重庆大学热力学第一定律习题答案(鞠治刚)
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：（）。
第一章习题解答
第一章热力学第一定律思考题答案一、是非题1．√2．×3．×4．×5．×6．×7．√8．√9．×10．×11．×12．×13．×14．×15．√二、选择题1．D 2．D 3．D 4．C 5．D 6．B 7．B 8．C 9．D 10．D 11．B 12．D 13．A 14．D 15．C 16．D习题解答1. 请指出下列公式的适用条件：(1) △H=Q p；(2) △U=Q V；(3)W=-nRlnV2/V1解：（1）封闭系统，恒压不做其他功。
（2）封闭系统，恒容不做其他功。
（3）封闭系统，理想气体恒温可逆过程。
2. 用热力学概念判断下列各过程中功、热、热力学能和焓的变化值：(1)理想气体自由膨胀；(2)van der Waals气体等温自由膨胀；(3)Zn(s)+2HCl(l)===ZnCl2（l）+H2(g)进行非绝热等压反应；(4)H2(g)+C12(g)===2HCl(g)在绝热钢瓶中进行；(5)常温、常压下水结成冰(273.15K，101.325kPa)。
解：（1）W=0，Q=0，△U=0，△H=0（2）W=0，Q>0，△U>0，△H不能确定。
（3）W<0，Q<0，△U<0，△H<0(4) W=0，Q=0，△U=0，△H>0(5) W>0，Q<0，△U<0，△H<03. 在相同的温度和压力下，一定量氢气和氧气从4种不同的途径生成相同终态的水；(1)氢气在氧气中燃烧；(2)爆鸣；(3)氢氧热爆炸；(4)氢氧燃料电池。
请问这4种变化途径的热力学能和焓的变化值是否相同?解：相同。
4. 一定量的水，从海洋蒸发变为云，云在高山上变为雨、雪，并凝结成冰。
冰、雪融化变成水流入江河，最后流入大海。
整个循环，水的热力学能和焓的变化是多少？解：零。
大学物理 热力学第一定律 习题(附答案)
A13 = Q13 = 1.25 × 10 4 ( J)
（5）由（1）有系统终态的体积为
hi
5 R , R = 8.31 J / mol ⋅ K 。 2
na
T V3 = V2 ( 2 ) γ−1 = 40 × 21. 5 = 113 ( l) T1 nRT3 2 × 8.31 × 300 p3 = = ÷ 1.013 × 10 5 = 0.44 ( atm) −3 V3 113 × 10
0 . 44
O
om
p (atm ) 1 2
3
三、计算题： 1．2 mol 初始温度为 27 � C ，初始体积为 20 L 的氦气，先等压过程膨胀到体积加倍， 然 后绝热过程膨胀回到初始温度。 （1）在 p-V 平面上画出过程图。 （2）在这一过程中系统总吸热是多少？ （3）系统内能总的改变是多少？ （4）氦气对外界做的总功是多少？其中绝热膨胀过程对外界做功是多少？ （5）系统终态的体积是多少？
5 = 1 × R × 60 = 1.25 × 10 3 ( J) 2
γ
(B) p 0 γ (D) p 0 / 2
(γ = C
p
/ Cv )
p0
解：绝热自由膨胀过程中 Q = 0，A = 0，由热力学第一定律，有 ∆ E = 0 ，膨胀前后系统
[
]
(A) (B) (C) (D)
这是一个放热降压过程 这是一个吸热升压过程 这是一个吸热降压过程 这是一个绝热降压过程
将状态 a、b 分别与 o 点相连有
om
A
O
V1
V2
V
T B
C
Q
V
等压过程中吸收了相同的热量，则它们对外做功之比为 A 1: A 2 = (各量下角标 1 表示氢气，2 表示氦气)
第一章_热力学第一定律_习题答案
第一章热力学第一定律练习参考答案1. 一隔板将一刚性绝热容器分成左右两侧，左室气体的压力大于右室气体的压力。
现将隔板抽去，左、右气体的压力达到平衡。
若以全部气体作为体系，则ΔU、Q、W为正？为负？或为零？解:∵U=02. 试证明1mol理想气体在恒后下升温1K时，气体与环境交换的功等于摩尔气体常数R 。
解: 恒压下，W= - p外ΔV= - p外p TnR∆= - R(p外= p，n=1mol，ΔT=1 )3. 已知冰和水的密度分别为0.92×103 kg•m-3和1.0×103 kg•m-3，现有1mol 的水发生如下变化:(1) 在100℃、101.325kPa下蒸发为水蒸气，且水蒸气可视为理想气体；(2) 在0℃、101.325kPa下变为冰。
