热力学 习题课-综合

1、功与过程功与过程热一律热一律热容与热热容与热焓焓理气过程理气过程节流膨胀节流膨胀反应热效应反应热效应 热效应与温度关系热效应与温度关系习题课习题课概念图概念图1基本概念基本概念功与过程功与过程热一律热一律热容与热热容与热焓焓理气过程理气过程节流膨胀节流膨胀反应热效应反应热效应 热效应与温度关系热效应与温度关系习题课习题课概念图概念图1基本概念基本概念 热力学第一定律习题热力学第一定律习题-填空题：功与过程功与过程热一律热一律热容与热热容与热焓焓理气过程理气过程节流膨胀节流膨胀反应热效应反应热效应 热效应与温度关系热效应与温度关系习题课习题课概念图概念图1基本概念基本概念 热力学第一定律习题热力

2、学第一定律习题-填空题：功与过程功与过程热一律热一律热容与热热容与热焓焓理气过程理气过程节流膨胀节流膨胀反应热效应反应热效应 热效应与温度关系热效应与温度关系习题课习题课概念图概念图1基本概念基本概念 热力学第一定律习题热力学第一定律习题-填空题：功与过程功与过程热一律热一律热容与热热容与热焓焓理气过程理气过程节流膨胀节流膨胀反应热效应反应热效应 热效应与温度关系热效应与温度关系习题课习题课概念图概念图1基本概念基本概念 热力学第一定律习题热力学第一定律习题-选择题：功与过程功与过程热一律热一律热容与热热容与热焓焓理气过程理气过程节流膨胀节流膨胀反应热效应反应热效应 热效应与温度关系热效应与温

3、度关系习题课习题课概念图概念图1基本概念基本概念 热力学第一定律习题热力学第一定律习题-选择题：功与过程功与过程热一律热一律热容与热热容与热焓焓理气过程理气过程节流膨胀节流膨胀反应热效应反应热效应 热效应与温度关系热效应与温度关系习题课习题课概念图概念图1基本概念基本概念 热力学第一定律习题热力学第一定律习题-选择题：功与过程功与过程热一律热一律热容与热热容与热焓焓理气过程理气过程节流膨胀节流膨胀反应热效应反应热效应 热效应与温度关系热效应与温度关系习题课习题课概念图概念图1基本概念基本概念 热力学第二定律习题热力学第二定律习题-选择题：1隔离系统内发生的可逆变化过程（隔离系统内发生的可逆变化

4、过程（）AS=0,S（环）（环）=0B.S0,S（环）（环）=0C.S=0,S（环）（环）0D.S0,S（环）（环）0.2.实际气体经一不可逆循环实际气体经一不可逆循环()A.S=0,U0B.S0,U0C.S=0,U=0D.S0,U=03.理想气体向真空膨胀时理想气体向真空膨胀时()A.U=0,S=0,G=0B.U0,S0,G0C.U0,S0,G0,G0 B. C. D. 功与过程功与过程热一律热一律热容与热热容与热焓焓理气过程理气过程节流膨胀节流膨胀反应热效应反应热效应 热效应与温度关系热效应与温度关系习题课习题课概念图概念图1基本概念基本概念 热力学第二定律习题热力学第二定律习题-选择题：

5、7.1Mol理想气体经过一个恒温可逆压缩过程理想气体经过一个恒温可逆压缩过程,则该过程则该过程()A.GAB.G=AC.G19.下列各式中对理想气体下列各式中对理想气体何时不为零何时不为零()A.B.C.D.10.在在298K时已知气相反应时已知气相反应的的为为,则发则发1Mol反应的反应的()A.=B.=0C.D.0,且且S0B.H0,且且S0C.H0D.H0,且且S013.已知金属铝的已知金属铝的Tf熔点熔点为为933K,熔化热熔化热fusHm为为10619J/mol,若其液体和若其液体和固态时的摩尔定压热容固态时的摩尔定压热容Cp,m(1)和和Cp,m(S)分别为分别为34.3和和32.

