热力学第一定律 习题

热力学第一定律

1．对理想气体的内能有下述四种理解;

(1) 对应某一状态，内能只有一个数值(2) 对应某一状态的内能是可以直接测定的

(3) 内能的改变值取决于体系变化的始终态(4) 状态改变时内能一定跟着变

其中正确的是：(D)

(A)(1) (2) (B) (3) (4) (C) (2) (4) (D) (1) (3)

2．1mol单原子理想气体经一循环过程又回到始态。

W=400J,则该过程的热量Q为：(D)

（A）0 (B) 因内能的改变值不知道，所以无法确定(C) 400J （D）- 400J

3.如图在一绝热盛水的容器中,有一电阻丝,通电一段时间：

(1) 体系为电阻丝,环境为电池,水(2) 体系为电阻丝和电池,环境为水

(3) 体系为电阻丝和水,环境为电池(4) 体系为水,环境为电池和电阻丝

分别判断这几个过程的Q.W和ΔU的符号(假设通电以后电阻丝的温度略有升高.)

解: (1) W>0, Q<0, ΔU>0 (2) Q<0, W=0, ΔU＜0 (3) W>0, Q=0, ΔU>0 (4) Q>0, W=0, ΔU>0

4.1mol,373K,1Pθ下的水经下列两个过程达到373K,1Pθ下的水蒸气：

（1）等温可逆蒸发；（2）真空蒸发，这两个过程中W和Q的

关系为：（A）

（A）W1＜W2, Q1＞Q2 (B) W1＜W2, Q1＜Q2 (C) W1=W2, Q1=Q2 (D) W1＞W2, Q1＜Q2

5.一体系如图,绝热隔版两边均充满空气(视为理想气体),只是两边压力不等,已知:P右＜P左,将隔板抽去后应有:（A）

(A) Q=0 W=0 ΔU=0 (B) Q=0 W＜0 ΔU＞0

(C) Q＞0 W＜0 ΔU=0 (D) Q=0 W＞0 ΔU＜0(讨论时将气体选为体系)

计算题

100克苯在其正常沸点(80.2℃)下蒸发,蒸发热为395J.g-1,计算W,Q和ΔU.

解: Q= 100x395= 39.5KJ

W= -P外(Vg-Vl)= -PVg=-nRT= -(100/78)x8.314x(273+80.2)= -3786J

ΔU=Q+W= 35.7KJ

习题2

1.QP=ΔH此式适用于下列那一过程:（B）

(A) 理想气体从1x106Pa反抗恒定压力为1x105Pa 膨胀到1x105Pa

(B) 0℃, 1x105Pa下的冰融化成水(C) 电解CuSO4溶液(D) 气体从298K, 1x105Pa可逆变到373K, 1x104Pa

2.下列各过程可应用公式dU=(Cp-nR)dT进行计算的是（C）

(A) 实际气体等压可逆冷却(B) 恒定压力搅拌某液体升高温度

(C) 理想气体绝热可逆膨胀(D) 等容量热计中的燃烧过程

3.某化学反应在恒压绝热和只做体积功的条件下进行,体系的温度由T1升高到T2,则此过程的焓变ΔH为（C）

(A)小于零(B) 大于零(C)等于零(D) 不能确定

4.对下列四种表述

(1) 因为QP=ΔH 所以只有等压过程才有ΔH (2)因为QP=ΔH 所以Qp也具有状态函数的性质

(3) 公式QP=ΔH只适用于封闭系等压只做体积功的过程

(4) 对于封闭系,经历一个不做非体积功的等压过程,其热量值只决定于体系的始态和终态

上述诸结论正确的是（B）

(A) (1) (4) (B) (3) (4)

(C) (2) (3) (D) (1) (2)

5.当体系将热量传递给环境后,体系的焓（D）

(A) 必定减少(B) 必定增加(C) 必定不变(D) 不一定改变

6.对于孤立体系中发生的实际过程,下列关（D）

系中不正确的是:

(A) W=0 (B) Q=0 (C) ΔU=0 (D) ΔH=0

7. 一定量的理想气体从同一始态出发,分别经(1)等温压缩,(2)绝热压缩到具有相同压力的

终态,以H 1 H 2分别表示两个终态的焓值,则有: （C ）

(A) H 1＞H 2 (B) H 1 = H 2 (C) H 1＜H 2 (D) 不能确定

8. 1mol 单原子理想气体,从p1=200Pa,T1=273K 沿着P/V=常数的途径可逆变化到终态为P2=400Pa ，ΔH 为（A ）

(A) 17.02KJ (B)-10.21KJ (C) -17.02KJ (D)10.21KJ

9．理想气体从同一始态出发，经可逆与不可逆两种绝热过程（B ）

(A)可以从同一始态出发达到同一终态 (B)不可以达到同一终态

(C)不能断定 (D)可以达到同一终态，视绝热膨胀还是 绝热压缩而定

10．Imol 单原子理想气体从298K,200KPa 经历（１）等温（２）绝热（３）等压三条，途径可逆膨胀使体积增加到原来的２倍，所做的功分别为 W 1 , W 2 ,W 3 ,三者的关系为（B ）

