01章_热力学第一定律及其应用-例题和习题课解析
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：（）。
第一章 热力学第一定律及应用练习题
第一章 热力学第一定律及应用练习题一、 填空：（填＜、＞或＝）1、理想气体的自由膨胀：△U 0；△H 0；Q 0；W 0；2、理想气体的等压膨胀：△U 0；△H 0；Q 0；W 0；△H △U ；3、理想气体的等容升压：△U 0；△H 0；Q 0；W 0；△H △U ；4、理想气体的等温压缩：△U 0；△H 0；Q 0；W 0；Q W ；5、理想气体的节流膨胀：△U 0；△H 0；Q 0；W 0；6、理想气体绝热抗恒外压膨胀：△U 0；△H 0；Q 0；W 0；7、实际气体的绝热自由膨胀：△U 0； Q 0；W 0；△T 0；8、实际气体的恒温自由膨胀：△U 0； Q 0；W 0；△U Q ；9、实际气体的节流膨胀：△H 0； Q 0；10、实际气体经循环过程恢复原状：△U 0；△H 0；11、0℃、P 压力下冰融化为水：△U 0；△H 0；Q 0；W 0；12、水蒸气通过蒸气机对外作功后恢复原状：△U 0；△H 0；Q 0；W 0；Q W ； 13、100℃、P 压力下的H 2O （l ）向真空蒸发成同温同压下的蒸气： △U 0；△H 0；Q 0；W 0；△U Q ；14、H 2（g ）和O 2（g ）在一绝热恒容反应器中剧烈反应生成水： △U 0； Q 0；W 0；15、对于理想气体：V T U ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ 0；P T U ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ 0；TV U ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ 0； T P U ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ 0；V T H ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ 0；P T H ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ 0；TV H ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ 0；T P H ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ 0；V T U ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ P T U ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂；V T H ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ PT H ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂； 二、单项选择题：1．热力学第一定律的数学表达式△U ＝Q —W 只能适用于(A)理想气体 ; (B)封闭物系; (C)孤立物系 ; (D)敞开物系2、1mol 单原子理想气体，在300K 时绝热压缩到500K ，则其焓变△H 约为（A ）4157J ；（B ）596J ；（C ）1255J ；（D ）994J3、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C V 之间 存在（A ）Cp<C V ；（B ）Cp>C V ；（C ）Cp=C V ；（D ）难以比较4、对于任何循环过程，物系经历了i 步变化，则根据热力学第一定律应 该是（A ）∑i Q =0 ； （B ）∑i W =0 ；（C ）∑∑-][i i W Q >0 ； （D ）∑∑-][i i W Q =0 ；5、对于理想气体，下列关系中哪个是不正确的？（A ）0=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂V T U ； （B ）0=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂TV U ； （C ）0=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂T P H ； （D ）0=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂TP U 6、3mol 单原子理想气体，从初态T 1＝300 K ，P 1＝1atm 反抗恒定的外压0.5atm 作不可逆膨胀至终态T 2＝300K ．P 2＝0.5atm 。
热力学第一定律练习题及答案
第二章热力学第一定律练习题及答案(总8页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--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、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。
第01章-热力学基本定律1-资料
[例题]:
在等压下，一定量理想气体B由10 dm3膨胀到16 dm3，并吸热700J，求W与ΔU ? 解： 初态，p 10 dm3 等 压 过 Q 程 7 0J， 0终态， p 16 dm3
Wp(V2V 1)[10136215 03]J60J8
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3. 准静态过程
定义：在过程进行中的任何时刻系统都处于平衡态 的过程。
4. 可逆过程
定义：由一系列非常接近于平衡的状态所组成 的，中间每一步都可以向相反的方向进行而不在环 境中任何痕迹的过程称为可逆过程。
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特点： ①可逆过程是由一系列非常接近于平衡的状态所 组成. ②过程中的任何一个中间态都可以从正、逆两个方 向到达。 ③经历可逆过程后，当系统复原时，环境也完全 复原而没有留下任何影响和痕迹。
1. 热力学第一定律表述： 热力学第一定律即能量守恒与转化定律：自然界 的一切物质都具有能量，能量有各种不同的形式， 能够从一种形式转化为另一种形式，在转化中， 能量的总值保持不变。 经验表述：第一类永动机是造不成的。
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2. 热力学第一定律的数学表达式
ΔU = Q + W 对一微小表化，
例题：教材第10页
在298.15K 下1mol C2H6 完全燃烧时，过程所 作的功是多少（反应系统中的气体视为理想气 体）?
