物理化学第二章热力学第一定律总结

物理化学总结-热力学第一定律

热一定律总结

一、 通用公式

ΔU = Q + W

绝热： Q = 0，ΔU = W 恒容(W’=0)：W = 0，ΔU = QV

恒压(W’=0)：W=-pΔV=-Δ(pV)，ΔU = Q-Δ(pV) ΔH = Qp 恒容+绝热(W’=0) ：ΔU = 0 恒压+绝热(W’=0) ：ΔH = 0

焓的定义式：H = U + pV ΔH = ΔU + Δ(pV)

典型例题：3.11思考题第3题，第4题。

二、 理想气体的单纯pVT变化

恒温：ΔU = ΔH = 0

∫T

T

Δ H = n d T 或 Δ H = C∫T

1

2 1

变温： Δ U = n C V , 或 ΔU = V, m(T2-T1) dT m

T2

p, m

p, m(T2-T1)

如恒容，ΔU = Q，否则不一定相等。如恒压，ΔH = Q，否则不一定相等。 Cp, m – CV, m = R

双原子理想气体：Cp, m = 7R/2, CV, m = 5R/2 单原子理想气体：Cp, m = 5R/2, CV, m = 3R/2

典型例题：3.18思考题第2,3,4题

书2.18、2.19

三、 凝

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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；

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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 ）

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 ）

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=Qv, △H =Qp，所以Qv，Qp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= Qp=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 = Qp = 0。

（10）理想气体绝热变化过程中，W=△U，即WR=△U=CV△T，WIR=△U=CV△T，所以

WR=WIR。

（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△H1，若安排

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

时间： 2013-4-21 来源： 匿名 此新闻被浏览： 2385 次

1． 热力学第一定律ΔU=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：D

2．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：B

3．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Δ

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.