第01章--热力学基本定律--习题及答案
物理化学第四版 第二章热力学第一定律习题(答案)
p外
(
nRT2 p2
nRT1 ) p1
nCV ,m (T2
T1)
T2 174.8K
U 5.40 kJ, H -9.0 kJ , w 5.40kJ
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例3. 试求下列过程的U和H：
A(蒸气) n = 2mol T1 = 400K p1 = 50.663kPa
A(液体) n = 2mol T2 = 350K p2 = 101.325kPa
⑥ 任何绝热过程
W=ΔU
2020/4/12
4
（ⅱ）热量Q的计算：
QV= ∫nCV,mdT= ΔU Qp = ∫nCp,mdT= ΔH
相变热 Qp = ΔH （定温、定压）
ΔvapHm(T) ΔfusHm(T) …
2020/4/12
5
1.试写出实际气体的范德华方程
。
2.封闭系统的热力学第一定律的数学表达式为
= H + nRT =－79 kJ + 2 8.314 400 103 kJ
2020/4/12
=－72.35 kJ
16
例4：求反应CH3COOH(g)
CH4(g)+CO2(g)在
1000K时的标准摩尔反应焓 r H m，已知数据如下表：
物质
CH3COOH(g)
f
H
m
(298K
)
kJ.mol -1
He(g)
n= 4.403mol
T1=273K p1=1.0×106 Pa
V1=0.01m3
(1) Q = 0,可逆
(2) Q = 0 p外= p2
He(e)
n=4.403mol
T2=? P2=1.0×105Pa
热力学与统计物理答案 第一章
第一章 热力学的基本规律1.1 试求理想气体的体胀系数α,压强系数β和等温压缩系数κT 。
解：已知理想气体的物态方程为,pV nRT =（1）由此易得11,p V nR V T pV Tα∂⎛⎫=== ⎪∂⎝⎭ （2）11,V p nR p T pV Tβ∂⎛⎫=== ⎪∂⎝⎭ （3）2111.T T V nRT V p V p p κ⎛⎫⎛⎫∂⎛⎫=-=--= ⎪ ⎪ ⎪∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭（4） 1.2 证明任何一种具有两个独立参量,T p 的物质，其物态方程可由实验测得的体胀系数α及等温压缩系数κT ，根据下述积分求得：()ln T V =αdT κdp -⎰如果11,T T pακ==，试求物态方程。
解：以,T p 为自变量，物质的物态方程为(),,V V T p =其全微分为.p TV V dV dT dp T p ⎛⎫∂∂⎛⎫=+ ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ （1）全式除以V ，有11.p TdV V V dT dp V V T V p ⎛⎫∂∂⎛⎫=+ ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ 根据体胀系数α和等温压缩系数T κ的定义，可将上式改写为.T dVdT dp Vακ=- （2） 上式是以,T p 为自变量的完整微分，沿一任意的积分路线积分，有()ln .T V dT dp ακ=-⎰ （3）若11,T T pακ==，式（3）可表为 11ln .V dT dp Tp ⎛⎫=- ⎪⎝⎭⎰ （4）选择图示的积分路线，从00(,)T p 积分到()0,T p ，再积分到（,T p ），相应地体积由0V 最终变到V ，有000ln=ln ln ,V T p V T p -即 00p V pV C T T ==（常量），或 .pV CT =（5）式（5）就是由所给11,T T pακ==求得的物态方程。
确定常量C 需要进一步的实验数据。
1.4 简单固体和液体的体胀系数α和等温压缩系数T κ数值都很小，在一定温度范围内可以把α和T κ看作常量. 试证明简单固体和液体的物态方程可近似为()()000(,),01.T V T p V T T T p ακ=+--⎡⎤⎣⎦解: 以,T p 为状态参量，物质的物态方程为(),.V V T p =根据习题1.2式（2），有.T dVdT dp Vακ=- （1） 将上式沿习题1.2图所示的路线求线积分，在α和T κ可以看作常量的情形下，有()()000ln ,T VT T p p V ακ=--- （2）或 ()()()()0000,,.T T T p p V T p V T p eακ---= （3）考虑到α和T κ的数值很小，将指数函数展开，准确到α和T κ的线性项，有()()()()0000,,1.ακ=+---⎡⎤⎣⎦T V T p V T p T T p p （4）如果取00p =，即有()()()00,,01.T V T p V T T T p ακ=+--⎡⎤⎣⎦（5）1.5 描述金属丝的几何参量是长度L ，力学参量是张力J ，物态方程是(),,0f J L T =实验通常在1n p 下进行，其体积变化可以忽略。
