10-热力学第一定律习题详解
热力学第一、二定律试题及答案
热⼒学第⼀、⼆定律试题及答案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/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 Q ,Ar, CO 2, NH a 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) Q 2(B) Ar (C) CO 2(D) NH 34.戊烷的标准摩尔燃烧焓为 -3520J ? mol -1，CQ(g)和HQ(I)标准摩尔⽣成焓分别为-395 J ? mol -1和-286 J ? mol -1，则戊烷的标准摩尔⽣成焓为( )-1 -1 -1 -1(A) 2839 J ? mol (B) -2839 kJ ? mol (C) 171 kJ ? mol (D) -171 kJ ? mol15.已知反应H 2(g) -O 2(g) H 2Q(g)的标准摩尔反应焓为 r H m (T)，下列说法中不正确的是2()。
(A). r H m (T)是HO(g)的标准摩尔⽣成焓(B).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) Um, C p, C /(C)△ H, △ U,(D) V△ H ,m (B), △ H 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 △HR A P< 0 △T ^O (B) Q=0^H<0 A P> 0 ^T>0 (C) Q>0△HR A P< 0 ^T<0(D) Q<0△HR A P< 0 △T ^O&已知反应H 2(g) + 1/2Q 2(g) -H 2。
上海交大版大学物理10热力学定律习题思考题
习题10-1. 如图所示，AB 、DC 是绝热过程，CEA 是等温过程，BED 是任意过程，组成一个循环。
若图中EDCE 所包围的面积为J 70，EABE 所包围的面积为J 30，CEA 过程中系统放热J 100，求BED 过程中系统吸热为多少？解：由题意可知在整个循环过程中内能不变，图中EDCE 所包围的面积为J 70，则意味着这个过程对外作功为70J ，也就是放热为70J ；EABE 所包围的面积为J 30，则意味着这个过程外界对它作功为30J ，也就是吸热为70J ，所以整个循环中放热是70-30=40J 。
而在这个循环中，AB 、DC 是绝热过程，没有热量的交换，所以如果CEA 过程中系统放热J 100，则BED 过程中系统吸热为100+40=140J 。
10-2. 如图所示，已知图中画不同斜线的两部分的面积分别为1S 和2S .（1）如果气体的膨胀过程为a ─1─b ，则气体对外做功多少？（2）如果气体进行a ─2─b ─1─a 的循环过程，则它对外做功又为多少？解：根据作功的定义，在P —V 图形中曲线围成的面积就是气体在这一过程所作的功。
则：（1）如果气体的膨胀过程为a ─1─b ，则气体对外做功为S 1+S 2 。
（2）如果气体进行a ─2─b ─1─a 的循环过程，则它对外做功为：－S 1 。
10-3. 一系统由如图所示的a 状态沿acb 到达b 状态，有334J 热量传入系统，系统做功J 126。
（1）经adb 过程，系统做功J 42，问有多少热量传入系统?（2）当系统由b 状态沿曲线ba 返回状态a 时，外界对系统做功为J 84，试问系统是吸热还是放热？热量传递了多少?解：由acb 过程可求出b 态和a 态的内能之差Q=ΔE+A ，ΔE=Q -A=334-126=208 Jadb 过程，系统作功A=42 J ， Q=ΔE+A=208+42=250J 系统吸收热量ba 过程，外界对系统作功A=-84 J ， Q=ΔE ＋A=-208-84=-292 J 系统放热10-4.温度为25o C 、压强为1atm 的1mol 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。
物理化学课后答案解析_热力学第一定律
物理化学课后答案解析_热⼒学第⼀定律第⼆章热⼒学第⼀定律【复习题】【1】判断下列说法是否正确。
（1）状态给定后，状态函数就有⼀定的值，反之亦然。
（2）状态函数改变后，状态⼀定改变。
（3）状态改变后，状态函数⼀定都改变。
（4）因为△U=Q v, △H =Q p，所以Q v，Q p是特定条件下的状态函数。
（5）恒温过程⼀定是可逆过程。
（6）汽缸内有⼀定量的理想⽓体，反抗⼀定外压做绝热膨胀，则△H= Q p=0。
