《物理化学》第二章热力学第一定律练习题(含答案)上课讲义

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物理化学第四版-第二章热力学第一定律习题(答案) (1)精选全文

2024/8/15
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例6. 根据下列数据，求乙烯C2H4(g)的标准摩尔生成焓与标准摩尔燃烧焓：
（1）C2H4(g) + H2(g) == C2H6(g) ，
rHm
,
l
=
－137
kJ·mol1
；
（2）C2H6(g) + 7/2O2(g) == 2CO2(g) + 3H2O(l) ，
rHm 2 = －1560 kJ·mol1 ；
例5. 已知某些物质的标准摩尔燃烧焓与标准摩尔生成焓的数据列于下表：
物质
H2(g) C(石墨)
c Hm (298 K) / kJ·mol1 f Hm (298 K) / kJ·mol1
－28584
0
－39351
0
(C3H6环丙烷 , g)
－209168
－
(C3H6丙烯 , g)
－
2040
计算由环丙烷(g)异构化制丙烯(g)时在298 K的r Hm 。
A(液体) H2 n = 2mol
T3 = 350K p3 = 101325Pa
H1 = nCp,m( T2－T1 ) = 2 mol 30 J·K1·mol1 ( －50 ) K
=－3.00 kJ
H2 = n VapHm =－2 mol 38 kJ·mol1 =－76 kJ H = H1 + H2 = (－76－3.0 ) kJ =－79 kJ U = H－( pV ) H－(－pVg )
恒容热QV=ΔU 恒压热 Qp=ΔH 绝热功 W= ΔU
这时，恒容热QV ，恒压热 Qp=ΔH ，绝热功 W= ΔU才能借助于热力学状态函数法进行计算。(最典型的如反应热效应计算…)

