第一章热力学第一定律习题

1第一章热力学第一定律1体系经历一个正的卡诺循环后，试判断下列哪一种说法是错误的？()(D)(A)体系本身没有任何变化(B)再沿反方向经历一个可逆的卡诺循环，最后体系和环境都没有任何变化(C)体系复原了，但环境并未复原(D)体系和环境都没有任何变化2.一恒压反应体系,若产物与反应物的Cp0,则此反应()(D)(A)吸热(B)放热(C)无热效应(D)吸放热不能肯定3.下述说法哪一种不正确?()(B)(A)理想气体经绝热自由膨胀后,其内能变化为零(B)非理想气体经绝热自由膨胀后,其内能变化不一定为零(C)非理想气体经绝热膨胀后,其温度一定降低(D)非理想气体经一不可逆循环,其内能变化为零4.一体系如图，隔板两边均充满空气(视为理想气体)，只是两边压力不等，已知p右p左，则将隔板抽去后应有：()(A)(A)Q=0W=0ΔU=0(B)Q=0W0ΔU0(C)Q0W0ΔU0(D)ΔU=0,Q＝W≠05.将某理想气体从温度T1加热到T2。若此变化为非恒压过程,则其焓变ΔH应为何值?()(B)(A)ΔH=0(B)ΔH=Cp(T2-T1)(C)ΔH不存在(D)ΔH等于其它值6.在100℃和25℃之间工作的热机，其最大效率为：()(D)(A)100%(B)75%(C)25%(D)20%7.理想气体经历绝热不可逆过程从状态1(p1,V1,T1)变化到状态2(p2,V2,T2)，所做的功为：()(D)(A)p2V2-p1V1(B)p2(V2-V1)(C)[p2Vγ2/(1-)](1/V2-1-1/V1-1)(D)-(p2V2-p1V1)/(1-)8.若一气体的方程为pVm=RT+p(0常数),则:()(A)(A)()TUV=0(B)()VUp=02(C)()VUT=0(D)()pUT=09.氢气可看作理想气体，设H2为刚性分子，电子处于基态，其CV,m=___________，Cp,m=____________，以气体常数R表示。[答]5/2R，7/2R10.下列诸过程可应用公式dU=(Cp-nR)dT进行计算的是：()(C)(A)实际气体等压可逆冷却(B)恒容搅拌某液体以升高温度(C)理想气体绝热可逆膨胀(D)量热弹中的燃烧过程11.理想气体经可逆与不可逆两种绝热过程：()(B)(A)可以从同一始态出发达到同一终态(B)从同一始态出发，不可能达到同一终态(C)不能断定(A)、(B)中哪一种正确(D)可以达到同一终态，视绝热膨胀还是绝热压缩而定12.下列函数中为强度性质的是：(C)(A)S(B)(G/p)T(C)(U/V)T(D)CV13.1mol单原子分子理想气体，从始态p1=202650Pa，T1=273K沿着p/V=常数的途径可逆变化到终态为p2=405300Pa则ΔH为:()(A)(A)17.02kJ(B)-10.21kJ(C)-17.02kJ(D)10.21kJ14.H2和O2在绝热钢瓶中生成水的过程：()(A)ΔH=0(B)ΔU=0(C)ΔS=0(D)ΔG=0[答](B)因为钢瓶恒容，并和外界无功和热的交换，所以ΔU=0。15.某化学反应在恒压、绝热和只作体积功的条件下进行，体系的温度由T1升高到T2,则此过程的焓变ΔH：()(B)A)小于零(B)等于零(C)大于零(D)不能确定16.某绝热封闭体系在接受了环境所做的功之后,其温度:()(A)(A)一定升高(B)一定降低(C)一定不变(D)不一定改变17.对于理想气体的内能有下述四种理解：(D)(1)状态一定，内能也一定(2)对应于某一状态的内能是可以直接测定的(3)对应于某一状态，内能只有一个数值，不可能有两个或两个以上的数值(4)状态改变时，内能一定跟着改变其中正确的是：()(A)(1),(2)(B)(3),(4)(C)(2),(4)(D)(1),(3)18.在盛水槽中放入一个盛水的封闭试管，加热盛水槽中的水（做为环境），使其达到沸点，试问试管中的水（体系）会不会沸腾，为什么？