（7）根据热⼒学第⼀定律，因为能量不能⽆中⽣有，所以⼀个系统若要对外做功，必须从外界吸收热量。
（8）系统从状态Ⅰ变化到状态Ⅱ，若△T=0，则Q=0，⽆热量交换。
（9）在等压下，机械搅拌绝热容器中的液体，使其温度上升，则△H = Q p = 0。
（10）理想⽓体绝热变化过程中，W=△U，即W R=△U=C V△T，W IR=△U=C V△T，所以W R=W IR。
（11）有⼀个封闭系统，当始态和终态确定后；（a）若经历⼀个绝热过程，则功有定值；（b）若经历⼀个等容过程，则Q有定值（设不做⾮膨胀⼒）；（c）若经历⼀个等温过程，则热⼒学能有定值；（d）若经历⼀个多⽅过程，则热和功的代数和有定值。
（12）某⼀化学反应在烧杯中进⾏，放热Q1，焓变为△H1，若安排成可逆电池，使终态和终态都相同，这时放热Q2，焓变为△H2，则△H1=△H2。
【答】（1）正确，因为状态函数是体系的单质函数，体系确定后，体系的⼀系列状态函数就确定。
相反如果体系的⼀系列状态函数确定后，体系的状态也就被惟⼀确定。
（2）正确，根据状态函数的单值性，当体系的某⼀状态函数改变了，则状态函数必定发⽣改变。
（3）不正确，因为状态改变后，有些状态函数不⼀定改变，例如理想⽓体的等温变化，内能就不变。
（4）不正确，ΔH＝Qp，只说明Qp 等于状态函数H的变化值ΔH，仅是数值上相等，并不意味着Qp 具有状态函数的性质。
ΔH＝Qp 只能说在恒压⽽不做⾮体积功的特定条件下，Qp的数值等于体系状态函数 H 的改变，⽽不能认为 Qp 也是状态函数。
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。
（完整版）《物理化学》第二章热力学第一定律练习题（含答案）
（完整版）《物理化学》第⼆章热⼒学第⼀定律练习题（含答案）第⼆章练习题⼀、填空题1、根据体系和环境之间能量和物质的交换情况，可将体系分成、、。
2、强度性质表现体系的特征，与物质的数量⽆关。
容量性质表现体系的特征，与物质的数量有关，具有性。
3、热⼒学平衡状态同时达到四种平衡，分别是、、、。
4、体系状态发⽣变化的称为过程。
常见的过程有、、、、。
5、从统计热⼒学观点看，功的微观本质是，热的微观本质是。
6、⽓体各真空膨胀膨胀功W= 07、在绝热钢瓶中化学反应△U= 08、焓的定义式为。
⼆、判断题（说法对否）：1、当体系的状态⼀定时，所有的状态函数都有⼀定的数值。
（√）2、当体系的状态发⽣变化时，所有的状态函数的数值也随之发⽣变化。
（χ）3．因= ΔH， = ΔU，所以与都是状态函数。
（χ）4、封闭系统在压⼒恒定的过程中吸收的热等于该系统的焓。
（χ）错。
只有封闭系统不做⾮膨胀功等压过程ΔH=Q P5、状态给定后，状态函数就有定值；状态函数确定后，状态也就确定了。
（√）6、热⼒学过程中W的值应由具体过程决定( √ )7、1mol理想⽓体从同⼀始态经过不同的循环途径后回到初始状态，其热⼒学能不变。
( √ )三、单选题1、体系的下列各组物理量中都是状态函数的是（ C ）A 、T、P、V、QB 、m、W、P、HC、T、P、V、n、D、T、P、U、W2、对于内能是体系的单值函数概念，错误理解是（ C ）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下列叙述中不具有状态函数特征的是（D ）A体系状态确定后，状态函数的值也确定B体系变化时，状态函数的改变值只由体系的始终态决定C经循环过程，状态函数的值不变D状态函数均有加和性4、下列叙述中正确的是（ A ）A物体温度越⾼，说明其内能越⼤B物体温度越⾼，说明其所含热量越多C凡体系温度升⾼，就肯定是它吸收了热D凡体系温度不变，说明它既不吸热也不放热5、下列哪⼀种说法错误（ D ）A焓是定义的⼀种具有能量量纲的热⼒学量B只有在某些特定条件下，焓变△H才与体系吸热相等C焓是状态函数D焓是体系能与环境能进⾏热交换的能量6、热⼒学第⼀定律仅适⽤于什么途径（A）A同⼀过程的任何途径B同⼀过程的可逆途径C同⼀过程的不可逆途径D不同过程的任何途径7. 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，可以看作封闭系统的是（A）(A) 绝热箱中所有物质； (B) 两个铜电极；(C) 蓄电池和铜电极；(D) CuSO4⽔溶液。
物理化学热力学第一定律习题答案
物理化学热力学第一定律习题答案第二章热力学第一定律2-1 1mol 理想气体于恒定压力下升温「C,试求过程中气体与环境交换的功 W 解：体系压力保持恒定进行升温，即有P 外=P ，即反抗恒定外压进行膨胀，W P amb (V 2 M) pV 2 pV t nRT 2 nR 「 nR T 8.314J2-2系统由相同的始态经过不同途径达到相同的末态。