物理化学课后答案-热力学第一定律

第二章热力学第必定律【温习题】【1】断定下列说法是否精确.（1）状况给定后,状况函数就有必定的值,反之亦然.（2）状况函数转变后,状况必定转变.（3）状况转变后,状况函数一建都转变.（4）因为△U=Q v, △H =Q p,所以Q v,Q p是特定前提下的状况函数.（5）恒温进程必定是可逆进程.（6）汽缸内有必定量的幻想气体,对抗必定外压做绝热膨胀,则△H= Q p=0.（7）依据热力学第必定律,因为能量不克不及无中生有,所以一个体系若要对外做功,必须从外界接收热量.（8）体系从状况Ⅰ变更到状况Ⅱ,若△T=0,则Q=0,无热量交流.（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）幻想气体绝热变更进程中,W=△U,即W R=△U=C V△T,W IR=△U=C V△T,所以W R=W IR.（11）有一个关闭体系,当始态和终态肯定后;（a）若阅历一个绝热进程,则功有定值;（b）若阅历一个等容进程,则Q有定值（设不做非膨胀力）;（c）若阅历一个等温进程,则热力学能有定值;（d）若阅历一个多方进程,则热和功的代数和有定值.（12）某一化学反响在烧杯中进行,放热Q1,焓变成△H1,若安插成可逆电池,使终态和终态都雷同,这时放热Q2,焓变成△H2,则△H1=△H2.【答】（1）精确,因为状况函数是体系的单质函数,体系肯定后,体系的一系列状况函数就肯定.相反假如体系的一系列状况函数肯定后,体系的状况也就被惟一肯定.（2）精确,依据状况函数的单值性,当体系的某一状况函数转变了,则状况函数肯定产生转变.（3）不精确,因为状况转变后,有些状况函数不必定转变,例如幻想气体的等温变更,内能就不变.（4）不精确,ΔH＝Qp,只解释Qp 等于状况函数H的变更值ΔH,仅是数值上相等,其实不料味着Qp 具有状况函数的性质.ΔH＝Qp 只能说在恒压而不做非体积功的特定前提下,Qp 的数值等于体系状况函数 H 的转变,而不克不及以为Qp 也是状况函数.（5）精确,因为恒温进程是体系与情形的温度始终保持相等且恒定,是一个自始至终保热均衡的进程,因为只有同时知足力学均衡.相均衡.化学均衡才干保持热均衡,所以这种进程必定是一个保持持续均衡状况的进程,即为可逆进程.恒温进程不合与等温进程,后者只需始终态温度雷同即可,而不管中央阅历的状况若何.等温可逆进程则必定是恒温进程.（6）不精确,因为这是外压必定,不是体系的压力必定,绝热膨胀时,Q=0,不是Q p=0.绝热膨胀后,p2＜p1,T2＜T1,幻想气体的焓是温度的函数,所以该进程中△H ＜0.（7）不精确,因为还可以降低体系的温度来对外作功.（8）不精确,因为△T=0时只能解释体系的内能不变,而依据热力学第必定律,只有当功为零的时刻,热才是零.（9）不精确,在等压下,机械搅拌绝热容器中的液体,是情形对体系做功,W f＞0,使其△H ≠Q p.（10）不精确,固然不管是否可逆,W R=△U=C V△T,但可逆与不成逆进程的最终温度不合,所以W R≠W IR.（11）（a）精确,因为始终态肯定后,△U就肯定,又是绝热进程,则Q=0,依据热力学第必定律,W=△U有定值;（b）精确,因为始终态肯定后,△U就肯定,又是等容进程,则W=0,依据热力学第必定律, Q=△U有定值;（c）不精确,只有幻想气体的等温进程,热力学能才有定值;（d）精确,因为始终态肯定后,△U就肯定,即热和功的代数和有定值.（12）精确,因为体系的始终态肯定后,可以经由过程不合的进程来实现,一般在不合的进程中W.Q的数值不合,但焓是状况函数,而状况函数的变更与进程无关.即△H1=△H2.【2】答复下列问题.（1）在盛水槽中放置一个盛水的关闭试管,加热盛水槽中之水,使其达到沸点.试问试管中的水是否会沸腾,为什么？（2）炎天将室内电冰箱的门打开,接通电源并紧闭门窗（设墙壁.门窗都不传热）,可否使室内温度降低,为什么？（3）可逆热机的效力最高,在其他前提都雷同的前提下,用可逆热机去牵引火车,可否使火车的速度加速,为什么？（4）Zn与稀硫酸感化,（a）在敞口的容器中进行;(b)在密闭的容器中进行.哪一种情形放热较多,为什么？（5）在一铝制筒中装有紧缩空气,温度与情形均衡.忽然打开筒盖,负气体冲出,当压力与外界相等时,立刻盖上筒盖,过一会儿,筒中气体压力有何变更？（6）在N2和N1的物资的量之比为1 ：3的反响前提下合成氨,试验测得在温度T1和T2时放出的热量分离为Q P（T1）和Q P（T2）,用Kirchhoff定律验证时,与下述公式的盘算成果不符,试解释原因.△r H m(T2)=△r H m(T1)+（7）从统一始态A动身,阅历三种不合门路到达不合的终态：（1）经等温可逆进程从A→B;（2）经绝热可逆进程从A→C;（3）经绝热不成逆进程从A→D.