第2章 《热力学第一定律》练习题一、思考题1. 理想气体的绝热可逆和绝热不可逆过程的功，都可用公式V W C T =∆计算，那两种过程所做的功是否一样2. 在相同的温度和压力下，一定量氢气和氧气从四种不同的途径生成水：(1)氢气在氧气中燃烧，(2)爆鸣反应，(3)氢氧热爆炸，(4)氢氧燃料电池。

在所有反应过程中，保持反应方程式的始态和终态都相同，请问这四种变化途径的热力学能和焓的变化值是否相同3. 在298 K ， kPa 压力下，一杯水蒸发为同温、同压的气是一个不可逆过程，试将它设计成可逆过程。

二、填空题1. 封闭系统由某一始态出发，经历一循环过程，此过程的_____U ∆=；_____H ∆=；Q 与W 的关系是______________________，但Q 与W 的数值________________________，因为_________________________。

2. 状态函数在数学上的主要特征是________________________________。

3. 系统的宏观性质可分为___________________________________，凡与系统物质的量成正比的物理量均称为___________________________。

4. 在300K 的常压下，2mol 的某固体物质完全升华过程的体积功_________e W =。

5. 某化学反应：A(l) + (g) → C(g)在500K 恒容条件下进行，反应进度为1mol 时放热10kJ ，若反应在同样温度恒容条件下进行，反应进度为1mol 时放热_____________________。

6. 已知水在100℃的摩尔蒸发焓40.668ap m H ν∆=kJ·mol -1，1mol 水蒸气在100℃、条件下凝结为液体水，此过程的_______Q =；_____W =；_____U ∆=；_____H ∆=。

7. 一定量单原子理想气体经历某过程的()20pV ∆=kJ ，则此过程的_____U ∆=；_____H ∆=。

8. 一定量理想气体，恒压下体积工随温度的变化率____________e p W T δ⎛⎫= ⎪∂⎝⎭。

9. 封闭系统过程的H U ∆=∆的条件：(1) 对于理想气体单纯pVT 变化过程，其条件是_____________________；(2)对于有理想气体参加的化学反应，其条件是______________________________________。

10. 压力恒定为100kPa 下的一定量单原子理想气体，其_____________pH V ∂⎛⎫= ⎪∂⎝⎭kPa 。

11. 体积恒定为2dm 3的一定量双原子理想气体，其_______________V U p ⎛⎫∂= ⎪∂⎝⎭m 3。

12. 化学反应的标准摩尔反应焓随温度的变化率θr m d _______d H T∆=；在一定的温度范围内标准摩尔反应焓与温度无关的条件是__________________。

13. 系统内部及系统与环境之间，在____________________________________过程中，称为可逆过程。

14. 在一个体积恒定为2m 3，'0W =的绝热反应器中，发生某化学反应使系统温度升高1200℃，压力增加300kPa ，此过程的_____U ∆=；_____H ∆=。

15. 在一定温度下,c f m m H H θθ∆=∆石墨______________；2,()c m H g f m H H θθ∆=∆_____________。

16. 在25℃时乙烷C 2H 6(g)的c m c m H U θθ∆-∆=______________________。

17. 要确定甲烷燃烧能达到的最高火焰温度，所需要的热力学基础数据是__________________________________。

18. 一定量理想气体经节流膨胀过程，______J T μ-=；_____H ∆=；_____U ∆=；流动功_____W =。

三、单项选择题1. 一定量的某种气体，在确定该系统的状态时，只需要说明系统的【 】。

A. pB. VC. ,T UD. ,T p2. 在一定压力和一定温度范围内，液体的摩尔蒸发焓随温度的变化率vap m p H T ∂∆⎛⎫⎪∂⎝⎭【 】。

A. > 0 B. < 0 C. = 0 D. 无法确定3. 一定量的某种理想气体从同一始态111,,T p V 出发，经绝热可逆过程膨胀至222,,T p V ，和反抗恒外压2p 绝热膨胀至''22,T V ，则'2T 【 】2T ，在数值上IR W 【 】R W 。

A. >, >B. <, >C. >, <D. <, <4. 某液体物质在恒温恒压下蒸发为蒸气，过程的U ∆【 】。

A. > 0B. = 0C. < 0D. 无法确定5. 真实气体经历自由膨胀过程，系统的U ∆【 】，系统的温度变化T ∆【 】。

A. = 0，= 0B. ≠0， = 0C. = 0， ≠ 0D. ≠0， ≠06. 甲烷燃烧反应：CH 4(g) + 2O 2(g)CO 2(g) + 2H 2O(l)，在以下不同条件下进行（气相视为理想气体）： (1) 25℃，常压条件下反应，其过程的Q 【 】；W 【 】；U ∆【 】；H ∆【 】。