若途径a 的Q a =2.078kJ,W a = -4.157kJ;而途径 b 的 Q b = -0.692kJ 。
求 W b 。
解：应用状态函数法。
因两条途径的始末态相同，故有△U b ，则 Q a W a Q b W b2-4某理想气体C V,m 1.5R 。
今有该气体5 mol 在恒容下温度升高50C ，求过程的W ，Q ,A H 和厶U 。
所以有，W b Q a W a Q2.078 4.157 0.6921.387kJ2-3 4mol 某理想气体,温度升高20C ，求厶H -△ U 的值。
解：方法一:T 20KU T n C p,m dTT 20Kn (Cp,mCV,m )dT方法二：可以用T 20KTn C V,m dT_ T 20KT r-p,m-v,m ；二T n RdT nR(T4 8.314 20 665.16J20K T)△ H=A U+A (PV)进行计算。
8.3145 50 5196J 5.196kJ根据热力学第一定律，：W=0故有Q=A U=3.118kJ 2-5某理想气体C V m 2.5R 。
今有该气体5 mol 在恒压下温度降低50C ，求过程的W ，Q ,A H 和厶U 。
解：恒容：W=0T 50KUT nC v,m dT nCV,m(T 50K T)nCV ,m 50K 5 38.3145 5023118J3.118kJT 50KT nC p,m dTH nC p,m (T 50K T) n(C V,m R) 50K H 7.275kJ U Q 5.196kJ( 7.725kJ) 2.079kJC Pm 7R 。
热力学第一定律参考答案2017
C、 Q=0，W>0，U>0
D、Q=0，W=0，U=0
解释：绝热 Q=0；钢壁 W=0，U = Q + W = 0。
28. 测定有机物的燃烧热
，一般是使反应在氧弹中进行，实验测得的热效应为
。两种热效应之间的关系为
，式中 Δn 是指
A、 产物与反应物总物质的量之差
B、 产物与反应物中，气相物质的物质的量之差
= Vp>0
18. 一定量的理想气体，经如图所示的循环过程，A → B 为等温
过程，B → C 为等压过程，C → A 为绝热过程，那么曲边梯
A
形 ACca 的面积表示的功等于
A、 B → C 的内能变化
p
B、 A → B 的内能变化
C、 C → A 的内能变化
D、 B → A 的内能变化
a
解释：A→B 等温过程，UA=UB； C→A 绝热过程，Q = 0； 而 ACca 面积等于 C→A 的功 W，亦等于 U（C→A）= U（C→B）
23. 焦耳实验表明 A、 理想气体的热力学能和焓仅是温度的函数 数 C、 理想气体的热力学能和焓仅是体积的函数 数 知识点：焦耳实验
B、理想气体的热力学能和焓仅是压力的函 D、实际气体的热力学能和焓仅是温度的函
24. 当理想气体反抗一定的外压做绝热膨胀时，则有
A、 焓总是不变的
B、热力学能总是不变的
26. 对一理想气体，下列关系式不正确的是
A、
U T
p
0
B、
U T
V
0
解释:焦耳实验结论。
C、
H p
T
0
D、
U p
T
0
27. 在绝热钢瓶内发生一化学反应，系统温度和压力分别由 T1、p1 变化到 T2、p2，则该过
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因为两条循环曲线所围面积相等，即 ，而 ，所以有 ，故本题答案为B。
4．一个可逆卡诺循环，当高温热源温度为127oC，低温热源温度为27oC时，对外做净功8000J，今维持低温热源温度不变，使循环对外做功10000J，若两卡诺循环都在两个相同的绝热线间工作，则第二个循环的高温热源的温度为[]
答案：1.26；1.14。
解：单原子理想气体自由度 ， ，气体经历绝热压缩有 ，又 ，所以
双原子理想气体自由度 ， ，所以
2．一绝热密闭的容器，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 ，右边为真空，今突然抽去隔板，当气体达到平衡时，气体的压强是；系统对外做功A=______________。
（A）等压；（B）等温；（C）绝热；（D）无法判断。
答案：A
解：在p-V图上绝热线比等温线要陡，所以图中中间的曲线表示的应该是等温过程。
图中三种过程的起始态和终止态的体积分别相同，因为在p-V图上，曲线所围成的面积等于该过程对外所做的功，所以等压过程中对外所做的功最大，等温过程次之，绝热过程最小。
根据理想气体内能 ，三种过程的起始温度一样，但图中所示的等压过程的末态温度最高，等温过程次之，绝热过程最小。所以等压过程的内能增加最多。