试问：（a）若使终态的体积雷同,D点应位于BC虚线的什么地位,为什么？（b）若使终态的压力雷同,D点应位于BC虚线的什么地位,为什么,拜见图2.16.（8反响前后T,p,V均未产生变更,设所有的气体都可以看作是幻想气体.因为幻想气体的热力学能仅是温度的函数,U=U（T）,所以该反响的△U=0.这个结论对不合错误？为什么？【答】（1）不会,因为要使液体沸腾,必须有一个大于沸点的情形热源,而槽中水的温度与试管中水的沸点温度雷同无法使其沸腾.（2）不克不及,因为将室内算作是一个绝热的关闭体系,接通电源后相当于情形对体系做电功W f,Q V=0;We=0; △U=Q V+ W e+ W f= W f＞0,所以室内温度将会升高,而不是降低.（3）不克不及,因为可逆热机的效力是指热效力,即热转换为功的效力,而不是活动速度,热力学没有时光的坐标,所以没有速度的概念,而可逆门路的特色之一就是变更无穷迟缓,所以只能使火车的速度减慢而不克不及加速火车的速度.（4）在密闭的容器中放热较多,因为Zn与稀硫酸感化,在敞口的容器中进行时放出的热为Q P,在密闭的容器中进行时放出的热为Q V,而Q P=Q V+△n(RT),△n=1,Q P和Q V均为负值,所以|Q V|＞|Q P| .（5）紧缩空气忽然冲出筒外,可视为决热膨胀进程,终态为室内气压pθ ,筒内温度降低,盖上筒盖,过一会儿,温度升至室温,压力大于pθ .（6）Kirchhoff定律中的△r H m(T2)和△r H m(T1)是按反响计量系数完整进行到底,即ξ=1mol 时的热效应,试验测得的热量是反响达到均衡时放出的热量,即ξ＜1mol,它们之间的关系为△r H m=△r H /ξ ,所以△r H 的值不相符Kirchhoff定律.（7）从统一始态动身经一绝热可逆膨胀进程和一经绝热不成逆膨胀进程,当到达雷同的终态体积V2或雷同的终态压力p2时,绝热可逆进程比绝热不成逆进程作功大,又因为W（绝热）=C V（T2-T1）,所以T2（绝热不成逆）大于T2（绝热可逆）,在V2雷同时,p=nRT/V,则p2（绝热不成逆）大于 p2（绝热可逆）.在终态p2雷同时,V =nRT/p ,V2（绝热不成逆）大于 V2（绝热可逆）.不成逆进程与等温可逆进程比拟较：因为等温可逆进程温度不变,绝热膨胀温度降低,所以T2（等温可逆）大于T2（绝热不成逆）;在V2雷同时, p2（等温可逆）大于 p2（绝热不成逆）.在p2雷同时,V2（等温可逆）大于V2（绝热不成逆）.综上所述,从统一始态动身经三种不合进程,当V2雷同时,D点在 B.C之间,p2（等温可逆）＞p2（绝热不成逆）＞ p2（绝热可逆）当p2雷同时,D点在 B.C之间,V2（等温可逆）＞ V2（绝热不成逆）＞V2（绝热可逆）.（8体积没有变,所,,是另一种情势的功,所以所以该断定不合错误.【3】.可逆进程有哪些根本特点？请辨认下列进程中哪些是可逆进程.（1）摩擦生热;（2）室平和大气压力（101.3 kPa）下,水蒸发为同温.同压的气;（3）373K和大气压力（101.3kPa）下,水蒸发为同温.同压的气;（4）用于电池使灯泡发光;（5）用对消法测可逆电池的电动势;（6）N2（g）,O2（g）在等温.等压下平和;（7）恒温下将1 mol水倾入大量溶液中,溶液浓度不变;（8）水在冰点时变成同温同压的冰.答：可逆进程根本特点：（1）进程以无穷小变更进行,由连续串接近于均衡的状况组成;（2）在反向进程中必须沿着本来进程的逆进程用同样的手续使体系和情形回复复兴;（3）等温可逆膨胀进程中体系对情形做最大功,等温可逆紧缩进程中情形对体系做最小功.只有（3）.（5）和（8）是可逆进程,其余进程均为不成逆进程.【4】试将如下的两个不成逆进程设计成可逆进程：（1）在298K,101.3kPa压力下,水蒸发为同温.同压的气;（2）在268K,101.3kPa压力下,水凝聚为同温.同压的冰.解（1）设计进程如下：a为等压可逆升温;b为可逆等温等压蒸发;c为等压可逆降温.或经由d.e.f进程d为可逆等温降压,P S为水在298K时的饱和蒸汽压;e为可逆等温等压蒸发;f为可逆等温升压.（2）设计进程如下：a 为等压可逆升温;b 为可逆等温等压相变;c 为等压可逆降温.【5】断定下列各进程中的Q,W,△U 和可能知道的△H 值,用>0,<0或=0暗示. (1)如图2.17所示,当电池放电后,选择不合的对象为研讨体系,①以水和电阻丝为体系 ②以水为体系 ③以电阻丝为体系④以电池和电阻丝为体系 ⑤以水.