第二章 热力学第一定律一、填空题1. ()0T dH dV =，说明焓只能是温度的函数，与_______________________无关。

2. 理想气体经过节流膨胀后，焓____（升高，降低，不变）。

3. 1molH 2（g ）的燃烧焓等于1mol_______的生成焓。

4. 物理量Q 、T 、V 、W ，其中属于状态函数的是 ；与过程有关的量是 ；状态函数中属于广度量的是 ；属于强度量的是 。

5. V Q U =∆的应用条件是 。

6. 焦耳汤姆逊系数J-T μ= ，J-T 0μ>表示节流膨胀后温度 节流膨胀前温度。

答案：1. 体积、压强2. 不变3. T 、V ；Q 、W ； V ；T4. H 2O5. 封闭系统；0dV =；'0W =6. ()H T p ∂，低于二、判断和改错1. 内能是状态的单质函数，所以两个状态相同时，其内能值必然相同。

2. 利用氧弹式量热容器测量萘的燃烧热，这个实验过程是绝热定容过程。

3. 101325PA ．，100℃1mol 液态水经定温蒸发成水蒸气（若水蒸气可视为理想气体），因温度不变，所以ΔU =0，ΔH =0。

4. nmol 理想气体从同一始态出发，分别经一定温可逆膨胀过程和一绝热自由膨胀过程，其终态温度必定不同。

5. 水可以在定温定压条件下电解形成氧气和氢气，此过程中=p H Q ∆。

6. 当热量由系统传给环境时，系统的内能必定减少。

7. 一定量的气体，从始态A 变化到终态B ，系统吸收100J 的热量，对外作功200J ，这不符合热力学第一定律。

8. 系统的状态一定，所有状态函数值一定，状态改变，所有状态函数值必定改变。

9. =p H Q ∆，因为H 是状态函数，所以p Q 也是状态函数。

10. 在一绝热刚性容器中进行一放热反应，则=0H U ∆∆=。

11. 水的标准生成热也就是H 2（g ）的标准燃烧热。

12. 1mol 苯在298K 时置于弹式量热容器中完全燃烧，生成CO 2（g ）和H 2O （l ），同时放热3264KJ ，则其定压燃烧热p Q 为-3268KJ 。

13. 因焓是温度与压力的函数H =f （T ，P ），则p TH H dH dT dp T p ⎛⎫∂∂⎛⎫=+ ⎪⎪∂∂⎝⎭⎝⎭，在正常相变时，d T =0，d P =0，故此过程ΔH =0。

14. 一个系统经历了一个无限小的过程，则此过程是可逆过程。

15. 若一个过程是可逆过程，则该过程中的每一步都是可逆的。

答案：1. √；2. √；3. ×；这是可逆相变过程，系统ΔU ＞0，ΔH ＞0。

4. ×；终态温度相同。

5. ×；此过程消耗了电功W'≠0，∴ΔH≠QP 。

6. ×；不一定，要看系统与环境间功的传递多少.7. ×；ΔU=Q -W ，这时系统内能降低100J 。

8. ×；系统状态改变，状态函数值不一定都改变。

9. ×；Q 是与过程有关的量，只有当W'=0，定压过程时Q P =ΔH 。

10. ×；∵Q=0，ΔV=0，W=0∴ΔU=0，但ΔH=ΔU+Δ（PV ）≠0。

11. √；12. ；13. ×；此公式不适用于相变过程。

14. ×；无限小过程不是可逆过程的充分条件。

15. √；三、选择题1. H 2和O 2化合生成水的反应在绝热、恒容的反应器中进行，此过程中，状态函数的变化值为零的是：A ．ΔU ；B ．ΔH ；C ．ΔG 。

2. 理想气体作绝热自由膨胀过程，系统熵变Ａ．0S ∆> Ｂ．0S ∆= Ｃ．0S ∆<3. 系统的下列各组物理量中都是状态函数的是：A ．T 、p 、V 、Q ；B ．m 、V m 、C ．p 、∆V ；C ．T 、p 、V 、n ；D ．T 、p 、U 、W 。

4. x 为状态函数，下列表述中不正确的是：A ．x 为全微分；B ．当状态确定，x 的值确定；C ．x dx ∆=⎰的积分与路经无关，只与始终态有关；D ．当系统状态变化，x 值一定变化。

5. 对于内能是系统状态的单值函数概念，错误理解是：A ．系统处于一定的状态，具有一定的内能；B ．对应于某一状态，内能只能有一数值不能有两个以上的数值；C ．状态发生变化，内能也一定跟着变化；D ．对应于一个内能值，可以有多个状态。

6. 理想气体向真空膨胀，当一部分气体进入真空容器后，余下的气体继续膨胀所做的体积功：A ．W >0；B ．W =0；C ．W <0；D ．无法计算。

7. 对于封闭系统来说，当过程的始态与终态确定后，下列各项中哪一个无确定值：A ．Q ；B ．Q +W ；C ．W （当Q =0时）；D ．Q （当W =0时）。

8. 在等压下，进行一个反应A+B →C ，若r m >0H ∆，则该反应一定是：A ．吸热反应；B ．放热反应；C ．温度升高；D ．无法确定。

9. 一定量的单原子理想气体，从A 态变化到B 态，变化过程不知道，但若A 态与B 态两点的压强、体积和温度都已确定，那就可以求出：A ．气体膨胀所做的功；B ．气体内能的变化；C ．气体分子的质量；D ．热容的大小。