（A）127K；（B）300K；（C）425K；（D）无法判断。
答案：C
解：当高温热源温度为127oC时，该可逆卡诺循环的效率为
又因 ，此时可逆卡诺循环对外放出的热 J，
当循环对外做功变为10000J时，由于维持低温热源温度不变，而且两卡诺循环都在两个相同的绝热线间工作，所以 J。此时，该可逆卡诺循环的效率为
所以
4．有 摩尔理想气体，作如图所示的循环过程acba，其中acb为半圆弧，ba为等压过程， ，在此循环过程中气体净吸收热量Q 。
（填“小于”、“大于”或“等于”）。
答案：小于。
解：系统经历的是循环过程，所以 ，根据热力学第一定律有 。
在p-V图上，循环过程曲线所围成的面积等于该循环过程对外所做的功，图中半圆形几何面积： （r为半圆的半径）。
答案： ；0。
解：绝热过程，Q= 0；
容器右边为真空，所以气体自由膨胀，故 ；
根据热力学第一定律 ，因此 ；
理想气体内能 ，由于 ，所以 ，即 。
气体经历的是非准静态过程，只在初态和末态可用状态方程，即
又因 ，所以
3．理想气体在图中的1-2-3过程中，吸收的热量Q0（“小于”、“大于”或“等于”）； 过程中，吸收的热量Q0（“小于”、“大于”或“等于”）。
解：由 ，得
三、计算题
1．一圆柱形汽缸的截面积为 ，内盛有0.01kg的氮气，活塞重10kg，外部大气压为 ，当把气体从300K加热到800K时，设过程进行无热量损失，也不考虑摩擦，问（1）气体做功多少？（2）气体容积增大多少？（3）内能增加多少？
答案：（1） ；（2） ；（3） 。
解：（1）系统可以看成等压准静态过程，
根据热力学第一定律 ，既然等压过程的内能增加最多，对外所做的功也最大，等压过程从外界吸收的热量也最多，故本题答案为A。
3．某理想气体分别经历如图所示的两个卡诺循环，即 和 ，且两条循环曲线所围面积相等。设循环 的效率为 ，每次循环在高温热源处吸收的热量为 ，循环 的效率为 ，每次循环在高温热源处吸收的热量为 ，则[ ]
由热力学第一定律 ，在V不变时，有
所以
由固体的状态方程可得： ，代入内能表达式中有
所以
（2）根据定压摩尔热容定义，有 （对1mol物质）
由热力学第一定律
所以
由固体的内能表达式可得
由固体的状态方程可得
所以
3．容器被中间一可移动、无摩擦且绝热的活塞分成I、Ⅱ两部分，活塞不漏气，容器左边封闭且导热，其它部分绝热，开始时，I、Ⅱ两部分各有温度为0oC，压强为1atm的刚性双原子分子理想气体，I、Ⅱ两部分的容积各为36升，现从容器左端缓慢对I中气体加热，使活塞缓慢向右移动，直到Ⅱ中气
体的体积变为18升为止。
求：（1）I中气体末态的压强与温度；IⅡ
（2）外界传给I中气体的热量
答案：小于；大于。
解：热力学功 ，因 ，所以 。
中间为绝热线，根据热力学第一定律有
所以 ，内能为态函数，所以 。
根据热力学第一定律，对于1-2-3过程， 。由p-V图上曲线围成的面积和热力学系统对外做功的关系可以得知：
所以
对于 过程：
同样，由p-V图上曲线围成的面积和热力学系统对外做功的关系可以得知 ，
由于 ，所以 K，故本题答案为C。
5．一热机在两热源（ ， ）之间工作，一循环过程吸热1800J，放热800J，做功1000J，此循环可能实现吗？[ ]
（A）可能；（B）不可能；（C）无法判断。
答案：B
解：该循环过程的效率 ，而由卡诺定理 ，得知此过程不能实现，故本题答案为B。
二、填空题
1．汽缸内有单原子理想气体，若绝热压缩使体积减半，问气体分子的平均速率变为原来速率的倍？若为双原子理想气体则为倍？
由理想气体状态方程 ，得
（2）
由状态方程 （ ），得 ；
（3）氮气的自由度为5，由理想气体内能公式 得，内能增加
2．设1mol的某种固体，其状态方程为 ，其内能为 ，其中 、 、 和 均为常数，试求定容摩尔热容和定压摩尔热容。
答案：（1） ；（2） 。
解：（1）根据定容摩尔热容定义，有 （对1mol物质）
习题十
一、选择题
1．双原子理想气体，做等压膨胀，若气体膨胀过程从热源吸收热量700J，则该气体对外做功为[ ]
（A）350J；（B）300J；（C）250J；（D）200J。
答案：D
解： ，所以 ，（ ）
，本题答案为D。
2．一定量理想气体，从同一初态出发，体积V1膨胀到V2，分别经历三种过程，（1）等压；（2）等温；（3）绝热。其中吸收热量最多的是[]
从图上可知
所以
由理想气体状态方程有 ，和 ，
所以 （其中 为摩尔数）
理想气体的摩尔等压热容 ，其中i为自由度。
因自由度最小为3，所以 只可能大于或等于 ，所以
5．一卡诺机从373K的高温热源吸热，向273K的低温热源放热，若该热机从高温热源吸收1000J热量，则该热机所做的功 ；放出热量 。
答案：268J；732J。