(A) W 1＞W 2＞W 3 (B) W 2＞W 1＞W 3 (C) W 3＞W 2＞W 1 ( D) W 3＞W 1＞W 2

11.有一绝热真空容器，通过活塞与大气相通，当活塞打开时，空气冲入容器，当内外压相等时，关闭活塞，测量容器内温度，则该温度与外界温度相比：（A ）

A 比外界高

B 比外界低

C 与外界一样

D 无法确定

12.一耐压容器中有某种气体,可能是Ar,N 2,CO 2,CH 4中的一种,在298K,将5dm 3该气体经绝热可逆膨胀到6dm 3,温度下降了21K,试推测这气体是:（B ）

A Ar

B N 2

C CO 2

D CH 4

计算题

在300K 时，有1mol 理想气体从始态100kPa 的压力，都在等温条件下经历如下三个不同过程，分别求算各过程的Q, W ，ΔU 和ΔH 。

1） 在10kPa 的恒压下，体积胀大1dm3; 2）在10kPa 的恒压下，使气体膨胀到终态压力也等于10kPa ；

3）等温可逆膨胀至气体压力为10kPa 。

解：三个过程都属于理想气体的等温简单状态变化，因为理想气体的内能和焓都只是温度的函数，所以ΔU=ΔH =0。

又ΔU=Q+W 所以Q = - W,下面分别计算三种情况的Q 和W 。

1）等外压膨胀

W = - P 外ΔV = - 10kPaX1dm3 = -10J Q = -W =10J

2)P P nRT nRT w P V P nRT P P P P ⎛⎫⎛⎫=-∆=--=-- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭外外外外 )111018.314..3001100kPa mol J mol K K kPa --⎛⎫=⨯⨯⨯- ⎪⎝⎭

= -2.24KJ

Q = -W = 2.24KJ 3) 理想气体的等温可逆膨胀，其功的计算式为

211018.314..3001005.74P kPa w nRTLn mol J mol K KLn P kPa kJ --==⨯⨯=- Q = - W = 5.74kJ

习题3

１．苯在一个刚性的绝热容器中燃烧：C6H6(l)+7.5O2(g) = 6CO2(g)+3H2O(g)则 （B ）

(A) ΔU=0 ΔH ＜0 Q=0 (B) ΔU=0 ΔH ＞0 W=0 (C) ΔU=0 ΔH=0 Q=0 (D) ΔU ≠ 0 ΔH ≠ 0 Q=0

2.在P θ下，C （石墨）+ O2 (g) → CO2(g) 的反应热为 ，下列那种说法是错误的？（D ） （A ） 是CO2(g) 的标准摩尔生成焓 （B ） = （C ） 是石墨的标准摩尔燃烧焓 (D) <

3.石墨(C)和金刚石(C)在25℃,100KPa 下的标准摩尔燃烧热分别是-393.4KJ.mol-1和-395.3KJ.mol-1,则金刚石的标准摩尔生成焓 (298K)

为：（D ） (A) - 393.4KJ.mol-1 (B) - 395.3KJ.mol-1 (C) - 1.9KJ.mol-1 (D) 1.9KJ.mol-1

4、已知在298K 和标准压力下,反应：C(金刚石)+1/2O2(g)=CO (g)的标准摩尔焓变为该 值与如下哪个焓变相当:（D ） A ） CO (g)标准摩尔生成焓 B ） C(金刚石)的标准摩尔燃烧焓 C ） C(S)标准摩尔燃烧焓 D ） 与前三个都不同

5、 在隔离系统中发生一个变化，则ΔU 和ΔH 变化值为：（D ）

（A ）ΔU>0, ΔH>0 (B) ΔU<0, ΔH<0 (C) ΔU=0, ΔH=0 (D) ΔU=0, ΔH 不确定

计算题

1、在25℃,C2H5OH(l)的 CO2(g)和H2O(l)的 分别为-393.5和-285.9KJ.mol-1 (1) 写出乙醇燃烧反应及CO2(g)和H2O(l)生成反应的热化学方程式；

θ

m r H ∆θm r H ∆θm

r H ∆θm r H ∆θm

r H ∆θm r U ∆θm r U ∆θm f H ∆θ

m

r H ∆1.9.1366--=∆mol KJ H m c θθm

f H ∆