6、8J/Kmol,则当铝则当铝从从873K加热到加热到973K时时,其熵变化为其熵变化为()A.1.46J/KmolB.5.15J/KmolC.7.20J/KmolD.15.0J/Kmol14.下列说法中下列说法中,那一种是不正确的那一种是不正确的()A.隔离物系中的熵永不减少隔离物系中的熵永不减少B.在绝热过程中物系的熵决不会减少在绝热过程中物系的熵决不会减少C.物系处于平衡态时熵值最大物系处于平衡态时熵值最大D.任何热力学过程不可能出现任何热力学过程不可能出现,或或=）11.系统经绝热不可逆膨胀系统经绝热不可逆膨胀S0,经绝热不可逆压缩经绝热不可逆压缩S0。12.1Mol单原子理想气体等容从

7、单原子理想气体等容从T1冷却到冷却到T2,则该过程的则该过程的S0，W0。功与过程功与过程热一律热一律热容与热热容与热焓焓理气过程理气过程节流膨胀节流膨胀反应热效应反应热效应 热效应与温度关系热效应与温度关系习题课习题课概念图概念图1基本概念基本概念 热力学第二定律习题热力学第二定律习题-填空题：13.实际气体经节流膨胀后实际气体经节流膨胀后S0。14.某系统进行不可逆循环后某系统进行不可逆循环后,其系统的其系统的S0,环境的环境的S0。15.液体在沸点时等温蒸发，液体在沸点时等温蒸发，U0,A0,G0。16.1Mol的过冷水在的过冷水在101.325kPa下变成下变成-10的冰的冰,其过程的

8、其过程的U0,H0,S0,G0。18.1Mol理想气体绝热向真空膨胀理想气体绝热向真空膨胀,体积扩大体积扩大1倍倍,则此过程则此过程S(系统系统)+S(环环境境)0,S(环境环境)019.在绝热体积恒定的容器中发生一化学反应在绝热体积恒定的容器中发生一化学反应,使容器中温度使容器中温度,压力都增大压力都增大,则该则该过程的过程的U0,H0,S0,A0。功与过程功与过程热一律热一律热容与热热容与热焓焓理气过程理气过程节流膨胀节流膨胀反应热效应反应热效应 热效应与温度关系热效应与温度关系习题课习题课概念图概念图1基本概念基本概念 热力学第二定律习题热力学第二定律习题(/)VTS-填空题：21.在等

9、温等压下某吸热反应能自发进行在等温等压下某吸热反应能自发进行,则该反应的则该反应的S023.某居室与外界绝热某居室与外界绝热,室温室温T1。将工作于室内的电冰箱门打开，经过一段时。将工作于室内的电冰箱门打开，经过一段时间后的温度后间后的温度后,电冰箱停止工作电冰箱停止工作,然后测得室温为然后测得室温为T2,则则T2T1。24.已知某系统从已知某系统从300K的恒温热源吸热的恒温热源吸热1000J,系统的熵变系统的熵变S=10J.K-1此过此过程为程为过程过程(填可逆或不可逆填可逆或不可逆)。25.在理想气体的在理想气体的TS图上，等容线的斜率图上，等容线的斜率=，等压线等压线=。(/)PTS功

10、与过程功与过程热一律热一律热容与热热容与热焓焓理气过程理气过程节流膨胀节流膨胀反应热效应反应热效应 热效应与温度关系热效应与温度关系习题课习题课概念图概念图1基本概念基本概念 热力学第二定律习题热力学第二定律习题-填空题：26.1mol理想气体体积由理想气体体积由V变到变到2V,若经等温自由膨胀若经等温自由膨胀,S1=J/K;若经等若经等温可逆膨胀温可逆膨胀S2=J/K,；若经绝热可逆膨胀；若经绝热可逆膨胀S4=J/K。27.可逆热机的效率最高可逆热机的效率最高,在其他条件相同的条件下在其他条件相同的条件下,假设由可逆热机代替其他假设由可逆热机代替其他热机来牵引列车热机来牵引列车,其速度将其速

