淮海工学院物理化学习题课第一定律.ppt
第一章 热力学第一定律习题,热力学第一定律习题,选择题,1、恒（定）压过程是指：（）(1)系统的始态和终态压力相同的过程；(2)系统对抗外压力恒定的过程；(3)外压力时刻与系统压力相等的过程；(4)外压力时刻与系统压力相等且等于常数的过程。2、下列说法中不正确的是()。(1)用热力学方法不能测热力学能的绝对值；(2)理想气体的热力学能只与温度有关，且与气体物质的量成正比；(3)N种气体混合物的热力学能等于混合前N种气体的热力学能之和；(4)热力学能是系统状态的单值函数。,4、1 mol单原子理想气体，由始态p1=200 kPa，T1=273 K沿着 p/V=常数的途径可逆变化到终态压力为400 kPa，则H为：()。(1)17.02 kJ；(2)10.21 kJ；(3)17.02 kJ；(4)10.21 kJ。,3、对于一定量的理想气体，下式中：正确的有（）。,(1),；(2),(3),；(4),5、一封闭系统，当状态从A到B发生变化时，经历两条任意的不同途径(途径1，途径2)，则下列四式中，()是正确的。(1)Q1=Q2；(2)W1=W2；(3)Q1W1=Q2W2；(4)U1=U2。6、对封闭系统来说，当过程的始态和终态确定后，下列各项中没有确定的值的是：()。(1)Q；(2)QW；(3)W(Q=0)；(4)Q(W=0)。,7、H2和O2以2:1的物质的量比在绝热的钢瓶中反应生成H2O，在该过程中()是正确的。(1)H=0；(2)T=0；(3)pV=常数；(4)U=0。,8、下列说法中错误的是：经过一个节流膨胀后。（1）理想气体温度不变；（2）实际气体温度一定升高；（3）实际气体温度可能升高，也可能降低；（4）气体节流膨胀焓值不变。,9、下列说法中正确是：()。(1)理想气体等温过程，T=0，故Q=0；(2)理想气体等压过程，,(3)理想气体等容过程，,(4)理想气体绝热过程，pV=常数。,10、pV=常数(=Cp,m/CV,m)适用的条件是：(1)绝热过程；(2)理想气体绝热过程；(3)理想气体绝热可逆过程；(4)绝热可逆过程。,是非题,1、理想气体在恒定的外压力下绝热膨胀到终态。因为是恒压，所以H=Q；又因为是绝热，Q=0，故H=0。对不对？()2、判断下述结论对还是不对，将答案写在其后的括号中。(1)化学反应热Qp其大小只取决于系统始终态(2)凡是化学反应的等压热必大于等容热；(3)理想气体等容过程的焓变为(4)理想气体等压过程的热力学能变为,计算题,1、10 mol的理想气体，压力1013 kPa，温度300 K，分别求出等温时下列过程的功：(1)向真空中膨胀；(2)在外压力101.3 kPa下体积胀大1 dm3；(3)在外压力101.3 kPa下膨胀到该气体压力也是101.3 kPa；(4)等温可逆膨胀至气体的压力为101.3 kPa。解：(1)W=0(因p(外)=0)(2)W=101.31 J=101.3 J(3)W=p(外)nRT(1/p21/p1)=101.3108.314300(1/101.31/1013)J=22.45 kJ(4)W=nRTln(p2/p1)=108.314300ln(101.3/1013)J=57.43 kJ,2、计算2 mol理想气体在以下过程中所作的功：(1)25时，从10.0 dm3等温可逆膨胀到30.0 dm3；(2)使外压力保持为101.3 kPa，从10.0 dm3等温膨胀到30.0 dm3；(3)在气体压力与外压力保持恒定并相等的条件下，将气体加热，温度从T1=298 K升到T2，体积从10.0 dm3膨胀到30.0 dm3。,解：(1)等温可逆过程，p(外)=p，,W1=28.314298 ln(30.0/10.0)J=5.44 kJ,(2)恒外压力过程，p(外)=101.3 kPaW2=-p(外)(V2-V1)=-101.3(30.0-10.0)10-3 kJ=-2.03 kJ,(3)恒压过程，p=p(外)=C，p1=nRT/V=(28.314298)/(10.010-3)Pa=4.96105 Pa W2=-p(外)(V2-V1)=-4.96105(30.0-10.0)10-3 kJ=-9.91 kJ,3、1 mol气体于27，5 dm3等温可逆膨胀到24.6 dm3，求膨胀功？