物理化学-第一章-热力学第一定律-习题 (1)精选全文
3（1）1g水在100℃，101.325kPa下蒸发为蒸 汽（理气），吸收热量为2259J·g-1，问此过 程的Q、W、△U、△H值为多少？
（2）始态同上，外界压强恒为50.66kPa下， 将水等温蒸发后，再将50.66kPa下的气慢慢 加压为终态100℃，101.325kPa的水气，求Q、 W、△U、△H值为多少？
(3)
（3）T’2＞T 2, V2’＞V2
（4）T2’＜T2 ， V2’＞V2
∵W(可逆) ＞W(不可逆) p2=p2’
∴T’2＞T2 根据pV=nRT V与T成正比 ∴V’2＞V2
4.某体系经历一个不可逆循环后，下列关系 式中不能成立的是 （1）△U=0 （2）Q=0
（3）△T=0 （4）△H=0
2．1mol理想气体从始态p1V1T1分别经过 (1)绝热可逆膨胀到p2， (2)经过反抗恒外压 （p环=p2）绝热膨胀至平衡，则两个过程间
有 WⅠ（ < ）WⅡ，△UⅠ（＜ ） △UⅡ， △HⅠ（ ＜ ）△HⅡ。
∵△U=nCvm(T2-T1), ∵△H=nCpm(T2-T1), 绝热可逆过程温度降的更低
(
g
)
6CO2
(
g
)
3H
2O(l
)
∵ △rHmθ= △rUmθ+△nRT , △n=-3/2
8．已知H2O（l）的 △fHmθ（298K）=-285.84kJ·mol-1， 则H2（g）的△cHmθ（298K） =（ -285.84 ）kJ·mol-1。 9．已知反应C（s）+O2（g）=CO2（g）的 △rHmθ（298K）=-393.51 kJ·mol-1，若此反应 在一绝热钢瓶中进行，则此过程的 △T（ > ）0；△U（ = ）0；△H（ > ）
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. pV = 常数( = 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：（）。
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：（）。
热力学与统计物理答案(汪志诚)
第一章 热力学的基本规律习题1.1 试求理想气体的体胀系数α,压强系数β和等温压缩系数T κ。
解：由得：nRT PV = V nRTP P nRT V ==; 所以, T P nR V T V V P 11)(1==∂∂=αT PV RnT P P V /1)(1==∂∂=βP PnRT V P V V T T /111)(12=--=∂∂-=κ习题1.2 试证明任何一种具有两个独立参量的物质p T ,,其物态方程可由实验测得的体胀系数α及等温压缩系数T κ,根据下述积分求得:⎰-=)(ln dp dT V T κα如果1Tα=1T p κ= ,试求物态方程。
解： 因为0),,(=p V T f ,所以,我们可写成),(p T V V =,由此, dp p V dT T V dV T p )()(∂∂+∂∂=, 因为T T p pVV T V V )(1,)(1∂∂-=∂∂=κα 所以, dp dT VdVdp V dT V dV T T κακα-=-=,所以, ⎰-=dp dT V T καln ,当p T T /1,/1==κα.CT pV pdpT dT V =-=⎰:,ln 得到 习题 1.3测得一块铜块的体胀系数和等温压缩系数分别为1510*85.4--=K α和1710*8.7--=n T p κ，T κα,可近似看作常量，今使铜块加热至10°C 。
问（1压强要增加多少n p 才能使铜块体积不变？（2若压强增加100n p ，铜块的体积改多少 解：分别设为V xp n ∆;，由定义得：74410*8.7*10010*85.4;10*858.4----=∆=V x T κ所以，410*07.4,622-=∆=V p x n习题 1.4描述金属丝的几何参量是长度L ，力学参量是张力η，物态方程是0),,(=T L f η实验通常在n p 1下进行，其体积变化可忽略。
线胀系数定义为ηα)(1TL L ∂∂=等杨氏摸量定义为T L A L Y )(∂∂=η其中A 是金属丝的截面积，一般说来，α和Y 是T 的函数，对η仅有微弱的依赖关系，如果温度变化范不大，可看作常数。
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：（）。
热力学课后习题01答案
第1章 基本概念1-1 为了环保，燃煤电站锅炉通常采用负压运行方式。
现采用如图1-16所示的斜管式微压计来测量炉膛内烟气的真空度，已知斜管倾角α=30º，微压计中使用密度ρ=1000kg/m 3的水，斜管中液柱的长度l =220mm ，若当地大气压p b =98.85kPa ，则烟气的绝对压力为多少Pa ？图1-16 习题1-1解：大气压力98.85kPa 98850Pa b p ==真空度3sin 1000kg/m 9.81N/kg 0.22m 0.51079.1Pa v p gl ρα==×××=烟气的绝对压力98850Pa 1079.1Pa 97770.9Pa b v p p p =−=−=1-2 利用U 形管水银压力计测量容器中气体的压力时，为了避免水银蒸发，有时需在水银柱上加一段水，如图1-17所示。