(2) 25℃，恒容条件下反应，其过程的Q 【 】；W 【 】；U ∆【 】；H ∆【 】。

(3) 在绝热密闭刚性容器中反应，终态温度升高，压力增大，其过程的U ∆【 】；H ∆【 】。

(4) 在绝热恒压条件下反应，终态温度升高，体积增大，其过程的W 【 】；U ∆【 】；H ∆【 】。

7. 在一保温良好、门窗紧闭的房间内，若将电冰箱门打开，不断向冰箱供给电能，室内的温度将【 】。

A. 逐渐降低B. 逐渐升高C. 不变D. 无法确定8. 在一体积恒定的绝热箱中有一绝热隔板，其两侧放有,,n T p 皆不相同的N 2(g)，N 2(g)可视为理想气体，今抽去隔板，则此过程的U ∆【 】；H ∆【 】。

A. > 0B. = 0C. < 0D. 无法确定9. 下列各摩尔反应焓中，属于摩尔生成焓的是【 】。

A. 2H 2(g) + O 2(g) 2H 2O(g)B. CO(g) +1/2O 2(g) CO 2(g)C. H 2(g) + 1/2O 2(g) H 2O(l)D. 4C(石墨） + 3H 2(g) C 2H 2(g) + C 2H 4(g)10. 已知25℃时，金刚石的标准摩尔生成焓 1.90f m H θ∆=kJ·mol -1，石墨的标准摩尔燃烧焓393.51c m H θ∆=-kJ·mol -1，则金刚石的标准摩尔燃烧焓c m H θ∆=【 】。

A. －·mol -1 B. －·mol -1 C. －·mol -1D. 无法确定11. 若要通过节流膨胀达到制冷效果，则需要求J T μ-【 】。

A.> 0B. = 0C. < 0D. 无法确定12. 某状态下的空气经节流膨胀过程的()0pV ∆>，J T μ-【 】。

A.> 0B. = 0C. < 0D. 无法确定四、计算题(教材习题)1mol 理想气体在恒定压力下温度升高1℃，求过程中系统与环境交换的功。

始态为25℃，200kPa 的5mol 某理想气体，经a ，b 两不同途径到达相同的末态。

途径a 先经绝热膨胀到－℃，100kPa ，步骤的功a 5.57W =-kJ ；再恒容加热到压力200kPa 的末态，步骤的热a 25.42Q =kJ 。

途径b 为恒压加热过程。

求途径b 的b W 和b Q 。

4mol 的某理想气体，温度升高20℃，求HU ∆-∆的值。

某理想气体, 1.5V m C R =。

今有5mol 该气体恒容升温50℃。

求过程的,,,W Q U H ∆∆。

某理想气体, 2.5V mC R =。

今有5mol 该气体恒压降温50℃。

求过程的,,,W Q U H ∆∆。

2mol 某理想气体的,m3.5p C R =。

由始态100kPa ，50dm 3，先恒容加热使压力升高到200kPa ，再恒压冷却使体积缩小至25dm 3。

求整个过程的,,,W Q U H ∆∆。

已知CO 2(g)的摩尔定压热容362-1-1,[26.7542.25810(/K)14.2510(/K)]J mol K p m C T T --=+⨯-⨯⋅⋅(1) 求300K 至800K 间CO 2(g)的平均摩尔定压热容,m p C ；(2) 求1kg 常压下的CO 2(g)从300K 恒压加热至800K 时所需要的热。

* 已知20℃CH 3CH 2OH (l)的体积膨胀系数3-11.1210K V-=⨯α，等温压缩率9-11.1110Pa T -=⨯κ，摩尔定压热容-1-1,m114.30J mol K p C =⋅⋅，密度-30.7893g cm =⋅ρ。

求20℃时液态乙醇的,m V C 。

水煤气发生炉出口的水煤气的温度是1100℃，其中CO(g)和H 2(g)的摩尔分数均为。

若每小时有300kg 的水煤气由1100℃冷却到100℃，并用所回收的热来加热水，使水温由25℃升高到75℃。

求每小时生产热水的质量。

CO(g)和H 2(g)的摩尔定压热容,p m C 与温度的函数关系查教材附录，水(H 2O, l)的比定压热容-1-14.184J g K pC =⋅⋅。

在一带活塞的绝热容器中有一绝热隔板，隔板的两侧分别为2mol ，0℃的单原子理想气体A 及5mol ，100℃的双原子理想气体B ，两气体的压力均为100kPa 。

活塞外的压力维持在100kPa 不变。

今将容器内的隔板撤去，使两种气体混合达到平衡态。

求末态的温度T 及过程的W ，ΔU 。

蒸汽锅炉中连续不断地注入20℃的水，将其加热并蒸发成180℃，饱和蒸气压为的水蒸气.求生产1kg 水蒸气所需要的热量。

已知：水2(H O,)l 在100℃的摩尔蒸发焓-140.668kJ mol vap m ΔH =⋅，水的平均摩尔热容-1-1,75.32J mol K p m C =⋅⋅，水蒸气2(H O,g)的摩尔定压热容与温度的函数关系见教材附录。

5mol 双原子理想气体从始态300K ，200kPa ，先恒温可逆膨胀到压力为50kPa ，再绝热可逆压缩到末态压力200kPa 。