电池和电阻丝为体系;（2）van der Waals 气体等温自由膨胀;（3）密闭非绝热容器中盛有锌粒和盐酸,容器上部有可移动的活塞; （4）C 6H 6（s,101.3kPa,T f ）→C 6H 6(1,101.3kPa,T f ); (5)恒容绝热容器中产生如下反响H 2(g)+Cl 2(g)→2HCl(g )(6)恒容非绝热容器中,产生与（5）雷同的反响,反响前后温度雷同;（7）在大量的水中,有一个含有H 2(g),O 2(g)的气泡,通一电火花使其化合变成水,以H 2(g),O 2(g)混杂气为体系,疏忽电火花能量;(8)幻想气体Joule-Thomson 的撙节进程. 【解】（1）（2）Q>0,W=0,△U>0 .（3）以锌粒和盐酸为体系,W<0,Q<0,△U<0. （4）W>0 ,Q>0,△U>0.(5)因为是恒容.绝热反响,则Q V =0,W=P外△V=0,△U=Q+W=0,△H=△U+△（P V ）=△U+ V△P >0（因为V 不变,该反响为放热反响,在绝热容器中温度升高,故压力也升高,△P >0）.(6) 因为是恒容.非绝热反响,Q V >0W=P外△V=0,△U=Q+W>0,△H=△U+△（P V ）=△U+ V△P >0（因为V 不变,该反响为放热反响,在非绝热容器中温度不变,故压力也不变,△P =0）. （7）W>0 ,Q<0,△U<0(8)幻想气体Joule-Thomson 的撙节进程Q=0,△H=0.J-T 系数μ幻想气体的内能是温度的函数.△U=0,W=△U -Q=0【6】请列举4个不合类型的等焓进程.例：（1）Joule-Thomson 的撙节进程;（2）幻想气体的等温进程;（3）绝热等压反响（非体积功为0）（4）幻想气体的自由膨胀进程【7】鄙人列关系式中,请指出哪几个是精确的,哪几个是不精确的,并简略解释来由.（1解（1）精确,因为碳的最稳固单质是石墨固体,而1摩尔石墨完整燃烧生成1摩尔二氧化碳气体.(2) 不精确,因为氢气完整燃烧的指定产品是液态的水,而不是气态的水.(3) 不精确,,可得：(4) 不精确,(5) 精确,(6) 不精确,【8】C p,m 是否恒大于C v,m ？有一个化学反响,所有的气体都可以作为幻想气体处理,若反响的△C p,m >0,则反响的△C v,m 也必定大于零吗？【解】（1）Cp,m 不必定恒大于C v,m .气体的C p,m 和C v,m 的关系为：上式的物理意义如下：恒容时体系的体积不变,而恒压时体系的体积随温度的升高要产生变更.,当体系体积变更时外界所供给的额外能量;,因为体系的体积增大,使分子间的距离增大,位能增大,使热力学能增大所需的能量;,.假如体系的体积随温度的升高而增大,反之,体系的体积随温度的升高而缩小的话平日情形下,只有少数流体在某些温如水在0～4℃的规模内,随温度升高体积是减小的,所以对于幻想气体,则有（2）对于气体都可以作为幻想气体处理的化学反响,则有即所以,若反响的△C p,m>0,反响的△C v,m不必定大于零.习题解答【1】假如一个体系从情形接收了40J的热,而体系的热力学能却增长了200J,问体系从情形得到了若干功？假如该体系在膨胀进程中对情形作了10kJ 的功,同时接收了28kJ的热,求体系的热力学能变更值.【解】W=ΔU-Q=200J-40J=160JΔU=Q+W=28kJ+（-10kJ）=18kJ【2】有10mol的气体（设为幻想气体）,压力为1000kPa,温度为300K,分离求出温度时下列进程的功：（1）在空气压力为100kPa时,体积胀大1dm3;（2）在空气压力为100kPa时,膨胀到气体压力也是100kpa;（3）等温可逆膨胀至气体的压力为100kPa.【解】（1100×103Pa×（1×10-3）m3=-100J（2=-10mol×8.314J·K-1·mol-1=-10mol×8.314J·K-1·mol-1【3】1mol单原子幻想气体,阅历如下三步,又回到始态,请盘算每个状况的压力.Q.W和ΔU.（1）等容可逆升温由始态（1）到546K的状况（2）;3的状况（3）;（3）经等压进程由状况（3）回到始态（1）.【解】 (1)因为是等容进程,则 W1=0ΔU1=Q1+W1=Q1(2) 因为是等温进程,则ΔU2=0依据ΔU=Q+W 得Q2=-W2又依据等温可逆进程得: W2Q2=-W2因为是轮回进程则:ΔU=ΔU1+ΔU2+ΔU3=0得ΔU3=-(ΔU1+ΔU2)=-ΔU1W3=-PΔV=-P3(V3-V1Q3=ΔU3-W3【4】在291K和100kPa下,1molZn(s)溶于足量稀盐酸中,置换出1molH2(g),并放热152KJ.若以Zn和盐酸为体系,求该反响所做的功及体系热力学能的变更.解该反响 Zn(s)+2HCl(a)=ZnCl2(s)+H2(g)所以【5】在298K时,有2molN2(g),始态体积为15dm3,保持温度不变,经下列三个进程膨胀到终态体积为50dm3,盘算各进程的ΔU,ΔH,W和Q的值.设气体为幻想气体.（1）自由膨胀;（2）对抗恒外压100kPa膨胀;（3）可逆膨胀.