热力学第一定律习题1.docx

1、热力学第一定律习题1第一章 热力学第一定律一 。 选择题：1. 恒容下，一定量的理想气体，当温度升高时内能将 （ ) (A) 降低 (B） 增加 (C) 不变 (D） 增加、减少不能确定2。 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) 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 03。 有一容器四壁导热，上部有一可移动的活塞,在该容器中同时放入锌块和盐酸，发生化学反应后活塞将上移一定距离，若以锌和盐酸为体系则 ( )

2、（A ） Q 0 , W = 0 ， rU 0 ， rU 0 （C) Q 0 , W 0 ， rU = 0 (D） Q 0 , W 0 ， rU 04. 苯在一个刚性的绝热容器中燃烧，则 C6H6(l） + (15/2)O2(g) = 6CO2+ 3H2O(g) （ ） （A ) U = 0 , H 0 ， W = 0 (C) Q = 0 ， U = 0 , H = 0 (D) Q = 0 , U 0 , H 05。 1mol，373K，标准压力下的水经下列二个不同过程达到 373K，标准压力下的水气， （1) 等温等压可逆蒸发 (2） 真空蒸发，这二个过程中功和热的关系为（ ） （A ) W

3、1 W2 Q1 Q2 (B) W1 W2 Q1 Q2 （C） W1= W2 Q1= Q2 (D) W1 W2 Q1 Q26。 有一高压钢筒,打开活塞后气体喷出筒外,当筒内压力与筒外相等时关闭活塞，此时筒内温度将 （ ） （A ） 不变 (B) 升高 （C) 降低 (D） 无法判定7。 封闭体系从 1 态变 B 态，可以沿两条等温途径： （甲）可逆途径（乙）不可逆途径则下列关系式 U可逆 U不可逆 W可逆 W不可逆 Q可逆 Q不可逆 （ Q可逆 W可逆) （ Q不可逆 W不可逆)正确的是 ( ） （A ） （1),（2） (B) （2），(3) (C） （3),(4) (D) (1)，(4）.

4、化学反应在只做体积功的等温等压条件下，若从反应物开始进行反应，则此反应 （A ） 是热力学可逆过程 (B） 是热力学不可逆过程 (C） 是否可逆不能确定 (D） 是不能进行的过程9。 1mol 单原子理想气体从 298K，202。65kPa 经历 等温 绝热 等压三条途径可逆膨胀使体积增加到原来的 2 倍，所作的功分别为 W1，W2,W3，三者的关系是 ( ) （A ) W1 W2 W3 (B） W2 W1 W3 （C） W3 W2 W1 (D） W3 W1 W210。 凡是在孤立体系中进行的变化，其 U 和 H 的值一定是 ( ) （A ) U 0 ， H 0 (B) U = 0 , H =

5、 0 （C） U 0 ， H (d） 5。 答 0; P2V2- P1V1 6. 答 Qv Qp = nRT = 4988 J 7。 答 rHm = Qp= Qv + nRT cHm = (1/2）rHm= 285.7 kJ.mol1 8. 答 rUm = -4816 kJ.mol1 rHm = -4826 kJ。mol-1 9。 答 Cp= （CP，B）（生成物) (CP,B)(反应物)10。 答 改变分子的能级；改变在分子能级上分布的分子数三 . 问答题： 1. 答 只能看作绝热体系 2。 答 前句不对。 （例：绝热膨胀，温度有变化但不吸热) 后句也不对.（例：相变过程，温度可以不变，但有

6、热量变化） 3. 答 错。因为: （1) QV为恒容条件下传递的能量，总是与过程伴随着的物理量。 (2) 当存在非体积功时,U = QV Wf，UQV 4。 答 不会沸腾。因为体系与环境间无温差. 5。 答 封闭体系不作功也不吸热的过程 U = 0，这是正确的，体系的状态未发生变化是不正确的.例如，在绝热钢瓶内由 H2（g） 和 O2（g） 反应生成水便是。 6。 答 错 7. 答 对8。 答 Q = W = 0 U = 0 内能是守恒量 H = U + （PV) = (PV) 0 焓不是守恒量 例如：在绝热钢瓶内由 H2 (g） 和 O2 （g） 反应生成水。 9. 答 错。应是理想气体的可

7、逆绝热过程10. 答 Q = 0 W = 0 U = 0 H = 0四。 计算题 1. 答 (1) QP = H = Cp，dT = 20620 J。mol-1 (2) QV= U = H - RT = 14800 J.mol-1 （3） CP,m= H/(T2- T1） = 29.45 J.K-1.mol-1 2. 答 设进入钢瓶中 n mol 空气为体系始态 P0 T0 V 终态 P0 T V 均视为理想气体 W = -P0 V0 = nRT0 U = W NCV,m（T - T ) = nRT CP，m = CV，m+ R CP，m /CV,m= T = （CP，m / CV，m ） T

8、 =T 3. 答 U = 0 T = 0 W = nRT ln（V2/V1)=1718 J Q = W = 1718 J H = 0 4.答(T2 /T1） = (V2/V1)1 ln(T2/T1) = (-1)ln（V1/V2） = 1。381 CP，m = R/(-1) = 30.1 J.K1。mol1 CV,m = CP,m- R = 21。8 J。K1.mol-1 5。答 JT = （T/P）H= (1/CP）（ H/P）T= n(2a0 /RT b0 )/CP H =（ H/P)TdP= n(2a0 /RT b0 ）（P2 P1） = -3534 J 6。答 CUm（苯甲酸）= QV

9、 = -3251 kJ。mol-1 量热计热容 CV = QV /T 。 n（苯甲酸） = -11.78 kJ.K-1 C4H9O4CHO（s） + 5O2(g) 5CO2(g) + 5H2O(l） rUm(D） = CVT/nD = 2212 kJ。mol1 rHm（D） = rUm(D） + RT = -2212 kJ.mol-1 fHm(D) = 5fHm（CO2) + 5fHm(H2O） - rHm(D）= 1184 kJ。mol-1 7。答 最高温度为 Tm ，则 (20.96 + 0.0293(T/K）(J/K） dT = 281580 J (式中， 积分限 T1= 300K， T

10、2= Tm ） Tm = 3785 K 最终压力 P2 = n2 RTm /V2 = 852。3 kPa五. 证明题： 1. 答 （U/V）T = (3/2)nRT + C/ V T = 0 H = U + PV = U + nRT (H/V）T= (U/V） T+ (nRT）/ V T = 0 2。 答 对理想气体 U = f（T） PV = nRT (U/V) T= 0 ， (H/P） T= 0 （C V/V） T = （U/T) V /V T = （U/V） T /T V= 0 (C/P) T = （H/T）/P T= （H/P) T /TP = (U/P) T+ (PV)/ P） T

11、/ TP = 0 3. 答 (T/Vm)u（Um/T)V(Vm/Um） T = -1 (T/Vm)u = （1/CV,m）RT/(Vm - b) - RT/（Vm b） +a /Vm2 = -a /(CV， m Vm2） 4. 答 C = Q/dT， W = （nRT/V） dV dU = Q - W ， CVdT = CdT PdV 积分 R CV，m lnT + 常数 = RlnV T3/2 V =常数 或 T5/2P1= 常数 P3/2 V5/2 = 常数 P3V5 = 常数 *5。答 = (T/P)H = -（1/CP )( H/P）T = -(1/CP )VT(V/T）P V = （RT/P） + a （V/T)P = R/P = （T/P）H = -(1/CP )V(RT/P）= -（1/CP ）RT/P + a RT/P= a /CP 0 温度必上升