现测得水银柱高91mm ，水柱高20mm ，已知当地大气压p b =0.1MPa 。
求容器内的绝对压力为多少MPa ？图1-17 习题1-2解：容器内的压力高于大气压力，因此绝对压力b e p p p =+表压力291mmHg+20mmH O 91133.3Pa 209.81Pa 0.0123MPa e p ==×+×≈大气压力0.1MPa b p =容器内的绝对压力0.1MPa 0.0123MPa 0.1123MPa b e p p p =+=+=1-3 某容器被一刚性隔板分为两部分，在容器的不同部位安装有压力计，其中压力表B放在右侧环境中用来测量左侧气体的压力，如图1-18所示。
已知压力表B 的读数为80kPa ，压力表A 的读数0.12MPa ，且用气压表测得当地的大气压力为99kPa ，试确定表C 的读数，及容器内两部分气体的绝对压力（以kPa 表示）。
如果B 为真空表，且读数仍为80kPa ，表C 的读数又为多少？图1-18 习题1-3解：（1）容器左侧（A ）的绝对压力,99kPa 120kPa 219kPa b e A p p p =+=+=A压力表B 的读数为容器左侧（A ）的绝对压力A p 和容器右侧（C ）的绝对压力C p 之差，因此,e B C p p p =−A ，得,219kPa 80kPa 139kPa C e B p p p =−=−=A同时,b e C p p p =+C ，可得压力表C 的读数为,139kPa 99kPa 40kPa e C p =−=（2）如果表B 为真空表，则,v B A p p p =−C ，得299kPa C p =，因此压力表C 的读数为,200kPa e C p =1-4 如图1-19所示，容器A 放在B 中，用U 形管水银压力计测量容器B 的压力，压力计的读数为L =20cm ，测量容器A 的压力表读数为0.5MPa ，已知当地大气压力p b =0.1MPa ，试求容器A 和B 的绝对压力。
工程热力学和传热学课后参考答案(前五章)
第一篇工程热力学第一章基本概念一．基本概念系统：状态参数：热力学平衡态：温度：热平衡定律：温标：准平衡过程：可逆过程：循环：可逆循环：不可逆循环：二、习题1．有人说，不可逆过程是无法恢复到起始状态的过程，这种说法对吗？错2．牛顿温标,用符号°Ｎ表示其温度单位,并规定水的冰点和沸点分别为100°Ｎ和200°Ｎ，且线性分布。
（1）试求牛顿温标与国际单位制中的热力学绝对温标(开尔文温标)的换算关系式；（2）绝对零度为牛顿温标上的多少度3．某远洋货轮的真空造水设备的真空度为0.0917ＭＰａ，而当地大气压力为0.1013MPa，当航行至另一海域，其真空度变化为0.0874MPa，而当地大气压力变化为0.097MPa。
试问该真空造水设备的绝对压力有无变化4．如图1-1所示，一刚性绝热容器内盛有水，电流通过容器底部的电阻丝加热水。
试述按下列三种方式取系统时，系统与外界交换的能量形式是什么。
（1）取水为系统；（2）取电阻丝、容器和水为系统；（3）取虚线内空间为系统。
（1）不考虑水的蒸发，闭口系统。
（2）绝热系统。
注：不是封闭系统，有电荷的交换（3）绝热系统。
图1-15．判断下列过程中那些是不可逆的，并扼要说明不可逆原因。
（1）在大气压力为0.1013MPa时，将两块0℃的冰互相缓慢摩擦，使之化为0℃的水。
耗散效应（2）在大气压力为0.1013MPa时，用(0＋dt)℃的热源(dt→0)给0℃的冰加热使之变为0℃的水。
可逆（3）一定质量的空气在不导热的气缸中被活塞缓慢地压缩（不计摩擦）。
可逆（4）100℃的水和15℃的水混合。
有限温差热传递6．如图1-2所示的一圆筒容器，表A的读数为360kPa；表B的读数为170kPa，表示室I压力高于室II的压力。
大气压力为760mmHg。
试求:（1）真空室以及I室和II室的绝对压力；（2）表C的读数；（3）圆筒顶面所受的作用力。
图1-2第二章热力学第一定律一．基本概念功：热量：体积功：节流：二．习题1．膨胀功、流动功、轴功和技术功四者之间有何联系与区别？2．下面所写的热力学第一定律表达是否正确？若不正确，请更正。
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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。
（4）在外压等于气体终态压力下进行膨胀。
