有同时恢复原状态，还是不可逆过程．4、用热力学第一定律和第二定律分别证明，在pV图上一绝热线与一等温线不能有两个交点．A净Q1，A净面积越大，效率不一题4图解：（1）由热力学第一定律有QEA若有两个交点a和b，则经等温ab过程有E1Q1A10经绝热ab过程E2A10E2A10从上得出E1E2，这与a,b两点的内能变化应该相同矛盾．（2）若两条曲线有两个交点，则组成闭合曲线而构成了一循环过程，这循环过程只有吸热，无放热，且对外做正功，热机效率为100%，违背了热力学第二定律．5、一循环过程如图所示，试指出：(1)ab,bc,ca各是什么过程；(2)画出对应的pV图；(3)该循环是否是正循环(4)该循环作的功是否等于直角三角形面积(5)用图中的热量Qab,Qbc,Qac表述其热机效率或致冷系数．题5图题6图解：(1)ab是等体过程bc过程：从图知有VKT，K为斜率vR由pVvRT得pK故bc过程为等压过程ca是等温过程(2)pV图如图(3)该循环是逆循环2(4)该循环作的功不等于直角三角形面积，因为直角三角形不是pV图中的图形．(5)eQabQbcQcaQab6、两个卡诺循环如图所示，它们的循环面积相等，试问：(1)它们吸热和放热的差值是否相同；(2)对外作的净功是否相等；(3)效率是否相同答：由于卡诺循环曲线所包围的面积相等，系统对外所作的净功相等，也就是吸热和放热的差值相等．但吸热和放热的多少不一定相等，效率也就不相同．7、4.8kg的氧气在27.0℃时占有1000m3的体积，分别求在等温、等压情况下，将其体积压缩到原来的1/2所需做的功、所吸收的热量以及内能的变化。

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©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12VV，且12TT，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：21dVVVpA只适用于准静态过程，对于任意过程，无法只根据12VV，12TT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imRCMPTPCRTiMmECPE22)(

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) 02pr (D) rp2/0 vpCC/

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：00002

12ppVpVp。

pEO

0p 2

5．一定量的理想气体，其状态在V－T图上沿着一条直线从平衡态a改变到平衡态b(如图)。［ C ］ (A) 这是一个放热降压过程 (B) 这是一个吸热升压过程 (C) 这是一个吸热降压过程 (D) 这是一个绝热降压过程

解：ab过程12TT，所以0E，又12VV，所以该气体在此过程升温膨胀，对外做功，A > 0，则由热力学第一定律：0AEQ 知系统吸热。

又由 222111TVpTVp，将状态a、b分别与o点相连有 1122TVTV，可知12pp，故系统经历的是吸热降压过程。三、填空题： 1．一定量的理想气体处于热动平衡状态时，此热力学系统不随时间变化的三个宏观量是体积、温度、压强，而随时间不断变化的微观量是每个分子运动的速度、动量、动能。

2．一定量的理想气体，从同一状态开始其容积由1V膨胀到21V，分别经历以下三个过程：（1）等压过程；（2）等温过程；（3）绝热过程。其中：

气体对外作功最多的过程等压；气体内能增加最多的过程等压；气体吸收的热量最多的过程等压。解：(a)由p-V图可知，等压过程曲线下面积最大，所以等压过程气体对外做功最多； (b)等压过程末状态温度最高，所以等压过程气体内能增量最大；

(c)由热力学第一定律AEQ有：绝热过程A→D不吸热，Q = 0；等温过程A→C内能不变，12,0VACVAQEACAC的面积；等压过程A→B，0E，ABABAEQ 12VABVE面积。所以，

ADACABQQQ，吸热最多的过程是A→B。

3．3mol的理想气体开始时处在压强1，温度K5001T的平衡态。经过一个等温过程，压强变为atm32p。该气体在此等温过程中吸收的热量为Q＝ 8638.25 J。（摩尔气体常量Kmol31.81R）解：因为是等温过程，那么

J25.86382ln50031.83lnln0211121PPRTMmVVRTMmAQE 4. 压强、体积和温度都相同的氢气和氦气 (均视为刚性分子的理想气体)，它们的质量之比为 21:mm 1:2 ，它们的内能之比为21:EE 5:3 ，如果它们分别在等压过程中吸收了相同的热量，则它们对外做功之比为21:AA 5:7 。