(1)设气体服从理想气体方程式；(2)若气体服从van der Waals方程式。(已知该气体的van der Waals常数a=556.274 kPadm6mol-2，b=0.064 dm3mol-1。),解：(1)W=-nRTln(V2/V1)=-18.314300ln(24.6/5)J=-3974 J,(2)van der Waals方程式(pa/V)(Vm-b)=RT,代入,得：,=-8.314300ln(24.6-0.064)/(5-0.064)-556.274(1/24.6-1/5)J,=(-400088)J=-3912 J,4、1 mol理想气体，其开始处于p1=200 kPa，T1=273 K。沿p/V=常数的途径可逆变化至p2=400 kPa。试求：（1）终态温度T2；（2）计算此过程的Q，W和H及U。解：（1）p2=2 p1,5、一圆筒置于一绝热包壳中，圆筒的中部有一无摩擦的绝热活塞，在初态时活塞的上、下部分均为25，101.3 kPa的理想气体，体积均为20 dm3。然后在筒的下端缓慢加热，当下部气体膨胀时，上部的气体便发生绝热压缩。当上部气体压缩到202.6 kPa时,试计算：,（1）上部气体的最终温度？（2）下部气体对上部气体做多少功？（3）下部气体的最终温度？（4）对气体需供给多少热量？（已知,。）,解:（1）,对上部气体来说，为绝热可逆过程。,(2),(3)上部气体体积V=12.19 dm3 下部气体体积V=20+(20-12.19)dm3=27.81dm3,下部气体温度,（4）下部气体,6、5 mol某理想气体从25，100 kPa等温可逆膨胀到10 kPa，计算该过程的Q，W，U，H。解：U=0，H=0,=5 mol8.314 Jmol-1K-1298 Kln(10/100)=28.54 kJ Q=UW=W=28.54 kJ,7、303 kPa，25的H2(g)1.43 dm3，绝热可逆膨胀到最终体积为2.86 dm3，试求：(1)H2(g)的最终压力与温度；(2)过程的U，H，W。H2(g)按理想气体处理，Cp,m=7R/2。,解：(1),=(7/2R)/(5/2R)=7/5，,p2=p1,=303(1.43/2.86)7/5 Pa=115 kPa,T2=p2V2T1/p1V1=1152.86298/(3031.43)K=226 K,=3031031.4310-3/(8.314298)(5/2)8.314(226-298)J=-262 J H=nCp,mT,U=CV,mT,=n(7/2)RT=367 J，W=U=262 J,8、试计算100，101.3 kPa下，水(H2O)蒸发为水蒸气时的vapUm。已知在此温度、压力下，水的摩尔汽化焓为40.66 kJmol-1，水和水蒸气的质量体积（密度）分别为0.9591 gcm-3和0.5963 gdm-3 解：VapHm=40.66 kJmol-1 1 mol水蒸发时体积变化：,=3.06 kJmol-1,vapUm=VapHmpVapVm=40.66 kJmol-13.06 kJmol-1=37.60 kJmol-1,9.在一带活塞的绝热容器中有一绝热隔板，隔板的两侧分别为2mol，0的单原子理想气体A及5mol，100的双原子理想气体B，两气体的压力均为100kPa。活塞外的压力维持100kPa不变。今将容器内的绝热隔板撤去，使两种气体混合达到平衡态。求末态的温度T及过程的W、U。,解：此过程为一绝热恒压过程,10.在一带活塞的绝热容器中有一固定的绝热隔板，隔板靠活塞一侧为2mol，0的单原子理想气体A，压力与恒定的环境压力相等；隔板的另一侧为6mol，100的双原子理想气体B，且体积恒定。今将绝热隔板的隔热层去掉使之变成导热隔板，求系统达平衡时的温度T及过程的W、U。,解：过程是绝热的,，且一侧恒压，另一侧恒容,