10. 下述说法中，哪一种正确：A ．热容C 不是状态函数；B ．热容C 与途径无关；C ．恒压热容C p 不是状态函数；D ．恒容热容C V 不是状态函数。

11. 非理想气体的节流膨胀过程中，下列哪一种描述是正确的：A ．Q =0，∆H =0，∆p <0；B ．Q =0，∆H <0，∆p <0；C ．Q >0，∆H =0，∆p <0；D ．Q <0，∆H =0，∆p <0。

12. 1molH 2（为理想气体）由始态298K 、p 被绝热可逆地压缩5dm 3，那么终态温度T 2与内能变化∆U 分别是：A ．562K ，0kJ ；B ．275K ，-5.49kJ ；C ．275K ，5.49kJ ；D ．562K ，5.49kJ 。

13. 理想气体从同一始态（p 1，V 1，T 1）出发，分别经恒温可逆压缩（T ）、绝热可逆压缩（i ）到终态体积为V 2时，环境对系统所做功的绝对值比较：A ．W T >W i ；B ．W T <W i ；C ．W T =W i ；D ．无确定关系。

14. 反应122C()+O (g)CO(g)→石墨，∆H （298K ）<0，若将此反应放于一个恒容绝热容器中进行，则系统：A ．∆T <0，∆U <0，∆H <0；B ．∆T >0，∆U =0，∆H >0；C ．∆T >0，∆U >0，∆H >0；D ．∆T >0，∆U =0，∆H =0。

15. 反应122C()+O (g)CO(g)→金刚石的热效应为r m H ∆，问此r m H ∆值为：A ．CO （g ）的生成热；B ．C （金钢石）的燃烧热；C ．碳的燃烧热；D ．全不是。

答案：1.A ；2.B ；3.C ；4.D ；5.C ；6.B ；7.A ；8.D ；9.B ； 10.A ； 11.A ； 12.D ；13.B ；14.B ；15.D ；四、计算题1. 水在101.3 kPa ，100℃时，∆vap H m = 40.59 kJ·mol -1。

求10 mol 水蒸气与水的热力学能之差。

（设水蒸气为理想气体，液态水的体积可忽略不计。

）2. 蔗糖C 12H 22O 11(s)0.1265 g 在氧弹式量热计中燃烧，开始时温度为25℃，燃烧后温度升高了。

为了要升高同样的温度要消耗电能2 082.3 J 。

1）计算蔗糖的标准摩尔燃烧焓；2）计算它的标准摩尔生成焓；3）若实验中温度升高为1.743 K ，问量热计和内含物质的热容是多少？（已知f m H ∆（CO 2 ,g ）=－393.51 kJ·mol -1，f m H ∆（ H 2O, l ） =－285.85 kJ·mol -1，C 12H 22O 11 的摩尔质量为342.3 g·mol -1 。

）3. 1 mol 理想气体（C p,m = 5R / 2）从0.2 MPa ，5 dm 3等温（T 1）可逆压缩到1 dm 3；再等压膨胀到原来的体积（即5 dm 3），同时温度从T 1变为T 2，最后在等容下冷却，使系统回到始态的温度T 1和压力。

1）在p -V 图上绘出上述过程的示意图；2）计算T 1和T 2；3）计算每一步的Q ，W ，∆U 和∆H 。

4. 将2 mol H 2（g ）置于带活塞的气缸中，若活塞上的外压力很缓慢地减小，使H 2（g ）在25℃时从15 dm 3等温膨胀到50 dm 3，试求在过程的Q ，W ，∆U ，∆H 。

假设H 2（g ）服从理想气体行为。

5. 273.15K 、1013250Pa 的0.0100m 3 双原子理想气体，分别经过下列过程，到达终态压力为 101325Pa 。

试计算系统经过每种过程后的终态温度和 W 、Q 、ΔU 和ΔH 。

1）等温可逆膨胀；2）绝热可逆膨胀；3）反抗恒定外压p （外）＝101325Pa ，恒温膨胀；4）反抗恒定外压p （外）＝101325Pa ，绝热膨胀。

6. 若将2mol 、300K 、1013250Pa 的理想气体，先等容冷却到压力为 101325Pa ，再等压加热到300K 。

试求该过程总的W 、Q 、ΔU 和ΔH 。

7. 1mol 单原子理想气体始态为 202.65kPa 、0.0112m 3 ，经 pT ＝常数的可逆过程，压缩到终态为 405.3kPa 。

试计算：1）终态的体积和温度；2）W 、ΔU 和ΔH 。

8. 已知冰在 0℃及101.325kPa 时的熔化热是334.4J/g ，水在100℃和101.325kPa 时的蒸发热为2255J/g ，在 0-100℃之间水的比热平均值为 4.184J ·K -1·g -1，在100-200℃之间水蒸气的恒压比热为34.31J ·K-1·g-1 。

今在101.325kPa 下，若将101.325kPa 、0℃的 1mol 冰转变成200℃的水蒸气。

试计算该过程的ΔU 和ΔH 。

9. 已知甲醛（g ）的标准摩尔燃烧热-1c m (298.15K)=563.5 kJ mol H ∆⋅，甲醇（g ）的-1f m (298.15K)=201.2kJ mol H ∆⋅，氢气和C （石墨）的c m (298.15K)H ∆分别为－286 及－394kJ ·mol-1 。