第二章热力学第一定律
一、选择题
1．（A）2．（C）3．（D）4．（D）
5．（B）6．（D）7．（D）8．（B）
9．（B）10．（A）11．（B）12．（D）
13．（B）14．（A）15．( D ) 16．( C )
17．（D）18．（B）19．( B ) 20．( D )
21．（C）22．（B）23．( A ) 24．( C )
25．（A, C）26．（B, C, E）27．( A ) 28．( B )
二．填空题
1．上升，上升2．任一，恒容
3．封闭系统，理想气体，可逆绝热过程，W’=0，单纯PVT变化，C p,m/C v,m为常数。

4．减小，零。

5．△C HӨm(CO(g))
6．△H=0，下降7．上升，>，下降。

8．(1)△H=0，(2)△H<0
9．<，<，<，<
10．恒温，节流，恒压绝热
三．判断题
1．×，2．√，3．×，4．√，5．×，6．×，7．√
四．计算题
1．1mol理想气体由100kPa、10dm3恒压压缩到1dm3，再恒容升压到1000kPa。

试计算整个过程的W、Q、∆U、∆H。

解：变化过程如下：
根据理想气体状态方程，
p1V1/T1 = p3V3/T3
可得： T 3=T 1（ p 3V 3/ p 1V 1）= T 1（1000kPa×1dm 3）/(100kPa×10dm 3) =T 1 即终态与始态的温度相同，根据理想气体的内能U 和焓H 仅与温度有关，因此 ∆U = ∆H =0
过程的功
W =W (恒压)+W （恒容）= - p 1 (V 2 - V 1) + 0 = -100 000Pa×(1-10) ×0.001m 3 = 900J Q=∆U - W = 0 - 900J = - 900 J
2．在298K 时，有2molN 2(g)，始态体积为15dm 3，保持温度不变，经下列三个过程膨胀到终态体积为50dm 3，计算各过程的U ∆，H ∆，W 和Q 的值。

设气体为理想气体。

(1) 自由膨胀；
(2) 反抗恒定外压100kPa 膨胀；
(3) 可逆膨胀。

解： 始态：，，mol n 2=3115dm V =K T 2981=
终态：
3250dm V =(1) 自由膨胀：0=∆-=V p W 外，0)(==∆=∆T f H U ，0=-∆=W U Q
(2) 反抗恒定外压100kPa 膨胀：
J m Pa V p W 350010)1550(10100333-=⨯-⨯⨯-=∆-=-外
0)(==∆=∆T f H U ，J W U Q 3500=-∆=
(3) 可逆膨胀：
J
dm
dm K V V nRT W 86.5965 1550ln 298K mol 8.314J -2mol ln 33
1-1-1
2
-=⨯⨯⋅⋅⨯=-= 0)(==∆=∆T f H U ，J W U Q 86.5965=-∆=
3．0.1kg C 6H 6(l)在p Ө，沸点353.35K 下蒸发，已知(C 6H 6) =30.80 kJ mol -1。

试计算此过程Q ，W ，ΔU 和ΔH 值。

m g
l H ∆解：等温等压相变 。

n (C 6H 6) =100/78 mol , ΔH = Q = n = 39.5 kJ , m g l H ∆ W = - nRT = -3.77 kJ , ΔU =Q +W=35.7 kJ
4．设一礼堂的体积是1000m 3，室温是290K ，气压为O
p ，今欲将温度升至300K ，
需吸收热量多少?(若将空气视为理想气体，并已知其C p ,m 为29.29 J K -1 ·mol -1。

)
解：理想气体等压升温（n 变）。

T nC Q p d m ,=δ,
⎰=300290m ,d RT T pV C Q p =1.2×107 J 5．1mol 单原子分子理想气体,从298K,2p Ө经(1)等温可逆; (2)绝热可逆; (3)沿p=10132.5V+b 的路径可逆膨胀至体积加倍, 求各过程的Q,W,∆U 和∆H? 解: (1)理想气体等温过程 ∆U=0; ∆H=0
Q=-W=nRTln(V 2/V 1)=1717.3 J
(2) 绝热过程: Q
=0 γ=5/3 有绝热过程方程式: p 1V 1γ=p 2V 2γ p 1=2p 0 V 1=12.226 dm 3 V 2=24.452 dm 3
p 2=p 1V 1γ/V 2γ=0.63p 0 T 2=p 2V 2/nR=187.7 K
∆U=Cv (T 2-T 1)=3/2R(187.7-298)=-1375 J
W=∆U=-1375 J ∆H=C p (T 2-T 1)=-2292 J
(3) 求b: b=p 1-10132.5V 1=78770
p 2=10132.5×V 2+78770=326530Pa=3.223p Ө
T 2=p 2V 2/R=960.3K ∆U=C v ∆T=8260 J
∆H=C p ∆T=13767 J W=-∫pdV=-∫(10132.5V+78770)dV=-3240 J
Q=∆U-W=11500 J
6．2 mol 单原子理想气体，由600K ，1.0MPa 对抗恒外压p Ө绝热膨胀到p Ө。

计算该过程的Q 、W 、ΔU 和ΔH 。

(C p ,m =2.5 R)
解：理想气体绝热不可逆膨胀Q ＝0 。

ΔU ＝W ，即 nC V ,m (T 2-T 1)= - p 2 (V 2-V 1), 因V 2= nRT 2/ p 2 , V 1= nRT 1/ p 1 ，求出T 2=384K 。

ΔU ＝W ＝nC V ,m (T 2-T 1)＝-5.39kJ ，ΔH ＝nC p ,m (T 2-T 1)＝-8.98 kJ
7．2mol,101.33 kPa,373K 的液态水放入一小球中,小球放入373K 恒温真空箱中。

打破小球,刚好使H 2O(l)蒸发为101.33kPa,373K 的H 2O(g)(视H 2O(g)为理想气体)求此过程的Q ，W ，ΔU ，ΔH ;　若此蒸发过程在常压下进行,则Q ，W ，ΔU ，ΔH 的值各为多少? 已知水的蒸发热在373K, 101.33kPa 时为40.66kJ·mol －1。

. 解：101.33kPa , 373K H 2O(l)→H 2O(g)
(1)等温等压可逆相变, ΔH =Q =n H m = 81.3 kJ ,
g l ∆W = -nR T =-6.2 kJ, ,ΔU =Q +W =75.1 kJ
(2)向真空蒸发W =0, 初、终态相同ΔH =81.3 kJ，ΔU =75.1 kJ，Q =ΔU ＝75.1 kJ。