【解】（1）自由膨胀 P外=0 那么W=0又因为是等温进程则ΔU=0 ΔH=0依据ΔU=Q+W 得Q=0（2）对抗恒外压100kPa膨胀W=- P外由等温进程得ΔU=0 ΔH=0（3）可逆膨胀同样由等温进程得 ΔU=0 ΔH=0【6】在水的正常沸点（373.15K,101.325kPa ）,有1molH 2O(l)变成同温同压的H 2O(g),请盘算该变更的Q,ΔU,ΔH 的值各为若干.【7】幻想气体等温可逆膨胀,体积从V 1膨胀到10V 1,对外作了41.85kJ 的功,体系的肇端压力为202.65kPa. （1）求始态体积V 1;（2）若气体的量为2mol,试求体系的温度.【解】 (1) 依据幻想气体等温可逆进程中功的公式：又依据幻想气体状况方程,所以(2)由(1)式则【8】在100kPa 及423K 时,将1molNH 3（g ）等温紧缩到体积等于10dm 3,求起码需做若干功？（1）假定是幻想气体;（2）假定相符van der Waals 方程式.已知van der Waals 常数a=0.417Pa·m 6·mol -2,3·mol -1.【解】（1由 PV=nRT 得由幻想气体等温紧缩气体做功起码得：（2）若气体屈服范德华方程代入各个量,此式是一个三次方程,可见,幻想气体和现实气体是有差此外,但若前提不是很极端的话,这个差别不是很大,这也是为什么常把一般气体当作幻想气体处理的原因.事实上,对现实气体,得因为是恒温可逆进程此式是恒温进程或可逆进程时范德华气体膨胀或紧缩时的做功的一般结论.同样可以求得：【9】已知在373K和100kPa压力时,1kgH23, 1kgH2O（g）的体积为1677dm3,H2O（l当1molH2O（l）在373K和外压为100kPa时完整蒸发成H2O（g）,试求：（1）蒸发进程中体系对情形所做的功;（2）假定液态水的体积可疏忽不计,试求蒸发进程中体系对情形所做的功,并盘算所得成果的相对误差;（3）假定把蒸汽看作幻想气体,且略去液态水的体积,求体系所做的功;（4）求（1（5）解释何以蒸发的焓变大于体系所作的功.【解】（1（2则百分误差（3）若看作幻想气体,则（4（5）由（4）可见,水在蒸发进程中接收的热量很小部分用于自身对外膨胀做功,另一部分用于战胜分子间感化力,增长分子间距离,进步分子间的势能及体系的内能.10.1mol单原子幻想气体,从始态:273K,200kPa,到终态323K,100kPa,经由过程两个门路:(1)先等压加热至323K,再等温可逆膨胀至100kPa;(2)先等温可逆膨胀至100kPa,再等压加热至323K.请分离盘算两个门路的Q,W,ΔU和ΔH,试比较两种成果有何不合,解释为什么.【解】（1（2可见始终态肯定后功和热与具体的门路有关,门路无关.【11】 273K,压力为5×105Pa时,N23在外压为100kPa压力劣等温膨胀,直到N2（g）的压力也等于100kPa为止.求进程中的W,ΔU,ΔH和Q.假定气体是幻想气体.【解】（1）因为N2作等温膨胀即因为【12】 0.02kg乙醇在其沸点时蒸发为气体.已知蒸发烧为858kJ·kg-13·kg-1.试求进程的ΔU,ΔH,W和Q（盘算时略去液体的体积）.解（1）乙醇在沸点蒸发是等温等压可逆进程,2O（l）经下列不合的进程变成373K.100kPa的H2O（g）,请分离求出各个进程的ΔU,ΔH,W和Q值.（1）在373K,100kPa压力下H2O（l）变成同温.同压的汽;（2）先在373K,外压为50kPa下变成汽,然后加压成373K.100kPa的汽;（3）把这个H2O（l）忽然放进恒温373K的真空箱中,掌握容积使终态压力为100kPa汽.已知水的汽化热为2259kJ·kg-1.【解】（1（2,其值与（1）雷同（3,其值与（1）雷同.400kPa,试求（1）终态的体积和温度;（2）ΔU和ΔH;（3）所做的功.【解】 (1)初始状况故又故(2)因为U是状况函数,(3) 因为得求导而【15】3,在等压下加热,直到最后的温度为353K为至.盘算进程中W,ΔU,ΔH和Q.已知该气体的等压摩尔热容为：解始态终态V 3dm 3?T 293K 353K 应用查理定律,P 不变时：由幻想气体状况方程的所以:【16】在1200K.100kPa 压力下,有1molCaCO3(s)完整分化为CaO(s)和CO 2（g ）,吸热180kJ.盘算进程的W,ΔU,ΔH 和Q.设气体为幻想气体.【解】因为是等压反响,则ΔH＝Qp=180kJ W=-PΔV=－p(V g -V l )=-nRT =-1mol×8.314J•K -1•mol -1【17】证实：,并证实对于幻想气体有【证实】双方对T 求微商,得因为所以对幻想气体的等温进程有:选对幻想气体的等温进程有所以【18【证实】即,即在等压下对V 求导得:又即所以【19,把一个微小的冰块投入0.1kg.268K 的水中,成果使体系的温度变成273K,并有必定命量的水凝聚成冰.