解：（1）向真空膨胀：p 外=0，δW= - p 外dV=0，W=0（2）可逆膨胀：W= -nRTln(V2/V1) =-8.314×373.2×ln(100/25)=-4301J=-4.3kJ （3）两步恒外压膨胀：W= W1+ W2= -p 外,1(V 中-V1)- p 外,2(V2 -V 中) [此步可略] = -p 中(V 中-V1)- p2(V2 -V 中) = -nRT/V 中(V 中-V1) - nRT/V2(V2 -V 中) = -nRT(1-V1/V 中) - nRT(1-V 中/V2) = -8.314×373.2×(1-25/50+1-50/100) = -3.1kJ（注：因为已知数据是V ，所以将P 导成V ）（4）一步恒外压膨胀：W= -p2(V2 -V1) = -nRT/V2(V2 -V1)= -nRT(1-V1/V2)= -8.314×373.2×(1-25/100) = -2.33 kJ6. 10mol 理想气体由25℃、1.00MPa 膨胀到25℃、0.10MPa 。
设过程为：（1）向真空膨胀；（2）对抗恒外压0.100MPa 膨胀。
分别计算以上各过程的功。
解：（1）向真空膨胀：pe=0，W=0（2）恒外压膨胀：W= -pe(V2-V1) = -p2(V2-V1) = -p2(nRT/p2 - nRT/p1) = -nRT(1-P2/P1)= -10×8.314×298.15×(1- 0.1) = 22.31kJ （注：因为已知数据是P ，所以将V 导成P ） 7. 求下列等压过程的体积功：（1）10mol 理想气体由25℃等压膨胀到125℃。
（2）在100℃、0.100Mpa 下，5mol 水变成5mol 水蒸气（设水蒸气可视为理想气体，水的体积与水蒸气的体积比较可以忽略）。
（3）在25℃0.100Mpa 下，1molCH4燃烧生成二氧化碳和水。
解：（1）理想气体等压膨胀：W= -p (V2-Vl) = -nR(T2-T1)= -10×8.314×(398.15-298.15)= -8.314kJ （2）等温等压相变：H2O(l) === H2O(g)W= -p (Vg-Vl)≈-pVg ≈-nRT= -5×8.314×373.15= -15.512kJ （3）等温等压化学反应：CH4(g) + 2O2(g) === CO2(g) + 2H2O(l) W= -RT ∑νB (g) = -8.314×298.15×(1-3)= 4.958kJ8. （1）已知在373K 及101.325kPa 下，液态水的比体积是1.04 dm3 kg-1，水蒸气的比容为1677 dm3 kg-1，求1mol 液态水在373K 及101.325kPa 下气化成1mol 水蒸气时所作的功。
（2）假定把液态水的体积忽略不计，试求上述过程所作的功。
（3）若又假定把水蒸气视为理想气体，略去液态水的体积，试求气化过程所作的功。
解：（1）W= -p (Vg-Vl)= -101.325×18×10-3(1677-1.04)= -3.057kJ （2）W= -p (Vg-Vl)≈- pVg =-101.325×18×10-3×1677 = -3.059kJ （3）W= -p (Vg-Vl)≈- pVg ≈-RT= -8.314×373= -3.101kJ9. 在298.15K 和P Ө下，把0.1kg 的锌放进稀盐酸中，试计算产生氢气逸出时所做的体积功。
解：等温等压化学反应：Zn(s) + 2HCl(l) === ZnCl2(s) + H2(g) W= -nRT ∑νB (g) = -(0.1×103/65)×8.314×298.15×1= -3.81kJ §1. 2（P16）1. 讨论以下表述：（1）热力学第一定律以ΔU = Q – p ΔV 表示时，它只适用于没有化学变化的封闭体系做体积功的等压过程；（不准确）解：∆U = Q - p∆V W = -p ∆V →封闭体系、没有其它功的等压过程∆U=Q+W（2）凡是在孤立系统中进行的变化，其ΔU 和ΔH 的值一定是零；（错误） 解：孤立体系是恒内能体系 ∆U=0，但H 不具有守恒性质，所以∆H 不一定为零。
（3）373K 、101.3kPa ，H2O(l)向真空汽化为同温同压下H2O(g)，该过程ΔU=0；（错误） 解：该过程W=0，Q ≠0，所以，∆U=Q+W ≠0。
（4）只有循环过程才是可逆过程，因为系统回到了原来的初态。
（错误）解：可逆过程并不是指循环过程。
循环过程中，体系回到初态，但环境不一定能回到初态，过程中可能会留下变化的痕迹。
2. 使一封闭系统由某一指定的始态变到某一指定的终态。
Q 、W 、Q+W 、ΔU 中哪些量能确定，哪些量不能确定？为什么？ 解：Q+W 、∆U 能确定，因为它们都是状态函数，其改变量只决定于初态和终态； Q 、W 不能确定，因为它们都是过程量，与变化途径有关。
3. 本书热力学第一定律数学表达式是ΔU=Q+W ，而有的书却是ΔU= Q-W ，这是何原因？ 解：∆U= Q+W 与∆U= Q-W ，对W 符号规定不同。
4. “因为ΔH=Qp ，所以Qp 也具有状态函数的性质。
”这结论对吗？为什么？（错误）解：∆H=Qp 只有在等压无其它功条件下才成立，在此特殊条件下，二者只是在数值上相等，但不能说Qp 也是状态函数。