解： C2H6 (g) + 3.5O2 (g) = 2CO2 (g) + 3H2O (l)
WRT B(g)= [- (2 - 3.5 - 1)×8.314×298.15]J
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第一章 热力学基本定律
1.1 热力学基本概念 1.2 热力学第一定律 与内能、焓、功、热 1.3 气体系统典型过程分析 与可逆过程、热机效率 1.4 热力学第二定律与熵、熵判据 1.5 熵变的计算与应用：典型可逆过程和可逆途径的设计 1.6 自由能函数与自由能判据:普遍规律与具体条件的结合 1.7 封闭系统热力学函数间的关系:4个基本方程 1.8 自由能函数改变值的计算及应用:可逆途径的设计
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。
热力学第一定律习题及答案
热力学第一定律习题一、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＝W03）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。
第01章--热力学基本定律--习题及答案
第一章 热力学基本定律习题及答案§ 1. 1 （P10）1.“任何系统无体积变化的过程就一定不做功。
”这句话对吗？为什么？解：不对。
体系和环境之间以功的形式交换的能量有多种，除体积功之外还有非体积功，如电功、表面功等。
2. “凡是系统的温度下降就一定放热给环境，而温度不变时则系统既不吸热也不放热。
”这结论正确吗？举例说明。
答：“凡是系统的温度下降就一定放热给环境”不对：体系温度下降可使内能降低而不放热，但能量可以多种方式和环境交换，除传热以外，还可对外做功，例如，绝热容器中理想气体的膨胀过程，温度下降释放的能量，没有传给环境，而是转换为对外做的体积功。
“温度不变时则系统既不吸热也不放热”也不对：等温等压相变过程，温度不变，但需要吸热(或放热), 如P Ө、373.15K 下，水变成同温同压的水蒸气的汽化过程，温度不变，但需要吸热。
3. 在一绝热容器中，其中浸有电热丝，通电加热。
将不同对象看作系统，则上述加热过程的Q 或W 大于、小于还是等于零？（讲解时配以图示） 解：（1）以电热丝为系统：Q<0，W>0（2）以水为系统：Q>0，W=0（忽略水的体积变化） （3）以容器内所有物质为系统：Q=0，W>0（4）以容器内物质及一切有影响部分为系统：Q=0，W=0（视为孤立系统）4. 在等压的条件下，将1mol 理想气体加热使其温度升高1K ，试证明所做功的数值为R 。
解：理想气体等压过程：W = p(V -V ) = pV -PV = RT -RT = R(T -T ) = R5. 1mol 理想气体，初态体积为25dm , 温度为373.2K ，试计算分别通过下列四个不同过程，等温膨胀到终态体积100dm 时，系统对环境作的体积功。
（1）向真空膨胀。
（2）可逆膨胀。
（3）先在外压等于体积50 dm 时气体的平衡压力下，使气体膨胀到50 dm ，然后再在外压等于体积为100dm 时气体的平衡压力下，使气体膨胀到终态。
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W V pdV p(V2 V1 ) 330.56 103 (40.00 15.00) 10 3 2864 J
1
V2
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2018/12/28
例题
例： 10mol理想气体，压力为1000kPa，温度为300 K , 求下列 各种情况下的W： 1.在空气中( p )体积胀大1dm 3 ; 2.在空气中胀大到气体的压力也为p ； 3.等温可逆膨胀至气体的压力也为p。
3
1000 p1 10 8.314 300 ln 3.W nRT ln 100 p2 57.43kJ
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2018/12/28
七、例题
例：气体He从0C， 5 105 Pa， 10dm3，经一绝热可逆 过程膨胀至10 Pa，试计算T2、Q、W、U和H。
物理化学电子教案—第一章
U Q W
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2018/12/28
例题
例1：在25C时， 2molH 2的体积为15dm3，此气体 （ 1 ）在定温下，反抗外压为105 Pa时，膨胀到体 积为50dm3 ; (2)在定温下可逆膨胀到体积为50dm3 , 试计算两种膨胀过程的功。
3
4865J
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2018/12/28
例题
W