(各量下角标1表示氢气，2表示氦气)

解：(1) 由RMTpV可知，21104102,3321212211mmmm。

(2) 由RTimE2可知，352121iiEE。 (3) 由12212112122222,22VVpiVVpiVVpiTTCMQpp 有22121212iiVVVV 又12VVpA

V V1 V2 p （1）（2）

（3）

V1V2V

O1T

bT 3 可知752212121221iiVVVVAA

5. 一定量的某种理想气体在等压过程中对外做功为200J。若此种气体为单原子分子气体，则该过程中需吸热 500 J；若为双原子分子气体，则需吸热 700 J。

解：等压过程中对外做功12VVpA，吸热1222VVpiQp，

单原子分子：J5002002525,3AQip 双原子分子：J7002002727,5AQip 四、计算题： 1．一定质量的氧气在状态A时V1 = 3 L，P1 = 8.2×105 Pa，在状态B时V2 = 4.5 L，P2 = 6×105 Pa，分别计算在如图所示的两个过程中气体吸收的热量，完成的功和内能的改变：（1）经ACB过程；（2）经ADB过程．

分析在热力学中，应该学会充分利用VP图分析及解题．从图所示的VP图可以看出，AC和DB过程为等体过程，AD和CB过程为等压过程．理想气体的内能是温度的单值函数，在常温和常压下氧气可视为理想气体，只要始末状态相同，无论经过什么样的准静态过程，其内能的变化都相同．但是气体吸收的热量和完成的功则

与过程有关，在等压过程中吸收的热量为121222VVpiTTCMQpp，

在等体过程中吸收的热量为12122ppViTTCMQVV，其中温度值可利用状态方程代换为已知的压强和体积参量．解：（1）氧气经ACB过程，即经等体和等压过程，吸热为

CCBBAACCpVACBVpVpiVpVpiQQQ

222

12112222

2VpVpiVpi

353535103106103102.825105.4106225 J1500

所作的功为 J90010)35.4(106)(35122VVpAACBACB 应用热力学第一定律，有系统内能改变为 J6009001500ACBACBABAQEE （2））氧气经ADB过程，即经等压和等体过程，所作的功为 J123010)35.4(102.8)(35121VVpAAADADB

因经ADB过程与经ACB过程终态相同，故经ADB过程系统内能改变为

J600ABEE 应用热力学第一定律，气体吸热为 J18306001230ABADBADBEEAQ 4

2．3mol温度为K2730T的理想气体，先经等温过程体积膨胀到原来的5倍，然后等容加热，使其末态的压强刚好等于初始压强，整个过程传给气体的热量为J1084。试画出此过程的P－V图，并求这种气体的比热容比VPCC/值。 (已知：摩尔气体常量11Kmol31.8R)

解：过程曲线如右图所示。由初态和末态压强相等可知0005VTVT，得末态05TT。等温过程，0TE，5ln35ln30000RTVVRTAQTT 等容过程0VA，VVVCTTTCQ0001253 又5ln31200RTCTQQQVTV，得 11400KmolJ1.21273125ln27331.83108125ln3TRTQC

39.11.2131.81.21VVVP

CRCC

C

3．一定量的某种单原子分子理想气体装在封闭的汽缸里。此汽缸有可活动的活塞（活塞与汽缸壁之间无摩擦且无漏气）。已知气体的初始压强atm11P，体积L11V，现将该气体在等压下加热直到体积为原来的2倍，然后在等容下加热，到压强为原来的2倍，最后作绝热膨胀，直到温度下降到初始温度为止，试求： (1) 在P－V图上将整个过程表示出来； (2) 在整个过程中气体内能的改变； (3) 在整个过程中气体所吸收的热量； (4) 在整个过程中气体所作的功。（已知：1atm=1.013×105 Pa）解：(1) p ~ V图上过程曲线如右图所示。 (2) 因温度下降到初温，故41TT，所以整个过程中气体内能的改变 0E。 (3) 整个过程中气体所吸收的热量

23122312TTCMTTCMQQQVP



1111112223225VppVVp

J1057.51010013.121121123511Vp