5.dV V U dT T U dU T V ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=，由于V VC T U =⎪⎭⎫⎝⎛∂∂，故前式可写成dV V U dT C dU T V ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+=。
又因dT C Q V =δ，故前式又可写成dV V U Q dU T ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂+=δ，将此式与pdV Q dU -=δ比较，则有p V U T -=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂，这个结论对吗？为什么？（错误）解：),(V T f U =，dV V U dT V U dU TT ⋅⎪⎭⎫⎝⎛∂∂+⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=（1）dV V U dT C dU TV ⋅⎪⎭⎫⎝⎛∂∂+=（2）QQ V δδδδδ≠-=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂+=⇒=，（封闭体系无其它功）（等容过程）pdV Q dU dVV U Q dU dT C Q TV V （1）、（2）式普遍适用，而后面的公式使用条件不一致，不能互相替代。
6. 一般物质的pT V V ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=1α值都大于0，但对于0-4℃之间的水，0<α，能否说其C p 恒大于C v ，为什么？ 答: 对。
（参看课本第52页）VP T U T PV U ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-⎪⎭⎫ ⎝⎛∂+∂=)(VP V P T U T H C C ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂-⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=-（1）设U=U(T,V)，则dV V U dT T U dU T V ⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=等压下两边对温度T 求偏导，即同除以dT ，则有P T V P T V V U T U T U ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ （2） 将（2）式代入（1）式，得VP P T V V P T U T V P T V V U T U C C ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=-PT T V P V U ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂= （3） 又∵PdV TdS dU -=，定温下两边同除以dV ，得P V S T V U TT -⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ P T P T V-⎪⎭⎫⎝⎛∂∂= （据Maxwell 关系式） 将此式代入（3）得，PV V P T V T P T C C ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=-由链式循环关系方程 1-=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂T P V P V V T T P 得，TP V V P T V T P ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂∴ 2P T V P T V V P T C C ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=- （4）等压膨胀系数P T V V ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=1α，等温压缩系数TP V V ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂-=1β，将它们代入（4）式，得到βαVT T V V P T C C PT V P 22=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=- 上式表明：任何物质的 TV P ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂总是负值，所以V P C C -也总是正值，即C p 恒大于C V 。