08级热力学第一定律习题

一、选择题(共10题20分)1.2分(0278)0278理想气体经历绝热不可逆过程从状态1(p1,V1,T1)变化到状态2(p2,V2,T2)，所做的功为：()(A)p2V2-p1V1(B)p2(V2-V1)(C)[p2V/(1-)](1/V2-1-1/V1-1)(D)(p2V2-p1V1)/(1-)2.2分(1132)1132在下列状态变化中,哪些可以应用公式dU=TdS-pdV?(A)NO2气体缓慢膨胀，始终保持化学平衡NO2===NO+O2(B)NO2气体以一定速度膨胀,解离出来的NO+O2总是落后于平衡组成(C)SO3气体在不解离为SO2+O2的条件下膨胀(D)水在-10℃时等温结冰3.2分(0455)0455如图所示，对下图的叙述不正确的是：(A)曲线上任一点均表示对应浓度时积分溶解热的大小(B)ΔH1表示无限稀释积分溶解热()(C)ΔH2表示两浓度n1和n2之间的积分稀释热(D)曲线上任一点的斜率均表示对应浓度对HCl的微分溶解热4.2分(0402)0402欲测定有机物燃烧热Qp,一般使反应在氧弹中进行,实测得热效应为QV。由公式得：Qp=QV+ΔnRT=QV+pΔV,式中p应为何值?(A)氧弹中氧气压力(B)钢瓶中氧气压力(D)实验室大气压力()(C)p5.2分(0119)0119下述说法哪一个错误?()(A)封闭体系的状态与其状态图上的点一一对应(B)封闭体系的状态即是其平衡态(C)封闭体系的任一变化与其状态图上的实线一一对应(D)封闭体系的任一可逆变化途径都可在其状态图上表示为实线6.2分(0112)0112一可逆热机与另一不可逆热机在其他条件都相同时,燃烧等量的燃料,则可逆热机拖动的列车运行的速度()(A)较快(C)一样7.2分(0194)0194(B)较慢(D)不一定某气体在恒压升温和恒容升温过程中（无非体积功）所吸收的热量相同，试比较恒压过程体系升高的温度dTp与恒容过程体系升高的温度dTV的大小。()(A)dTp>dTV(C)dTp<dTV(B)dTp=dTV(D)dTpdTV8.2分(0245)0245在100℃和25℃之间工作的热机，其最大效率为：()(A)100%(C)25%(B)75%(D)20%9.2分(0184)0184对于下列的四种表述：(1)因为ΔH=Qp，所以只有等压过程才有ΔH(2)因为ΔH=Qp，所以Qp也具有状态焓数的性质(3)公式ΔH=Qp只适用于封闭体系(4)对于封闭体系经历一个不作其它功的等压过程，其热量只决定于体系的始态和终态上述诸结论中正确的是：()(A)(1)，(4)(C)(2)，(3)*.2分(1091)1091(B)(3)，(4)(D)(1)，(2)1mol某气体的状态方程为pVm=RT+bp，b为不等于零的常数，则下列结论正确的是：()(A)其焓H只是温度T的函数(B)其内能U只是温度T的函数(C)其内能和焓都只是温度T的函数(D)其内能和焓不仅与温度T有关，还与气体的体积Vm或压力p有关二、填空题(共10题20分)11.2分(0079)007910mol单原子理想气体,在恒外压0.987p下由400K,2p等温膨胀至0.987p,物体对环境作功kJ。12.2分(0481)0481300K时，0.125mol正庚烷（液体）在弹式量热计中完全燃烧，放热602kJ，反应C7H16(l)+11O2(g)=7CO2(g)+8H2O(l)的ΔrUm=_____，ΔrHm=_____。(RT≈2.5kJ)13.2分(0101)0101如图。两条等温线的温度分别为Ta，Tb。1mol理想气体经过路径1231的W与经过路径4564的W大小关系是。14.2分(0738)0738选择“＞”、“＜”、“＝”中的一个填入下列空格：理想气体经节流膨胀，ΔS_____0，ΔG_____0。15.2分(0740)0740理想气体向真空膨胀，体积由V1变到V2，其ΔU_____，ΔS_____。16.2分(0021)0021热力学封闭体系与环境之间的界面所起的作用为：(1)；(2)。17.2分(0159)0159某化学反应在恒压、绝热和只做膨胀功的条件下进行,系统的温度由T1升高至T2,零;如果这一反应在恒温T1、恒压和只做膨胀功的条件下进行,则此过程的焓变则其焓变零。18.2分(0381)0381在一绝热刚性容器中进行某一化学反应，该体系的内能变化为______，焓变化为_______。19.2分(0384)0384在横线上填上＞、＜、＝或？（？代表不能确定）。氢气和氯气在绝热刚性容器中反应，则：(A)W____0(B)ΔU____0(C)ΔH____0(D)Q____020.2分(0093)0093敞开体系的热力学第一定律表达式为三、计算题(共6题60分)21.15分(0295);其适用条件是。0295在293K的房间里有一只电冰箱,试问：(1)若使250g,273K的水在冰箱里结冰所需的功为多少?若电冰箱的功率为100W,那么250g水全部结冰需要多少时间?(2)若放入250g,20℃的水,那么在冰箱里结成273K的冰需要多少功?(3)若放入的是298K的水,那么冷却到293K需要多少功?已知水的凝固热为-6010J·mol-1,水的平均热容为4.184J·K-1·g-1。