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。

系统 电源+电水+ 电阻水+电阻电源 电阻丝 水 阻丝 丝 丝+电源 Q W ?U

参考答案 电源+水+ 水+电阻系统 电源 电阻丝 水 电阻丝 电阻丝 丝+电源

Q = < > < = =

W < > = = > =

< > > < > = ?U

2. 298K时，反应CH3CHO(g) = CH4(g) + CO(g)的反应热 ?rHm0 = -16.74kJ?mol-1，若反应恒

压的热容?rCp,m= 16.74 J?mol-1?K-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 过程；而真实气

体的纯PVT变化，公式dU=nCV,mdT适用于 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)+O2?CO2 ?rHm 0＜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(等于)。

p2、T2'、V2')则T2‘T2，V2V2’(填大于、小于或

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T(?Vm2a)p?Vm??b且定压摩尔热容为CP,m、则此?TRT气体的焦——汤系数μJ-T = ，此气体节流膨胀后ΔH 0。

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 = ，内能变化为ΔU = 。

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-393.51kJ?mol-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 。

1

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 mol A2B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 = ，ΔH = ，W = 。

参考答案： 1.

电源+水+ 水+电阻

系统 电源 电阻丝 水 电阻丝 电阻丝 丝+电源

Q = < > < = =

W < > = = > = < > > < > = ?U

2. 1298K 3. 任意 恒容

4. U、H、V、T、P ， Q、W ， T、p ， U、H、V 5. 等， 大 ，大， 小 ， 等 ， 小 6. ΔT、W、Q、ΔU、ΔH 7. < < 8. = < 9．?J?T?12a(?b) = Cp,mRT10．40．0K 498.8J

11．-393.51 KJ?mol-1、-285.83 KJ?mol-1、 0、0、-44.01 KJ?mol-1、0 12．2 2 2 13．-8.314J

14．0 0 -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 B.等于零 C.小于零 D.不能确定 2、 封闭系统经任意循环过程，则：

A．Q=0 B．W=0

C．Q+W=0 D．以上均不对 3、 水在可逆相变过程中：

A．ΔU=0 ΔH=0 B．Δp=0 ΔT=0 C．ΔU=0 ΔT=0 D．以上均不对

2

4、 气体经节流膨胀过程：

A．Q>0 ΔH=0 Δp<0 B．Q=0 ΔH=0 Δp<0 C．Q=0 ΔH>0 Δp<0 D．Q=0 ΔH=0 Δp>0 5、 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．?J?T??T???T??? B．???0??J?T??p???p???0 ??H??H??T?????p???0 D．与μ??HJ-T取值无关

C．?J?T6、 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)=ΔpΔV B．Δ(pV)=p2V2- p1V1

C．Δ(pV)= pΔV-VΔp D．Δ(pV)= pΔV+VΔp 7．对理想气体下列公式中不正确的是：

A．???U???U???0 ??0 B．????V?p??T??TC．???H???0 D．以上都不对 ??V?T8. 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

C．外压等于体系压力的可逆过程 D．恒温恒压的化学变化过程 9．2C（墨）+O2（g）→2CO(g)的反应热△rHm0等于

A．△cHm0（石墨） B．2 △fHm0（CO） C．2△cHm0（石墨） D．△fHm0 (CO) 10. 对理想气体 A．???H???T???1 B．???1 ??P?T??P?H C．???U???0 D．Z?0 ??P?T11．某理想气体从同一始态(P（2）绝热不可逆压1,V1,T1)出发分别经（1）绝热可逆压缩；缩达到同一终态温度T2，则过程的功：

A．W1C．W1

3

?W2 B．W1?W2

?W2 D．W1与W2无确定关系

12．始态完全相同(P分别进行绝热恒1,V1,T1)的一个理想气体系统和一个范德华气体系统，外压(P0)膨胀，当膨胀了相同体积V2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

A

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： B

C A B C

D

15．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：

A C

Q1?W1?Q2?W2 B

?U1?W1??U2?W2

?H1?Q1??H2?Q2 D ?U1??H1??U2??H2

参考答案：

1．B、C 2．C 3．B 4．B 5．B 6．B 7．D 8．A

9．B 10．C 11．C 12．B 13．C 14．C 15．D

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4.06?104J.mol-1

4

（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) 100℃ 100℃ 100℃ 50.663kPa 等温可逆压缩 101.325kPa 可逆相变 101.325kPa

100dm 3 ΔU1 ΔH1 V 2 ΔU2 Δ10dmH2 3 n1Δ(g)U 1＝0，ΔH1＝0 n1(g) n2(g) V2Q1＝?W1＝nRTlnV2?nRTlnp1?pp1V1ln1

V?pdV?1V1p2p2

?[50.663?100ln50.663101.325]J??3511J 第一步T,n不变，对理想气体： p2V2?p1V1

V?[100?50.663101.325]dm32?50dm3

第二步是相变过程，冷凝成水的物质的量为:

n?np1?n2?2V2RT?p3V3RT?50.66?100?101.325?108.314?373.15mol?1.306mol ΔH2=-1.306?4.06?104J=-5.302?104J

Q2=ΔH2=-5.302?104J

W2=-p2ΔV=-[101.325?(10-50)]J=[40?101.325]J=4052J ΔU2=Q2+W2=[-53020+4052]J=-48968J 所以得：

ΔU=ΔU1+ΔU2=-48968J ΔH=ΔH1+ΔH2=-53020J

Q=Q1+Q2=(-3511-53020)J=-56531J W=（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)=48968J ΔH=(H1-H3)=-(H3-H1)=53020J

W＝-p外ΔV=-50.663 (100-10)J=-4559J Q=ΔU-W=(48968+4559)J=53527 J

(3) 解：此过程的始态、终态与（2）问相同

ΔU=48968 J ΔH=53020 J W=-p外ΔV=0 J Q=?U=48968 J

5