物化,第1章 热力学第一定律-补充练习题

第二章热力学第一定律(一)填空题1.在一绝热容器中盛有水，将一电阻丝浸入其中，接上电源一段时间（见下左图）当选择不同系统时,讨论Q和W的值大于零、小于零还是等于零。电源+电水+电阻水+电丝+电源电源电阻丝水阻阻丝丝系统QWU参考答案电源水+电水+电系统电源电阻丝水+电阻阻丝阻丝丝+电源QWU=<<<>>>=><=<=>>===rm0=-16.74kJmol-1，若反应恒压的热容2.298K时，反应CH3CHO(g)=CH4(g)+CO(g)的反应热HrCp,m=16.74Jmol-1K-1，则在温度为时，反应热将为零。（设：rCp,m与温度无关）。3.对理想气体的纯PVT变化，公式dU=nCV,mdT适用于dU=nCV,mdT适用于过程；而真实气体的纯PVT变化，公式过程。4.物理量Q、W、U、H、V、T、p属于状态函数的有；属于途径函数的有。。状态函数中属于强度性质的；属于容量性质的有5.已知反应C(S)+O2COH2rm0＜0若该反应在恒容、绝热条件下进行，则ΔU于零、ΔT于零、ΔH于零；若该反应在恒容、恒温条件下进行,则ΔU于零、ΔT于零、ΔH于零。（O2、CO2可按理想气体处理）6.理想气体绝热向真空膨胀过程，下列变量ΔT、ΔV、ΔP、W、Q、ΔU、ΔH中等于零的有：。7.1mol理想气体从相同的始态(p1、T1、V1)，分别经过绝热可逆膨胀至终态(p2、T2、V2)和经绝热不可逆膨胀至终态()则(填大于、小于或等于)。8.某化学在恒压、绝热只做膨胀功的条件下进行，系统温度由T1升高至T2，则此过程ΔH零，如果这一反应在恒温（T1）恒压和只做膨胀功的条件下进行，则其ΔH于零。9．范德华气体在压力不太大时，有——汤系数μJ-T，此气体节流膨胀后ΔH0。且定压摩尔热容为CP,m、则此气体的焦=10．1mol单原子理想气体（CV,m=1.5R）经一不可逆变化，ΔH=831.4J，则温度变化为ΔT=变化为ΔU=。，内能11.已知298K时H20(l)、H20(g)和C02(g)的标准摩尔生成焓分别为-285.83、–241.82和-393.51kJmol-1，那么C(石墨)、H2(g)、02(g)、H20(l)、H20(g)和C02(g)的标准摩尔燃烧焓分别为。12.某理想气体反应2A+B＝A2B，对nA:nB=2:1的混合气体在某温度下有4molA气体、molB气体反应，生成molA2B气体，对应的反应进度为。13．1mol理想气体经恒压加热温度升高1℃，则该过程的功为W=。14．1mol理想气体经恒温膨胀、恒容加热和恒压冷却三步完成一个循环回到始态，此过程气体吸热20.0Kj。则ΔU=参考答案：1.，ΔH=，W=。电源水+电水+电系统电源电阻丝水+电阻阻丝阻丝丝+电源QWU=<<<>>>=><=<=>>===2.1298K3.任意恒容4.U、H、V、T、P，Q、W，T、p，U、H、V5.等，大，大，小，等，小6.ΔT、W、Q、ΔU、ΔH7.<<8.=<9．=10．40．0K498.8J11．-393.51KJmol-1、-285.83KJmol-1、0、0、-44.01KJmol-1、012．22213．-8.314J14．00-20.0kJ（二）选择题1、某化学反应在恒容、绝热、无其它功的条件下进行，体系的温度由T1升至T2，此过程系统内能的变化ΔU（）；若这一反应在恒温T1、恒容、无其它功的条件下进行，系统内能的变化ΔU（）。A．大于零C.小于零B.等于零D.不能确定2、封闭系统经任意循环过程，则：A．Q=0B．W=0C．Q+W=0D．以上均不对3、水在可逆相变过程中：A．ΔU=0ΔH=0B．Δp=0ΔT=0D．以上均不对C．ΔU=0ΔT=04、气体经节流膨胀过程：A．Q>0ΔH=0Δp<0C．Q=0ΔH>0Δp<0B．Q=0ΔH=0Δp<0D．Q=0ΔH=0Δp>05、若要通过节流膨胀达到制冷的目的，则焦耳—汤姆生系数为：A．B．C．D．与μJ-T取值无关6、由于H=U+Pv，系统发生变化时ΔH=ΔU+Δ(pV)，式中Δ(pV)的意思是：A．Δ(pV)=ΔpΔVB．Δ(pV)=p2V2-p1V1D．Δ(pV)=pΔV+VΔpC．Δ(pV)=pΔV-VΔp7．对理想气体下列公式中不正确的是：A．B．C．D．以上都不对8.公式ΔH=QP的条件是A．不做非体积功的恒压过程B．恒外压过程D．恒温恒压的化学变化过程C．