试求上述过程体系所作的体积功。
解: 恒压、相变过程，(1)W= -p外(V2 –V1) = - 101.325×103×⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯-⨯⨯⨯33100.1018.0110325.101373314.81=-3100 ( J )(2) W= - p外(V2 –V1) = - 101.325×103×⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯-⨯⨯33100.1018.011092.0018.01= -0.16 ( J )4. 若一封闭体系从某一始态变化到某一终态。
(1) Q、W、Q－W、ΔU是否已完全确定；(2) 若在绝热条件下，使体系从某一始态变化到某一终态，则(1)中的各量是否已完全确定？为什么？解:(1)Q+W、ΔU完全确定。
( Q+W=ΔU；Q、W与过程有关)(2) Q、W、Q+W、ΔU完全确定。
(Q=0，W = ΔU)5. 1mol理想气体从100℃、0.025m3经下述四个过程变为100℃、0.1m3:(1) 恒温可逆膨胀；(2) 向真空膨胀；(3) 恒外压为终态压力下膨胀；(4) 恒温下先以恒外压等于0.05m 3的压力膨胀至0.05m 3，再以恒外压等于终态压力下膨胀至0.1m 3。
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 习题答案
第一章热力学第一定律练习参考答案1. 一隔板将一刚性绝热容器分成左右两侧，左室气体的压力大于右室气体的压力。
现将隔板抽去，左、右气体的压力达到平衡。
若以全部气体作为体系，则ΔU、Q、W为正？为负？或为零？解:∵U=02. 试证明1mol理想气体在恒后下升温1K时，气体与环境交换的功等于摩尔气体常数R 。
解: 恒压下，W= - p外ΔV= - p外p TnR∆= - R(p外= p，n=1mol，ΔT=1 )3. 已知冰和水的密度分别为0.92×103 kg•m-3和1.0×103 kg•m-3，现有1mol 的水发生如下变化:(1) 在100℃、101.325kPa下蒸发为水蒸气，且水蒸气可视为理想气体；(2) 在0℃、101.325kPa下变为冰。
试求上述过程体系所作的体积功。
解: 恒压、相变过程，(1)W= -p外(V2 –V1) = - 101.325×103×⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯-⨯⨯⨯33100.1018.0110325.101373314.81=-3100 ( J )(2) W= - p外(V2 –V1) = - 101.325×103×⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯-⨯⨯33100.1018.011092.0018.01= -0.16 ( J )4. 若一封闭体系从某一始态变化到某一终态。
(1) Q、W、Q－W、ΔU是否已完全确定；(2) 若在绝热条件下，使体系从某一始态变化到某一终态，则(1)中的各量是否已完全确定？为什么？解:(1)Q+W、ΔU完全确定。
( Q+W=ΔU；Q、W与过程有关)(2) Q、W、Q+W、ΔU完全确定。
(Q=0，W = ΔU)5. 1mol理想气体从100℃、0.025m3经下述四个过程变为100℃、0.1m3:(1) 恒温可逆膨胀；(2) 向真空膨胀；(3) 恒外压为终态压力下膨胀；(4) 恒温下先以恒外压等于0.05m 3的压力膨胀至0.05m 3，再以恒外压等于终态压力下膨胀至0.1m 3。
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。
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三、填空题 1、 ， H U PV， ， U 0， H U ( PV ) RTn 0 2、 ， 3、 ， ， ( 因为H U ( PV ) VP 0 )， ( 因为Q 0 ) 4、 0，VP 5、 QV QP