因为进程进行的很快,可以看作是绝热的.已知冰的消融热为333.5kJ·kg -1,在268-273K 之间水的比热为4.21kJ·K-1·kg-1.（1）写出体系物态的变更,并求出ΔH;（2）求析出冰的质量.【解】（1）这是一个绝热并等压进程因进程进行的很快,疏忽热量向情形的散掉,,所以ΔH＝Qp=0（2ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3=0ΔH1=4.21kJ•K-1•kg-1×(0.1-x)kg×(273-268)KΔH2=4.21kJ•K-1•kg-1×x•kg×(273-268)KΔH3=-333.5kJ•kg-1×x•kg所以有4.21kJ•K-1•kg-1×0.1kg×(273-268)K-333.5kJ•kg-1×x•kg＝0得 x＝6.31×10－3kg所以析出冰的质量为6.31×10－3kg【20】 1molN2（g）,在298K和100kPa压力下,经可逆绝热进程紧缩到5dm3.试盘算（设气体为幻想气体）：（1）N2（g）的最后温度;（2）N2（g）的最后压力;（3）需做若干功.【解】 (1)1molH2经由绝热可逆进程（设为幻想气体）,则依据(2)（3）因为是绝热反响 Q=O【21】幻想气体经可逆多方进程膨胀,式中C, n均为常数,n>1.（1）若n=2,1mol气体从V1膨胀到V2,温度由T1=573K到T2=473K,求进程的功W;（2求进程的Q,ΔU和ΔH.【解】 (1)因为pV2=C,则p=c/V2=1mol×8.314J•K-1•mol-1（2）对于幻想气体【22】在298K时,,从始态2000kPa及20dm3经下列不合进程,膨胀到终态压力为100kPa,求各进程的ΔU,ΔH,Q及W.（1）等温可逆膨胀;（2）绝热可逆膨胀;（3）以δ=1.3的多方进程可逆膨胀.试在p-T图中化画出三种膨胀功的示意图,并比较三种功的大小.(1)等温可逆膨胀因为是幻想气体的等温进程则ΔU=ΔH=0（2）绝热可逆膨胀 Q=0又p1-r T r=常数得代入数据得 T2对于多方进程有 pVδ=C, 又幻想气体的状况方程为V=nRT/p将p1=2000kPa,p2=100kPa,T12Q=ΔU-W=-29.95kJ-(-66.55kJ)=36.6kJ为了作图,求3个进程的终体积:对于等温可逆进程依据 p 1V 1=p 2V 2 得 V 2=400dm 3对于绝热可逆进程依据 pV r=常数得V 2=120dm 3对于多方进程依据pV δ=常数得 V 2=200dm 3作图得: 由图可知:W (1)＞W (3)＞W (2)【23】 1mol 单原子幻想气体从始态298K,200kPa,经下列门路使体积加倍,试盘算每种门路的终态压力及各进程的Q,W 及ΔU 的值,画出p-T 示意图并把ΔU 和W 值按大小次序分列.（1）等温可逆膨胀; （2）绝热可逆膨胀;（3）沿着p/Pa=1.0×104Vm/(dm 3·mol -1)+b 的门路可逆变更. 【解】 (1)由等温知:P 1V 1=P 2V 2 得P 2= P 1V 1/V 2=200kPa/2=100kPa又因为温度不变则 ΔU=0, (2)绝热可逆膨胀, Q=0, 因为体系是单原子幻想气体,则依据pV r=常数得那么=-1376J（3）沿着p/Pa=1.0×104Vm/(dm 3·mol -1)+b 的门路可逆变更p 2=1.0×104上述三条不合门路的p-V 图如图所示则:W (2)＜W (1)＜W (3)△U (2)＜△U (1)＜△U (3)3【24】某一热机的低温热源为313K,若高温热源分离为：（1）373K（在大气压力下水的沸点）;（2）538K（是压力为5.0×106Pa下水的沸点）.试分离盘算热机的理论转换系数.【解】（1）高温热源为373K时（1）高温热源为538K时【25】某电冰箱内的温度为273K,室温为298K,今欲使1kg273K的水变成冰,问起码需做若干功？已知273K时冰的熔化热为335kJ·kg-1.解【26】有如下反响,设都在298K和大气压力下进行,请比较各个反响的ΔU与ΔH的大小,并解释这不同主如果什么身分造成的.（1）C12H22O11（蔗糖）完整燃烧;（2）C10H8（萘,s）完整氧化为苯二甲酸C6H4（COOH）2（s）;（3）乙醇的完整燃烧;（4）PbS(s)完整氧化为PbO(s)和SO2（g）.【解】（1）C12H22O11（蔗糖）完整燃烧;C12H22O11（蔗糖）+12O2(g)→11H2O(g)+12CO2(g)（2）C10H8（萘,s）完整氧化为苯二甲酸C6H4（COOH）2（s）;（3）乙醇的完整燃烧;（4）PbS(s)完整氧化为PbO(s)和SO2（g）.。