(2)
(3)
p(V2 V1 ) 105 (40.00 15.00) 103
2500 J
根据理想气体状态方程
pV nRT nRT 2 8.314 298.2 330.56kPa p 3 V 15.00 10
例题
例3（1）在298.2K时，2mol的理想气体从15.00dm 等 3 温可逆膨胀到40.00dm ，求过程中的功； 3 （2）若使外压保持为100KPa，从15.00dm 等温膨 3 胀到40.00dm ，求过程中的功； （3）若气体的压力与外压保持恒定并相等，然后 对气体加热(从T1升到T2)，使气体的体积从 3 3 等温膨胀到 15.00dm 40.00dm ，求过程中的功； V2 40.00 解：（1） W nRT ln 2 8.314 298.2 ln V1 15.00
解：（ 1 ）T2的计算
已知：p1、V1、T1、p2
2 2
根据
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U Q W U W
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(快速膨胀)
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七、例题
nCV ,m (T2 T1 ) p2 (V2 V1 )
pV CV ,m (T2 T1 ) 3.57 103 J RT
pV C p ,m (T2 T1 ) 5.95 103 J RT
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2018/12/28
七、例题
例：气体He从0C， 5 105 Pa， 10dm3，在恒定外压 为105 Pa下快速膨胀至气体压力为105 Pa，试计算 T2、Q、W、U和H。
解：（ 1 ）
W p外 (V2 V1 )
10 (50 15) 10 3.5kJ
5
3
(2)
V2 50 W nRT ln 2 8.314 298 ln V1 15 5.97kJ
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2018/12/28
例题
例2：体积为4.10dm3的理想气体做定温膨胀，其压力 从106 Pa降低到105 Pa，计算此过程所能做出的最大功。
nRT2 nCV ,m (T2 T1 ) p2 ( V1 ) p2
p1V1 5 105 102 将n 2.20mol代入， RT1 8.314 273.2 3 2.20 R (T2 273.2) 2.20 RT2 105 10 2 2 T2 186 K
H nC p ,m T 2.20 C p,m (T2 T1 ) 3.98 10 J
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2018/12/28
七、例题
(2)Q的计算
是绝热， Q 0
(3)W的计算 nRT2 5 3 p ( V V ) 10 ( V ) 2.39 10 J W 2 2 1 1
（4）U的计算
p2
U W 2.39 103 J （5）H的计算
1 2
(5 10 ) (273.2) (10 ) (T2 )
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七、例题
T2 143K 是绝热， Q 0
(2)
(3)
(4) (5)
U nCV ,m (T2 T1 )
W U 3.57 10 J H nC p ,m T
3
解：可逆过程所做的功最大，
p1 V2 W pdV nRT ln nRT ln V1 p2 V1 6 pV p1 10 RT ln 106 4.10 10 3 ln RT p2 105 9.44kJ
V2
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2018/12/28
解： 1.W p外dV p 1dm 100 J
3
nRT2 nRT1 ) 2.W p外dV p ( p2 p1
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2018/12/28
例题
10 8.314 300 10 8.314 300 100 10 ( ) 3 3 100 10 1000 10 22.45kJ
5
解：（ 1 ）T2的计算 已知：p1、V1、T1、p2 He为单原子理想气体
CV ,m
3 R 2
1 1 1 5 1
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C p ,m
5 R 2
1
C p ,m CV ,m
根据绝热过程方程式： p
T K
5 1
5 3
p T p T2
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