n
( g ) RT
2 8.31451 300 4பைடு நூலகம்88.7 J
(g)
6、 r H m rU m RT
n
564 8.31451 298 ( 0 2 1 ) / 1000
571.43KJ， c H m ,H 2
1 r H m 285.72 KJ mol 1 2
r H m ( 298K ) 110.54 3 822.16 490.54 KJ / mol
B
C P ,m , B 3 (27.61 5.02 10 3 T ) 2 ( 14.1 29.7110 3 T )
3 R( T2 609.3 ) P外 ( V2 5 10 3 ) RT2 5 10 3 101.325 103 2 T2 390.0 K
2、解：Q 400103 0.5523 (850 25) (1 30%) 103 236937 KJ 236937 65.82KW h 3600 1000 1000 3、解：QP 24.48 (1083 25) 13560 63.54 63.54 1000 31.40 (1200 1083 ) 63.54 407615 213409 57819 678843 J 678.8 KJ
7、 rU m 602
1 4816KJ mol 1 0.125
1 ( g ) 4816 2 . 5 ( 7 11 ) 4826 KJ mol B
r H m rU m RT
8、
B
B
C p ,m ,B 0
9、 ， ， 10、 （因为H Q p 0）， （因为H Q p 0） 11 、 两、物质的量
11 、O（Q 0，W U nCV ,m ( T1 T2 )
nR( T1 T2 ) p1V1 P2V2 ） 1 1
12、 （理想气体是这样的， 但是实际气体绝热自由 膨胀后温度会降低，分 子间有作用力） 13、 （公式表达式虽然一样 ，但是T的变化量并不一样） 14、 （热力学能的变化是由 Q和W共同作用的结果） 15、 （有其他功时H Q P） 16、 （反抗恒定外压绝热膨 胀属于绝热不可逆过程 ，过程S 0，末态熵增加） 17、 （概念混淆，压力不具 有加和性，属于强度性 质） 18、 （水汽化要吸热，所以 系统内能会增加） 19、 （向真空蒸发， w 0，Q U，而U H （P V） H nRT Q H nRT 30.87KJ 1 8.31451 353.1 / 1000 27.93KJ ,18题的说法错误也可由此 得证） 20、 （过程中有相变发生， 应该分段计算） 21 、 （应该是石墨） 22、O 23、O
-1 12、 350J mol （因为 H m C p，m T
7 7 5 7 RT RT U） 2 5 2 5
1 -1 13、 46.1KJ mol （因为 f H r H m m） 2
四、选择题
1 C
2 D
3 C
4 B
5 C
6 A
7 A
两途径的终态相同，因 为二者的T、V一样。 8、绝热系统。因为过程 对外做功。 9、错。系统的温度变化 可能会由功的交换引起 ，比如绝热压缩，无热 交换，但是系统温度升 高。 10、错。这只是说明无其 他功的定容过程 Q V可以用系统的U来度量，但是Q V依然为过程量。
11 、不会沸腾，内外温度 相等，没有传热。 12、前半部分对，后一句 话错，状态可能会发生 变化。比如理想气体绝 热自由膨胀， 不做功不吸热，但是状 态变化了，体积增大。 13、错。不可逆过程依然 可以逆向进行，只是系 统复原时环境不能同时 复原。 14、对。 15、对。前半部分叙述可 由热力学第一定律得证 ：U 0， 而H U （P V） （P V），它并不守恒，比如 绝热钢瓶 中发生C CO 2 的反应，系统的焓会增 加VP。 （S） O 2 （g） （g） 16、不对，必须是理想气 体绝热可逆过程。 17、Q 0，W 0，U 0，H 0 18、不对，热力学能的变 化量可以通过功、热的 测定利用U Q - W计算，U 的绝对值是不知道的。
1） / 3 (4) 5、解： （ 2 （2） 6 （3）
r H m, 4 ( r H m,1 2 r H m, 2 6 r H m,3 ) / 3 (6.3 2 22.6 6 13.9) / 3 14.83KJ / m ol