22.10分(0249)0249某种理想气体从始态(p1，V1，T1)经由(1)1A2；(2)1B2；(3)1DC2三种准静态过程(quasi-staticprocess)变到终态(p2，V2，T2)，如下图所示。试求各过程中体系所做的功、体系吸的热及体系内能的增量ΔU的表达式。假定其热容为一常数。23.10分(0358)0358若某物质的焦耳-汤姆孙系数和Cp均为常数,证明该体系H=CpT-Cpp+常数。24.10分(0879)0879绝热等压条件下,将一小块冰投入263K,100g过冷水中,最终形成273K的冰水体系,以100g水为体系,求在此过程中的Q,H,S,上述过程是否为可逆过程?通过计算说明。已知：fusHm(273K)=6.0kJ·mol-1Cp,m(273K,l)=75.3J·K-1·mol-1Cp,m(273K,s)=37.2J·K-1·mol-125.10分(0822)08221molO2克服101325kPa的恒定外压作绝热膨胀，直到达到平衡为止，初始温度为200℃，初始体积为20dm3，假定氧气为理想气体，试计算该膨胀过程中氧气的熵变。26.5分(0269)0269用搅拌器对1mol理想气体作搅拌功41.84J，并使其温度恒压地升高1K，若此气体Cp,m=29.28J·K-1·mol-1，求Q，W，ΔU和ΔH。一、选择题(共10题20分)1.2分(0278)0278[答](D)2.2分(1132)1132(2分)[答](A),(C)3.2分(0455)0455[答](D)(2分)4.2分(0402)0402[答](D)5.2分(0119)0119[答](C)6.2分(0112)0112[答](B)7.2分(0194)0194(2分)[答](C)8.2分(0245)0245(2分)[答](D)9.2分(0184)0184(2分)[答](B)*.2分(1091)1091(2分)[答](B)因为(U/)=T(p/T)V,m-p=RT/(Vm-b)-pVmT=p-p=0又因为(U/p)T=-T(Vm/T)p-p(Vm/p)T=-RT/p+RT/p=0这表明该气体的内能只是温度T的函数，与Vm无关，所以(B)正确。二、填空题(共10题20分)11.2分(0079)0079[答]16.85kJ12.2分(0481)0481[答]ΔrUm=-4816kJ·mol-1(1分)ΔrHm=-4826kJ·mol-1(1分)13.2分(0101)0101[答]WI=WII14.2分(0738)0738[答]>，<因为理想气体经节流膨胀后温度不变，而压力降低，体积增大。所以ΔS=nRln(V2/V1)>0，ΔG=nRTln(p2/p1)<0。15.2分(0740)0740[答]=0，=nRln(V2/V1)16.2分(0021)0021[答]1、隔开体系与环境；2、体系与环境之间功和热的传递必须通过界面进行。17.2分(0159)(2分)0159[答]等于小于(1分)(1分)18.2分(0381)0381[答]0；p2V2-p1V119.2分(0384)0384[答](A)=；(B)=；(C)=；(D)=20.2分(0093)0093[答]ΔU2=Q-W轴(1分)ΔH+gΔZ+稳流过程中的敞开体系三、计算题(共6题60分)21.15分(0295)(1分)0295[答]β=T1/(T2-T1)(1)β=273K/(293K-273K)=13.65W=-q(吸)/β=-6108J，t=6108J/100W=61s(2)由于温度变化，因此β也在发生变化从293K的水冷到273K的水需功W1(5分)δW(T1)=-δq(吸)/β=[nCp,m(293K-T1)/T1]dT1=Cp,m[293ln(273/293)-(273-293)]=(250×4.184)[293ln(273/293)-(273-293)]=-747.7J从273K的水冷到273K的冰需功W2=-6108J所以W=W1+W2=-6856J(8分)(3)由于体系温度高于环境温度，W=022.10分(0249)(2分)0249[答](1)Q1=CV(TA-T1)+Cp(T2-TA)W1=p2(V2-V1)ΔU1=Q1-W1=CV(T2-T1)(3分)(2)Q2=ΔU2+W2=CV(T2-T1)+RTln(V2/V1)W2=RTln(V2/V1)ΔU2=CV(T2-T1)(3分)(3)W3=(p2V2-p1V1)/(1-γ)=-CV(TC-T1)ΔU3=CV(T2-T1)Q3=ΔU3+W3=CV(T2-TC)(4分)23.10分(0358)0358[答]，故μ(4分)故故(2分)积分(2分)(2分)故H=CpT-μCpp+常数24.10分(0879)0879[答]ΔH=Qp=0(绝热)(2分)ΔH=ΔH1(变温)+ΔH2(相变)=nCp,m(T2-T1)-nxΔfusHm=100g×75.3J·K-1·mol-1×(273-263)K/18.0g·mol-1+nx(-6000J·mol-1)=0(2分)nx(l→s)=0.697mol(即12.55g)(2分)ΔS=ΔS1+ΔS2=nCp,mln(T2/T1)-nxΔfusHm/T=0.46J·K-1>0(2分)因为ΔS(绝)>0所以过程是不可逆的25.10分(0822)(2分)0822[答]Q=0，ΔU=-W，CV(T2-T1