[答]不会沸腾。因为体系与环境间无温差。欲使水沸腾（指汽体汽化）必须有一个大于沸点的3热源。19.(1)体系的同一状态能否具有不同的体积？(2)体系的不同状态能否具有相同的体积？(3)体系的状态改变了，是否其所有的状态函数都要发生变化？(4)体系的某一状态函数改变了，是否其状态必定发生变化？[答](1)不能(2)可以(3)不一定(4)一定20.绝热恒容的封闭体系必为隔离体系。此结论对吗？[答]错。因为还应考虑非体积功。21.凡是体系的温度有变化，则体系一定有吸热或放热现象。凡是温度不变，则体系就没有吸热放热现象。两结论对吗?[答]前句不对。（例：绝热膨胀，温度有变化但不吸热）后句也不对。（例：相变过程，温度可以不变，但有热量变化）22.如图，在绝热盛水容器中，浸有电阻丝，通以电流一段时间，如以电阻丝为体系,则上述过程的Q、W和体系的ΔU值的符号为：()(B)(A)W=0,Q0,ΔU0(B)W0,Q0,ΔU0(C)W=0,Q0,ΔU0(D)W0,Q=0,ΔU023.有一高压钢筒，打开活塞后气体喷出筒外，当筒内压力与筒外压力相等时关闭活塞，此时筒内温度将：()(C)(A)不变(B)升高(C)降低(D)无法判定24.有一真空绝热瓶子，通过阀门和大气隔离，当阀门打开时，大气(视为理想气体)进入瓶内，此时瓶内气体的温度：（）(A)(A)升高(B)降低(C)不变(D)不定25.恒容下，一定量的理想气体，当温度升高时内能将:()(B)(A)降低(B)增加(C)不变(D)增加、减少不能确定26.恒压下,无相变的单组分封闭体系的焓值随温度的升高而()(A)(A)增加(B)减少(C)不变(D)不一定27.5mol单原子理想气体的(H/T)V=J·K-1。103.9428.下述哪一种说法正确?()(C)(A)理想气体的焦耳-汤姆孙系数不一定为零(B)非理想气体的焦耳-汤姆孙系数一定不为零(C)理想气体不能用作电冰箱的工作介质(D)使非理想气体的焦耳-汤姆孙系数为零的p,T值只有一组29.容积为27m3的绝热容器中有一小加热器，器壁上有一小孔与大气相通。在p的外压下缓慢地将容器内空气从273.14K加热至293.15K，问需供给容器内空气多少热量?设空气为理想气体，CV,m=20.40J·K-1·mol-1。[答]n=pV/RTn为变量2211,m,md(/)()dTTpVTTQHnCTpVRTCRT,m21(/)()ln(/)VpVRCRTT=666.7kJ30.一橡皮带其内能U=f(T,L)，L是带的长度。对于某一特种橡皮来说,(U/L)T=1/L2，且(U/T)L=CL=常数。一条被拉长的橡皮带，长度为L1，令其在绝热和不做任何功的情况下突然缩短到L2时,其温度变化了吗?说明理由。[答]温度发生了改变2dU(/)d(/)dd(1/)d0LTLUTTULLCTLL（因为dU=Q+W=0）积分上式CL(T2-T1)=1/L1-1/L2T2-T1=1/CL(1/L1-1/L2)0所以12TT31.某高压容器中含有未知气体，可能是氮气或氩气。今在25℃时取出一些样品，从5dm3绝热可逆膨胀到6dm3，温度降低了21℃，问能否判断容器中是何种气体？假设单原子分子气体的CV,m=(3/2)R，双原子分子气体的CV,m=(5/2)R。[答]T1V1γ-1=T2V2γ-1γ=[ln(T1/T2)]/[ln(V2/V1)]+1=1.40γ=Cp,m/CV,m=1+R/CV,m所以CV,m=(5/2)R，故判定所盛气体为N232.1mol单原子分子理想气体，始态为p1=202650Pa，T1=273K，沿可逆途径p/V=a(常数)至终态，压力增加一倍，计算V1,V2,T2,ΔU,ΔH,Q,W及该气体沿此途径的热容C。