55.85103 4、解（ 1 ）QP 30.30 (1000 298) 103 55.85 21271 KJ
1000 55.8510 (2)QP (14.10 29.7 103 T )dT 298 55.85 3
23434017 J 23434 KJ
9、解：Fe2O3( S )
f Hm 882.16
3C( S ) 0
2 Fe( S ) 0
3CO( g ) 110.54
a bT 91.55 201.67 10 3 T
14.1 29.7110 3 T 27.61 5.02 10 3 T
17.15 4.27 10 3 T
1 6、解：由SO2 ( g ) O2 ( g ) SO3 ( g ) 2 1 r H m f H m ( SO3 , g ) f H m ( SO2 , g ) f H m (O2 , g ) 2
1 f H ( SO , g ) H H ( SO , g ) H m 3 r m f m 2 f m (O2 , g ) 2 98.28 296.83 0 395.11KJ m ol1 由SO3 ( g ) H 2O(l ) H 2 SO4 (l )
热力学第一定律习题答 案 一、判断题
重庆大学热力学第一定律习题答案（鞠治刚）
1、 （状态改变，状态函数 不一定都发生变化） 2、 （水和水蒸气的比例不 能确定） 3、 （理想气体的热力学能 和温度并不相互独立） 4、 （由热力学第一定律知 道绝热压缩时系统温度 也会升高，考虑功的影 响） 5 （Q - W U，后者只要始终态分别 相同，则两种途径的变 化量U相同） 6、 （H Q P 适用于无其他功的等压 过程，比如对绝热系统 进行等压机械搅拌， Q 0，但是H 0）。 7、O（H U P V nRT） 8、 （因为相变属于复杂物 理变化，等T、P相变时的焓变即相变热 ，不等于0） 9、 （可逆循环需逆向进行 后系统和环境才会同时 复原） 10、 （这只是准静态过程， 不是可逆过程，可逆要 求此基础上无耗散效应 ）
r H H ( H SO , l ) H ( SO , g ) H m f m 2 4 f m 3 f m ( H 2 O, l) f H ( H SO , l ) H H ( SO , g ) H m 2 4 r m f m 3 f m ( H 2 O, l)
19、 r H m ( B f H m ,B )P ( B f H m ,B )R
[ 1382 .8 2 ( 92.30 )] [ 2 ( 411.0 ) ( 811.3 )] 65.9 KJ m ol1
rU m r H m RT B ( g ) 65.9 8.31451 298 2 / 1000 60.94KJ m ol1
注：8、没有指明反应前后的温度，所以选D
11、J-T=-/Cp，所以选B
PV 1013.25 103 5 103 1、解：T1 609.3K R 8.31451 恒外压101.325KPa绝热膨胀：Q 0 W P外 ( V2 V1 ) 由热力学第一定律可知 ：U Q W W P外 ( V2 V1 ) 3 U CV ,m ( T2 T1 ) R( T2 T1 ) 2 3 R( T2 609.3 ) P外 ( V2 5 10 3 ) 2 P2 P外 101.325 103 P外V2 RT2
130.29 395.11 285.83 811.23KJ m ol1
7、解：C (S) 2H 2 (g) CH 4 ( g ) f H m ,CH 4 , g C H m ,C , S 2 C H m , H 2 , g C H m ,CH 4 , g 3.93105 2 2.86 105 8.90 105 7.5 104 J / m ol 8、解： 2C (S) H 2 (g) C 2 H 2 ( g ) f H m ,C 2 H 2 , g 2 C H m ,C , S C H m , H 2 , g C H m ,C 2 H 2 , g 2 f H m ,CO2 , g f H m , H 2O ,l C H m ,C2 H 2 , g 2 3.93 105 285.85 1299.6 226.75KJ / m ol
8 D
9 B
10 A
11 B 21 A 31 D
12 C 22 C 32 B
13 B 23 B 33 C
14 D 24 A 34 B
15 D 25 A 35 D