物理化学上册习题及答案

第二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＝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。

(完整word版)第二章热力学第一定律练习题及解答

第二章热力学第一定律一、思考题1. 判断下列说法是否正确,并简述判断的依据（1）状态给定后，状态函数就有定值，状态函数固定后，状态也就固定了。

答：是对的。

因为状态函数是状态的单值函数。

(2）状态改变后，状态函数一定都改变.答：是错的。

因为只要有一个状态函数变了,状态也就变了，但并不是所有的状态函数都得变。

（3）因为ΔU=Q V ，ΔH=Q p ,所以Q V ，Q p 是特定条件下的状态函数？这种说法对吗？答：是错的。

DU,DH 本身不是状态函数，仅是状态函数的变量，只有在特定条件下与Q V ,Q p 的数值相等，所以Q V ，Q p 不是状态函数。

（4)根据热力学第一定律，因为能量不会无中生有，所以一个系统如要对外做功，必须从外界吸收热量。

答：是错的。

根据热力学第一定律U Q W ∆=+，它不仅说明热力学能（ΔU）、热（Q ）和功（W ）之间可以转化，有表述了它们转化是的定量关系，即能量守恒定律。

所以功的转化形式不仅有热,也可转化为热力学能系。

（5）在等压下,用机械搅拌某绝热容器中的液体，是液体的温度上升,这时ΔH=Q p =0 答：是错的。

这虽然是一个等压过程，而此过程存在机械功，即W f ≠0，所以ΔH≠Q p 。

（6）某一化学反应在烧杯中进行，热效应为Q 1,焓变为ΔH 1。

如将化学反应安排成反应相同的可逆电池，使化学反应和电池反应的始态和终态形同，这时热效应为Q 2，焓变为ΔH 2,则ΔH 1=ΔH 2。

答：是对的。

Q 是非状态函数，由于经过的途径不同，则Q 值不同，焓(H ）是状态函数，只要始终态相同,不考虑所经过的过程,则两焓变值DH 1和DH 2相等.2 . 回答下列问题,并说明原因（1）可逆热机的效率最高，在其它条件相同的前提下，用可逆热机去牵引货车，能否使火车的速度加快？答？不能。

热机效率hQ W-=η是指从高温热源所吸收的热最大的转换成对环境所做的功。

但可逆热机循环一周是一个缓慢的过程，所需时间是无限长.又由v F tWP ⨯==可推出v 无限小.因此用可逆热机牵引火车的做法是不实际的,不能增加火车的速度，只会降低。

(完整版)物理化学课后答案-热力学第一定律

欢迎共阅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△ H 1，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=△H 2。

【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。

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。

(完整版)第二章热力学第一定律习题

第二章热力学第一定律选择题1. 热力学第一定律厶U=Q+W只适用于(A) 单纯状态变化(B) 相变化(C) 化学变化(D) 封闭物系的任何变化答案：D2. 关于热和功, 下面的说法中, 不正确的是(A) 功和热只出现于系统状态变化的过程中, 只存在于系统和环境间的界面上(B) 只有在封闭系统发生的过程中, 功和热才有明确的意义(C) 功和热不是能量, 而是能量传递的两种形式, 可称之为被交换的能量(D) 在封闭系统中发生的过程中, 如果内能不变, 则功和热对系统的影响必互相抵消答案：B3. 关于焓的性质, 下列说法中正确的是(A) 焓是系统内含的热能, 所以常称它为热焓(B) 焓是能量, 它遵守热力学第一定律(C) 系统的焓值等于内能加体积功(D) 焓的增量只与系统的始末态有关答案：D。

因焓是状态函数。

4. 涉及焓的下列说法中正确的是(A) 单质的焓值均等于零(B) 在等温过程中焓变为零(C) 在绝热可逆过程中焓变为零(D) 化学反应中系统的焓变不一定大于内能变化答案：D。

因为焓变厶HM U+A (pV)，可以看出若△ (pV) V 0则厶H VA Uo5. 下列哪个封闭体系的内能和焓仅是温度的函数(A) 理想溶液(B) 稀溶液(C) 所有气体(D) 理想气体答案：D6. 与物质的生成热有关的下列表述中不正确的是(A) 标准状态下单质的生成热都规定为零(B) 化合物的生成热一定不为零(C) 很多物质的生成热都不能用实验直接测量(D) 通常所使用的物质的标准生成热数据实际上都是相对值答案：A。

按规定，标准态下最稳定单质的生成热为零。

7. dU=CvdT及dUm=Cv,md■适用的条件完整地说应当是(A) 等容过程(B) 无化学反应和相变的等容过程(C) 组成不变的均相系统的等容过程(D) 无化学反应和相变且不做非体积功的任何等容过程及无反应和相变而且系统内能只与温度有关的非等容过程答案：D8．下列过程中, 系统内能变化不为零的是(A) 不可逆循环过程(B) 可逆循环过程(C) 两种理想气体的混合过程(D) 纯液体的真空蒸发过程答案：0因液体分子与气体分子之间的相互作用力是不同的故内能不同。

