清华大学朱文涛《物理化学》第一章习题答案及解析

清华大学朱文涛《物理化学》第一章习题答案及解析一、核心知识点回顾（对应习题高频考点）第一章“热力学第一定律”的习题围绕以下核心概念展开：系统与环境的划分、状态函数与途径函数的区别、热力学能与焓的计算、热与功的判断、理想气体过程（等温、等压、等容、绝热）的能量变化分析，以及盖斯定律的应用。解题前需明确：U=Q+W（热力学第一定律表达式）、H=U+pV（焓的定义式），且理想气体的热力学能和焓仅与温度有关。二、典型习题解析（以第三版教材为例）习题1.1系统与环境的划分及功的计算题目：在一绝热容器中，装有200g25℃的水，向其中加入100g0℃的冰，冰完全融化后系统温度为5℃。试判断该过程中的系统、环境，并计算环境对系统做的功。解析：系统与环境：以水和冰组成的整体为封闭系统（无物质交换，有能量交换），容器及容器外的空气为环境。功的计算：过程中仅存在热交换（冰融化吸热、水放热），无体积功（容器体积不变，W=-p\DeltaV=0），故环境对系统做的功为0。答案：系统为水与冰的混合物，环境为容器及外部空气；环境对系统做功W=0。习题1.5理想气体等温过程的热力学能与焓变题目：1mol理想气体在298K下，从100kPa等温膨胀至10kPa，分别经（1）可逆膨胀；（2）自由膨胀。计算两过程的\DeltaU、\DeltaH、Q和W。解析：共性分析：理想气体等温过程中，\DeltaU=nC_V,m\DeltaT=0，\DeltaH=nC_p,m\DeltaT=0（C_V,m、C_p,m为摩尔定容/定压热容）。可逆膨胀（1）：功：W_1=-nRT\ln\frac{p_1}{p_2}=-1×8.314×298×\ln\frac{100}{10}≈-5705J热：由\DeltaU=Q+W=0，得Q_1=-W_1≈5705J自由膨胀（2）：功：自由膨胀时外压p_{外}=0，W_2=-p_{外}\DeltaV=0热：Q_2=-W_2=0答案：（1）\DeltaU=0，\DeltaH=0，Q≈5705J，W≈-5705J；（2）\DeltaU=0，\DeltaH=0，Q=0，W=0。习题1.12等压过程焓变与热的关系题目：2molH₂（视为理想气体，C_p,m=28.8J·mol⁻¹·K⁻¹）从300K等压加热至500K，计算过程的Q、W、\DeltaU和\DeltaH。解析：焓变与热：等压过程Q_p=\DeltaH=nC_p,m\DeltaT=2×28.8×(500-300)=11520J=11.52kJ功的计算：W=-p\DeltaV=-nR\DeltaT=-2×8.314×200=-3325.6J≈-3.33kJ热力学能变：\DeltaU=Q+W=11.52-3.33=8.19kJ（或用\DeltaU=nC_V,m\DeltaT，C_V,m=C_p,m-R=20.486J·mol⁻¹·K⁻¹，结果一致）答案：Q=11.52kJ，W≈-3.33kJ，\DeltaU≈8.19kJ，\DeltaH=11.52kJ。习题1.18盖斯定律的应用题目：已知298K时：（1）C(石墨)+O₂(g)=CO₂(g)\DeltaH_1=-393.5kJ·mol⁻¹（2）CO(g)+1/2O₂(g)=CO₂(g)\DeltaH_2=-283.0kJ·mol⁻¹求反应（3）C(石墨)+1/2O₂(g)=CO(g)的\DeltaH_3。解析：根据盖斯定律，反应（3）=反应（1）-反应（2），故\DeltaH_3=\DeltaH_1-\DeltaH_2=(-393.5)-(-283.0)=-110.5kJ·mol⁻¹答案：\DeltaH_3=-110.5kJ·mol⁻¹三、答案获取完整途径配套教辅资料：朱文涛教授《物理化学》第三版有官方配套的《物理化学学习指导与习题解析》，由高等教育出版社出版，包含全书习题的详细步骤解析及考点总结，是最权威的答案来源。高校课程资源：清华大学化工系、化学系的MOOC课程（如中国大学MOOC“物理化学（上）”）配套习题课讲义，会同步讲解教材习题，可通过课程平台（学堂在线、爱课程）免费获取。可靠线上平台：豆丁网、道客巴巴等平台可检索“朱文涛物理化学第一章习题答案”，注意筛选标注“第三版”“官方解析”的文档；考研论坛（如小木虫、考研帮）的化学板块，有学长学姐整理的手写解析笔记，可补充难点习题的思路拓展。教师答疑渠道：若为课程学习，直接向授课教师请教习题细节，或参与课程答疑群讨论，能获得针对性指导。四、解题注意事项符号规范：严格区分功的符号（系统对外做功W为负，环境对系统做功W为正），热的符号（系统吸热Q为正，放热为负），避免因符号错误导致结果偏差。状态函数特性：计算\DeltaU、\DeltaH时，只需关注系统的初末