物理化学热力学第一定律计算题及答案

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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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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

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

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

2.9 某理想气体CV,m?2.5R。今有5mol该气体恒压降温50 ℃。求过程的W，Q，ΔU，ΔH。

解: 恒压过程

W??p(V2?V1)??nR(T2?T1 )???5?8.3145?(?50)?J ?2.079J 由于理想气体热力学能只与温度有关，所以

?U?nCV,m(T2?T1)??5?2.5?8.3145?(?50)?J??5.196kJ

Q=Δ

U?W=（?5.196 ?2.079）kJ= ?7.275kJ ?H?Qp?Q??7.275kJ

3

3

2.10 2mol某理想气体的Cp,m?3.5R。由始态100 kPa，50 dm，先恒容加热使压力升高至200 kPa，再恒压冷却使体积缩小至25 dm。求整个过程的W，Q，ΔU，ΔH。

解: 题设过程可用下图表示。

100 kPa 200 kPa 200 kPa 恒压 恒容 3350 dm 50 dm 25 dm3 （1） （2） T1 T2 T3

p1V1100?103?50?10?3 K=300.68 K T1??nR2?8.3145p2V2200?103?50?10?3 K=601.36 K T2??nR2?8.3145p3V3200?103?25?10?3 K

第一章 热力学第一定律

1. 一隔板将一刚性绝热容器分为左右两侧，左室气体的压力大于右室气体的压力。现将隔板抽去，左、右气体的压力达到平衡。若以全部气体作为系统，则?U、Q、W为正?为负?或为零?

解：以全部气体为系统，经过所指定的过程，系统既没有对外作功，也无热传递。所以W、Q和ΔU均为零。

2．试证明1mol理想气体在等压下升温1K时，气体与环境交换的功等于摩尔气体常数R。

解：因为是理想气体的等压过程，所以：

?nRT2nRT1?W?p(V2?V1)?p????R

P??P3．若一封闭系统从某一始态变化到某一终态。 （1）Q、W、Q + W、△U是否已完全确定；

（2）若在绝热条件下，使系统从某一始态变化到某一终态，则（1）中的各量是否已完全确定？为什么

解：（1）ΔU和Q?W完全确定，因为?U?Q?W，而Q及W与过程有关，只有始、终态是不能确定的。

（2）Q、W、ΔU及Q?W均确定，因为Q=0，ΔU?W。 4．分别判断下列各过程中的Q、W、△U、△H为正、为负还是为零？

（1）理想气体自由膨胀。 （2）理想气体等温可逆膨胀。

（3）理想气体绝热、反抗等外压膨胀。

（4）水蒸气通过蒸汽机对外做出一定量的功之后恢复原

思考题解答

1. 在298.15 K，p?时，下列反应分别于烧杯中和在原电池中对外放电来实现，并分别称为途径a和b，过程的热及焓变分别用Q和ΔH表示

?Ha, QaZn(s) + CuSO4(aq)则以下结论能成立的是( )

A. ΔHa =ΔHb B. Qa = Qb C. ΔHb = Qb D.ΔHa < Qa

解答：答案为A。焓H是状态函数，两个过程的始终态一样，所以状态函数的变化量一样。 2. 对于理想气体，?Q可写成下式：?Q= CV dT +(明δQ不是全微分，而

?QTnRTV)dV，其中CV只是T的函数，试证

?Hb, QbCu(s) + ZnSO4(aq)

是全微分。

解答：状态函数在数学上是单值连续函数，具有全微分性质。具有全微分性质的函数显示下述特性：

设函数Z?f(x,y)，则

??Z???Z?dZ??dx???dy?Mdx?Ndy ???x?y??y?x特性(1)：循环积分等于零，即

??dZ?0

表示该函数是单值的，?Z仅决定于始、终态，而与积分途径无关。

特性(2)：具有对易关系，即 ???M???N????? ?y?x?y??x?这是全微分的充要条件，可以用于检验某函数是否是全微分性质，某物

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 ）

第一章 热力学第一定律 1、热力学三大系统：

（1）敞开系统：有物质和能量交换； （2）密闭系统：无物质交换，有能量交换； （3） 隔绝系统（孤立系统）：无物质和能量交换。 2、状态性质（状态函数）：

（1）容量性质（广度性质）：如体积，质量，热容量。 数值与物质的量成正比；具有加和性。 （2）强度性质：如压力，温度，粘度，密度。

数值与物质的量无关；不具有加和性，整个系统的强度性质的数值与各部分的相同。

特征：往往两个容量性质之比成为系统的强度性质。 3、热力学四大平衡：

（1）热平衡：没有热隔壁，系统各部分没有温度差。

（2）机械平衡：没有刚壁，系统各部分没有不平衡的力存在，即压力相同 （3）化学平衡：没有化学变化的阻力因素存在，系统组成不随时间而变化。 （4）相平衡：在系统中各个相（包括气、液、固）的数量和组成不随时间而变化。 4、热力学第一定律的数学表达式：

U = Q + W Q为吸收的热（+），W为得到的功（+）。

12、在通常温度下，对理想气体来说，定容摩尔热容为：

单原子分子系统 CV,m=

32

R

双原子分子（或线型分子）系统 CV,m=

52

R

多原子分子（非线型）系统