第二章热力学第一定律思维导图

第二章 热力学第一定律

1、如果一个系统从环境吸收了40J的热，而系统的热力学能却增加了200J,问系统从环境中得到了多少功？如果该系统在膨胀过程中对环境作了10kJ的功，同时收了28kJ的热，求系统的热力学能变化值。

解：根据?U?Q?W热力学第一定律,可知

W??U?Q?(200?40)?160J（系统从环境吸热，Q?0） ?U?Q?W?28?10?18kJ（系统对环境做功，W?0）

2、有10mol的气体（设为理想气体），压力为1000kPa，温度为300K，分别求出等温时下列过程的功：

（1）在空气中压力为100kPa时，体积胀大1dm3；

（2）在空气中压力为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：（1）外压始终维持恒定，系统对环境做功 W??pe?V??100?103?1?10?3??10J0 （2）

10mol,300K 10mol,300K

1000kPa,V1 100kPa,V2

nR2TnR1T11W??pe?V??pe(V2?V1)??pe(?)??nRTep(?)

p2p1p2p1

第二章 热力学第一定律

1、如果一个系统从环境吸收了40J的热，而系统的热力学能却增加了200J,问系统从环境中得到了多少功？如果该系统在膨胀过程中对环境作了10kJ的功，同时收了28kJ的热，求系统的热力学能变化值。

解：根据?U?Q?W热力学第一定律,可知 W??U?Q?(200?40)?160J（系统从环境吸热，Q?0） ?U?Q?W?28?10?18kJ（系统对环境做功，W?0）

2、有10mol的气体（设为理想气体），压力为1000kPa，温度为300K，分别求出等温时下列过程的功：

（1）在空气中压力为100kPa时，体积胀大1dm3；

（2）在空气中压力为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：（1）外压始终维持恒定，系统对环境做功 W??pe?V??100?103?1?10?3??100J

（2）

10mol,300K

1000kPa,V1

W??pe?V??pe(V2?V1)??pe(

10mol,300K 100kPa,V2

nRTnR1T112?)??nRTep(?

第二章 热力学第一定律

英文习题

1. Cooling of a hot fluid in a tank A rigid tank contains a hot fluid that is cooled while being stirred paddle wheel. Initially, the internal energy of the fluid is 800 kJ. the cooling process, the fluid loses 500 kJ of heat, and the wheel does 100 kJ of work on the fluid. Determine the final energy of the fluid. Neglect the energy stored in the paddle

FIGURE 2-1by a

During paddle internal wheel.

2. Heating of a gas by a resistance heater A piston-cylinder device initially contains 0.5 m of nitrogen gas at

第二章 热力学第一定律――附答案

引用参考资料

（1）天津大学物理化学习题解答（第五版）；（2）江南大学课件附带习题中选择题和填空题部分；（3）2001－山东大学－物理化学中的术语概念及练习；

一、填空题

1. 理想气体向真空膨胀过程 , 下列变量

2.

双原子理想气体经加热内能变化为

，则其焓变为

。

中等于零的有 : 。3. 在以绝热箱中置一绝热隔板，将向分成两部分，分别装有温度，压力都不同的两种气体，将隔板抽走室气体混合，若以气体为系统，则此过程 =、=、=

4. 绝热刚壁容器内发生CH4+2O2=CO2+2H2O的燃烧反应,系统的 Q ___ 0 ; W ___ 0 ; ?U ___ 0 ; ?H ___ 0 ＝ ＝ ＝ <

。

?H??U?V?p?V?p

5. 某循环过程 Q = 5 kJ, 则 ?U + 2W + 3 ?(pV) = __________. -10kJ

－

6. 298K时, S的标准燃烧焓为－296.8 kJ?mol1, 298K时反应的标准摩尔反应焓 ?rH?m =

－

________ kJ?mol1 . 148.4 7. 已知

的 。

-285.

第二章 热力学第一定律及其应用

2-1空气自1atm和250k(此时其焓值为100Kcal/kg)被绝热压缩到10atm和280k(此时其焓值为109Kcal/kg)。压缩机出口空气的速度为60(m/s),试求出每小时压缩200（㎏）空气时，压缩机所需的功率（以HP表示）。 解：压缩机所需的功率为LS:

12u(u忽略不计) 2200?(109?100)200111 =+××(60)2××

360?0.175360029.87.5Ls?mWs?mH?m =2.857+0.136

=2.993HP

2-2今有94℃的热水连续地从一贮桶以0.2273m3?min?的速度泵送。泵用马达的功率为2（HP），热水在途中流经一热交换器，以10080[Kcal/min]的速度放出热量，并输送到比第一贮桶高15?m?的第二贮桶中去，试求输往第二贮桶的水温。

3已知94℃热水的密度为962.8?计算时所需水的焓值数据自蒸汽表中查?kg/m??，

?1得。

解：计算基准1kg热水

每分钟热水流量为?0.2273?962.8?218.84kg/min

1?H?Q?WS?g?Z（忽略u2）

2?100802?60?0.17515?9.81 =

第二章 热力学第一定律及其应用

2-1空气自1atm和250k(此时其焓值为100Kcal/kg)被绝热压缩到10atm和280k(此时其焓值为109Kcal/kg)。压缩机出口空气的速度为60(m/s),试求出每小时压缩200（㎏）空气时，压缩机所需的功率（以HP表示）。 解：压缩机所需的功率为LS:

12u(u忽略不计) 2200?(109?100)200111 =+××(60)2××

360?0.175360029.87.5Ls?mWs?mH?m =2.857+0.136

=2.993HP

2-2今有94℃的热水连续地从一贮桶以0.2273m3?min?的速度泵送。泵用马达的功率为2（HP），热水在途中流经一热交换器，以10080[Kcal/min]的速度放出热量，并输送到比第一贮桶高15?m?的第二贮桶中去，试求输往第二贮桶的水温。

3已知94℃热水的密度为962.8?计算时所需水的焓值数据自蒸汽表中查?kg/m??，

?1得。

解：计算基准1kg热水

每分钟热水流量为?0.2273?962.8?218.84kg/min

1?H?Q?WS?g?Z（忽略u2）

2?100802?60?0.17515?9.81 =

湖南大学 工程热力学 第二章热力学第一定律

第二章 热力学第一定律First law of thermodynamics

湖南大学 工程热力学 第二章热力学第一定律

2-1热力学第一定律的实质

湖南大学 工程热力学 第二章热力学第一定律

1. 第一定律的实质：能量守恒与转换定律在热现象中的应 第一定律的实质：用. 确定热力过程中热力系统与外界进行能量交换时,各种形 确定热力过程中热力系统与外界进行能量交换时, 态能量数量上的守恒关系。 态能量数量上的守恒关系。

2. 热力学第一定律的表述： 热是能的一种，机械能变热能， 热力学第一定律的表述： 机械能变热能，或热能变机械能，它们之间的比值是一定的. 或热能变机械能，它们之间的比值是一定的. 热可以变为功，功也可以变为热； 或：热可以变为功，功也可以变为热；一定量的热消失时 必定产生相应量的功；消耗一定量的功时， 必定产生相应量的功；消耗一定量的功时，必出现与之相应 量的热. 量的热.

3. 热力学第一律是人类实践中累积的经验总结，不能用数学或 热力学第一律是人类实践中累积的经验总结，其它的理论来证明。 其它的理论来证明。

湖南大学 工程热力学 第二章热力学第一定律

2-2 热力学能和总能

湖南大学 工程热力学 第

第二章 热力学第一定律课堂练习

一、判断下列说法正误

1、当系统的状态一定时，所有的状态函数都有确定的数值。当系统的状态发生变化时，所有的状态函数的数值也都随之发生变化。（ x ）

2、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，当温度一定时，系统体积与系统中的水和NaCl的总量成正比。（ x ）

3、一定量的理想气体当热力学能与温度确定后，则所有的状态函数也完全确定。（ x） 4、系统的温度升高则一定从环境吸热，系统的温度不变则一定不与环境换热。（x ） 5、因Qp=△H，Qv=△U，所以Qp、Qv都是状态函数。（ x ）

6、对一定量的理想气体，当温度一定时，U与H的值一定，其差值也一定。（ y ）

7、在101.325 KPa下，1mol 100℃的水恒温蒸发为100℃的水蒸汽，若水蒸气可视为理想气体，那么由于过程等温，所以该过程△U＝0。（ y ）

8、1mol水在101.325 KPa下由25℃升至120℃，则该过程的△H＝?298.15Cp.m(H2O，l)dT。（ y ） 9、若一个过程的每一步都无限接近平衡态，则此过程一定是可逆过程。（ y） 10、1mol理想气体经绝热不可逆过程由P1、V1 变

物理化学

第二章 热力学第一定律

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2013-7-27

第二章 热力学第一定律2.1 热力学概论2.2 热力学的一些基本概念 2.3 热力学第一定律 2.4 焓和热容 2.5 理想气体的热力学能和焓 2.6 几种热效应 2.7 化学反应的焓变 上一内容 下一内容 回主目录

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2.1

热力学概论

1. 热力学的研究对象 2. 热力学的研究方法和局限性

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2.1.1 热力学的研究对象(1) 研究化学过程及其与化学密切相关的物理过 热功当量

程中的能量转换关系和转换过程中所遵循的规律；

1 Cal 4.184 J能量守恒定律： 能量有各种不同的形 式，可以相互转变，但能 量的总值不变。 上一内容 下一内容 回主目录

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2.1.1 热力学的研究对象(2) 研究化学变化的方向和限度。 判断在某条件下，指定的热力学过 程变化的方向和可能达到的最大限度。

1. 相变的方向2. 化学变化的方向 上一内容 下一内容 回主目录

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2. 1.2 热力学的研究方法和局限性热力学方法 研究对象是大数

物理化学

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第二章 热力学第一定律2.1 热力学概论2.2 热力学的一些基本概念 2.3 热力学第一定律 2.4 焓和热容 2.5 理想气体的热力学能和焓 2.6 几种热效应 2.7 化学反应的焓变 上一内容 下一内容 回主目录

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热力学概论

1. 热力学的研究对象 2. 热力学的研究方法和局限性

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2.1.1 热力学的研究对象(1) 研究化学过程及其与化学密切相关的物理过 热功当量

程中的能量转换关系和转换过程中所遵循的规律；

1 Cal 4.184 J能量守恒定律： 能量有各种不同的形 式，可以相互转变，但能 量的总值不变。 上一内容 下一内容 回主目录

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2.1.1 热力学的研究对象(2) 研究化学变化的方向和限度。 判断在某条件下，指定的热力学过 程变化的方向和可能达到的最大限度。

1. 相变的方向2. 化学变化的方向 上一内容 下一内容 回主目录

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2. 1.2 热力学的研究方法和局限性热力学方法 研究对象是大数