[答]V1=0.0112m3V2=0.0224m3T2=1091KΔUm=nCV,m(T2-T1)=10201JΔHm=nCp,m(T2-T1)=17002JW=21dVVpV=21dVVaVV=3404JQ=13605JC=δQ/dT=CV,m+p()VT(当p/V=a时)=CV,m+(R/2)=16.63J·K-1·mol-133.用搅拌器对1mol理想气体作搅拌功41.84J，并使其温度恒压地升高1K，若此气体Cp,m=29.28J·K-1·mol-1，求Q，W，ΔU和ΔH。[答]We=-pΔV=-nRΔT=-8.31JWf=41.84J5W=We+Wf=41.82-8.31=33.51JQp=CpdT=29.28JΔU=Qp+W=29.28+33.51=62.79JΔH=ΔU+Δ(pV)=ΔU+nRΔT=71.12J34.理想气体由始态101325Pa出发在1013250Pa恒定外压下绝热压缩至平衡态，则Q=0，W0，ΔU0，ΔH0，此结论对吗？[答]对。因为绝热Q=0，压缩时，体系得功W0所以ΔU=Q+W=W0所以ΔH=ΔU+p2V2-p1V1=ΔU+R(T2-T1)0，因为T2T1(绝热压缩)35.某单原子分子理想气体从T1=298K，15pp$的初态。(a)经绝热可逆膨胀；(b)经绝热恒外压膨胀到达终态压力2pp$。计算各途径的终态温度T2，及Q,W,ΔU，ΔH。[答](a)Q0可逆途径pV常数(CCpV/53)15712112)()p/p(TTKΔU=CV(T2-T1)=-1760J·mol-1=-WΔH=Cp(T2-T1)=-2930J·mol-1(b)Q02121()()VWpVVCTTU$得T2=203KΔU=W=-1180J·mol-1ΔH=Cp(T2-T1)=-1970J·mol-136.0.5mol氮气(理想气体)经下列三步可逆变化回复到原态：A)从2p,5dm3在恒温T1下压缩至1dm3B)恒压可逆膨胀至5dm3,同时温度T1变至T2C)恒容下冷却至始态T1,2p,5dm3试计算:(1)T1,T2；(2)途径2变化中各步的ΔU,Q,W,ΔH；(3)经此循环的U总,ΔH总,Q总,W总。[答](1)T1=pV/nR=244Kp2=V1p1/V2=10pT2=V1T1/V2=1220K(2)①ΔU1=0，ΔH1=0，W1=-nRTln(V2/V1)=1632J=-Q1②ΔH2=nCp,m(T2-T1)=14.23×103JΔU2=nCV,m(T2-T1)=10.13×103JQ2=ΔH2=14.23×103JW2=-p2(V2-V1)=-4054J③ΔH3=nCp,m(T1-T2)=-14.23×103JΔU3=nCV,m(T1-T2)=-10.13×103JW3=0Q3=ΔU=-10.13×103J(3)ΔU总=0ΔH总=0W总=W1+W2+W3=-2423JQ总=Q1+Q2+Q3=2423J37.求下列酯化反应的ΔrHm$(298K)：(COOH)2(s)+2CH3OH(l)=(COOH3)2(s)+2H2O(l)已知：ΔcHm$((COOH)2,s)=-120.2kJ·mol-1ΔcHm$(CH3OH,l)=-726.5kJ·mol-1ΔcHm$(CH3OOCH3,s)=-1678kJ·mol-1[答]ΔrHm$(298K)=[(-120.2)+2×(-726.5)+1678]kJ·mol-1=-104.8kJ·mol-138.已知下列反应在p和298K时的反应热为：(1)CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l)ΔrHm(1)=-870.3kJ·mol-16(2)C(s)+O2(l)=CO2(g)ΔrHm(2)=-393.5kJ·mol-1(3)H2(g)+12O2(g)=H2O(l)ΔrHm(3)=-285.8kJ·mol-1试计算反应：(4)2C(s)+2H2(g)+O2(g)=CH3COOH(l)的ΔrHm$(298K)。[答]反应(4)=2×(2)+2×(