外压等于体系压力的可逆过程rm0等于9．2C（墨）+O2（g）→2CO(g)的反应热△HA．△cHm0（石墨）B．2△fHm0（CO）D．△fHm0(CO)C．2△cHm0（石墨）10.对理想气体A．C．B．D．11．某理想气体从同一始态一终态温度T2，则过程的功：出发分别经（1）绝热可逆压缩；（2）绝热不可逆压缩达到同A．B．C．D．12．始态完全相同的一个理想气体系统和一个范德华气体系统，分别进行绝热恒外压膨胀，当膨胀了相同体积之后，下述哪一种说法正确。A．范德华总体的内能减少量比理想气体多；B．范德华总体的终态温度比理想气体低；C．范德华总体的所做的功比理想气体少；D．理想气体的内能减少量比范德华气体多。13．对状态函数的描述，哪一点是不确切的？A．它是状态的单值函数，状态一定它就有唯一确定的值；B．状态函数的改变值只取决于过程的始终态，与过程进行的途径无关；C．状态函数的组合仍然是状态函数；D．热力学中很多状态函数的绝对值不能测定，但其变化值却可以直接或间接测定的。14．理想气体经历如图所示A→B→C→A的循环过程。A→B为恒温可逆过程，B→C为恒压过程，C→A为绝热可逆过程。对于其中B→C过程的ΔBCU，当用图上阴影面积来表示时对应的图为：ABCD15．某液态混合物由状态A变化到状态B，经历两条不同的途径，其热、功、内能变化、焓变化分别为Q1、W1、Δu1、ΔH1和Q2、W2、Δu2、ΔH2则：ABCD参考答案：1．B、C5．B2．C6．B3．B7．D4．B8．A12．B9．B10．C14．C11．C15．D13．C三、讨论习题1.100℃,50.663kPa的水蒸气100dm3,等温可逆压缩至101.325kPa，并在101.325kPa下继续压缩至10dm3为止，(1)试计算此过程的Q，W，ΔU，ΔH。已知100℃，101.325kPa,水的蒸发热4.06104J.mol-1（2）若使终态物系恒温100℃，反抗50.663kPa外压，使其恢复到始态，求此过程中的Q，W，ΔU，ΔH。（3）若使终态物系恒温100℃向真空蒸发，并使其恢复至始态，求Q，W，ΔU，ΔH。解：(1)ΔU1ΔH1ΔU2ΔH2ΔU1＝0，ΔH1＝0第一步T,n不变，对理想气体：第二步是相变过程，冷凝成水的物质的量为:ΔH2=-1.3064.06104J=-5.302104JQ2=ΔH2=-5.302104JW2=-p2ΔV=-[101.325(10-50)]J=[40101.325]J=4052JΔU2=Q2+W2=[-53020+4052]J=-48968J所以得：ΔU=ΔU1+ΔU2=-48968JΔH=ΔH1+ΔH2=-53020JQ=Q1+Q2=(-3511-53020)J=-56531JW=（3511+4052）J=7563J（2）解：此过程的始态与终态正好是（1）问中的始态与终态的颠倒，所以：ΔU=(U1-U3)=-(U3-U1)=48968JΔH=(H1-H3)=-(H3-H1)=53020JW＝-p外ΔV=-50.663(100-10)J=-4559JQ=ΔU-W=(48968+4559)J=53527J(3)解：此过程的始态、终态与（2）问相同ΔU=48968JΔH=53020JW=-p外ΔV=0JQ=U=48968J2.64gO2在101.325kPa,25℃时，绝热膨胀至50.663kPa，计算Q，W，ΔU，ΔH，已知：双原子分子Cp,m=3.5R,Cv,m=2.5R。(1)若此过程可逆地进行；(2)若此过程是反抗恒定的50.663kPa外压的绝热膨胀。解：（1）绝热可逆进行：Q＝0ΔU=nCv(T2-T1)=[]J=-2226JW=-2226JΔH=ΔU+Δ(pV)=ΔU+nRΔT=[-2226+28.314(244.59-298.15)]J=-3117J(2)绝热不可逆膨胀：Q＝0ΔU＝WnCv(T2-T1)=-p外(V2-V1)=-p外()nR(T2-T1)=-p外(V2-V1)=-p外()(T2-T1)=-p外()(T2-298.15K)=-0.5(T2=255.56K)ΔU=nCv(T2-T1)=28.314(255.56-298.15)J=-1770JW=-1770JΔH=ΔU+Δ(pV)=ΔU+nRΔT=[-1770+28.314(255.56-298.15)]J=[-1770+28.314(255.56-298.15)]J=-2479J此题结论：绝热可逆过程与绝热不可逆