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《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= 0
7、在绝热钢瓶中化学反应△U= 0
8、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 P
5、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、Q
B 、m、W、P、H
C、 T、P、V、n、
D、T、P、U、W
2、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。

8.在一个绝热钢瓶中，发生一个放热的分子数增加的化学反应，那么（ C）
(A) Q > 0，W > 0，∆U > 0 ； (B) Q = 0，W = 0，∆U < 0 ；
(C) Q = 0，W = 0，∆U = 0 ； (D) Q < 0，W > 0，∆U < 0 。

9.对于封闭系统来说，当过程的始态与终态确定后，下列各项中哪一个无确定值（ A）
(A) Q ； (B) Q +W ；
(C) W (当Q = 0 时) ； (D) Q (当W = 0 时)
10、在一个密闭绝热的房间里放置一台电冰箱，将冰箱门打开，并接通电源使冰箱工作。

过一段时间之后，室内的平均气温将 ( A )
(A) 升高 (B) 降低
(C) 不变 (D) 不一定
(A) 对冰箱做的电功，全转化为热释放在房间内
11、ΔH是体系的什么（C ）
A. 反应热
B. 吸收的热量
C. 焓的变化
D. 生成热
12、关于焓的性质, 下列说法中正确的是（ D ）（因焓是状态函数。

）
(A) 焓是系统内含的热能, 所以常称它为热焓
(B) 焓是能量, 它遵守热力学第一定律
(C) 系统的焓值等于内能加体积功
(D) 焓的增量只与系统的始末态有关
13、恒容下，一定量的理想气体，当温度升高时内能将 ( B )
(A) 降低 (B) 增加 (C) 不变 (D) 增加、减少不能确定
14、在一刚性的绝热箱中，隔板两边均充满空气，(视为理想气体)，只是两边压力不等，已知 P右< P左，则将隔板抽去后应有 ( A )
(A) Q = 0 W = 0 △U = 0 (B) Q = 0 W < 0 △U > 0
(C) Q > 0 W < 0 △U > 0 (D) △U = 0 , Q ＝W ≠ 0
15、有一敞口容器中放有水溶液，如果以此溶液为体系，则为：（ C ）
(A) 孤立体系 (B) 封闭体系 (C) 敞开体系 (D) 绝热体系
16、把一杯水放在刚性绝热箱内，若以箱内热水及空气为体系，则该体系为：（ C ）
(A) 敞开体系 (B) 封闭体系 (C)孤立体系 (D)绝热体系
17、以下性质为容量性质的是（ D ）
(A) 温度 (B) 密度 (C) 压力 (D) 体积
18、以下性质为强度性质的是（ B ）
(A) 内能 (B) 温度 (C) 体积 (D) 焓
四、计算题
1．（1）一个体系的热力学能增加了100 kJ，从环境吸收了40 kJ的热，计算体系与环境的功的交换量。

（2）如果该体系在膨胀过程中对环境做了20 kJ的功，同时吸收了20 kJ 的热，计算体系的热力学能变化值。

解：（1）根据热力学第一定律的数学表达式U Q W
∆=+
100 kJ40 kJ60 kJ
W U Q
=∆-=-=
即系统从环境得到了60 kJ的功。

（2）根据热力学第一定律的数学表达式U Q W
∆=+
20 kJ20 kJ0
U Q W
∆=+=-=
系统吸收的热等于对环境做的功，保持系统本身的热力学能不变。

2、在压力为1.013×105Pa下，一定量理想气体由10dm3膨胀到16dm3，并吸热700J，求W与∆U？
解：
()()J
V
V
P
W608
10
10
10
16
10
013
.13
3
5
1
2
-
=
⨯
-
⨯
⨯
⨯
-
=
-
-
=-
-
外 (3分)
J
Q700
=(2分)
J
W
Q
U92
608
700=
-
=
+
=
∆(3分)
五、简答题
1、根据道尔顿分压定律P=ΣP B 可见，压力具有加和性，属于容量性质。

此结论正确吗？为什麽？
不正确。

因为加和性是指同一热力学平衡体系中，某物理量的数值与体系中物质的数量成正比，而在道尔顿分压定律中分压P B的物理意义是指在同一温度下B 组分单独占有与混合气体相同体积时所具有的压力，总压P与分压P B不是同一热力学平衡体系中的物理量，且与物质的数量不成正比。

所以，P=ΣP B不属于具有加和性，压力为强度性质。

2、指出公式，∆H =Q P，∆U = Q V的适用条件？
∆H=Q P适用条件：封闭体系、无非体积功的等压过程；
∆U =Q V适用条件：封闭体系、无非体积功的等容过程；。

《物理化学》第二章 热力学第一定律练习题(含答案)上课讲义