11、度将。28.1mol理想气体在理想气体在25时由时由100kPa变到变到1000kPa,若若经过等温可逆压缩经过等温可逆压缩,则则S1=J.K-1;经经p环环=1000kPa的恒外压等温压缩的恒外压等温压缩,则则S2=J/K;第一第一个过程的个过程的S环环=J/K,第二个过程的第二个过程的S环环=J/K。29.1mol理想气体由理想气体由0,100kPa变到变到0200kPa,此过程的此过程的G=J。功与过程功与过程热一律热一律热容与热热容与热焓焓理气过程理气过程节流膨胀节流膨胀反应热效应反应热效应 热效应与温度关系热效应与温度关系习题课习题课概念图概念图1基本概念基本概念功与过程功与过程热一

12、律热一律热容与热热容与热焓焓理气过程理气过程节流膨胀节流膨胀反应热效应反应热效应 热效应与温度关系热效应与温度关系习题课习题课概念图概念图1基本概念基本概念答案：A;0;A;C;D功与过程功与过程热一律热一律热容与热热容与热焓焓理气过程理气过程节流膨胀节流膨胀反应热效应反应热效应 热效应与温度关系热效应与温度关系习题课习题课概念图概念图1基本概念基本概念北科大北科大 功与过程功与过程热一律热一律热容与热热容与热焓焓理气过程理气过程节流膨胀节流膨胀反应热效应反应热效应 热效应与温度关系热效应与温度关系习题课习题课概念图概念图1基本概念基本概念功与过程功与过程热一律热一律热容与热热容与热焓焓理气过

13、程理气过程节流膨胀节流膨胀反应热效应反应热效应 热效应与温度关系热效应与温度关系习题课习题课概念图概念图1基本概念基本概念功与过程功与过程热一律热一律热容与热热容与热焓焓理气过程理气过程节流膨胀节流膨胀反应热效应反应热效应 热效应与温度关系热效应与温度关系习题课习题课概念图概念图1基本概念基本概念功与过程功与过程热一律热一律热容与热热容与热焓焓理气过程理气过程节流膨胀节流膨胀反应热效应反应热效应 热效应与温度关系热效应与温度关系习题课习题课概念图概念图1基本概念基本概念功与过程功与过程热一律热一律热容与热热容与热焓焓理气过程理气过程节流膨胀节流膨胀反应热效应反应热效应 热效应与温度关系热效应与

14、温度关系习题课习题课概念图概念图1基本概念基本概念功与过程功与过程热一律热一律热容与热热容与热焓焓理气过程理气过程节流膨胀节流膨胀反应热效应反应热效应 热效应与温度关系热效应与温度关系习题课习题课概念图概念图1基本概念基本概念功与过程功与过程热一律热一律热容与热热容与热焓焓理气过程理气过程节流膨胀节流膨胀反应热效应反应热效应 热效应与温度关系热效应与温度关系习题课习题课概念图概念图1基本概念基本概念 1mol双原子分子理想气体从初态双原子分子理想气体从初态300k,100kPa分别分别经可逆及不可逆绝热膨胀至压力均为经可逆及不可逆绝热膨胀至压力均为10kPa的终态。的终态。如果不可逆过程所作的

15、功仅为可逆过程的如果不可逆过程所作的功仅为可逆过程的10%，请计算不可逆过程的请计算不可逆过程的W、Q 、 U 和和 H。解：解：对于绝热可逆过程对于绝热可逆过程T1=800KP2 =100kPa T2 =? P2 =10kPa T2 =? P2=10kPa绝热可逆绝热可逆绝热不可逆绝热不可逆T2 = T1(p2/p1)( 1)/ =300 (10/100) (1.41)/1.4 =155K功与过程功与过程热一律热一律热容与热热容与热焓焓理气过程理气过程节流膨胀节流膨胀反应热效应反应热效应 热效应与温度关系热效应与温度关系习题课习题课概念图概念图1基本概念基本概念绝热不可逆：绝热不可逆：得得W

16、Ir= Wt 10%= -301410%= -301.4J Uir = nCV,m(T2 T1)=1 7/280314(285-300)= - 436JQ = 0 - 301.4JT2=285KnCp,m(T2 T1)= Hir=WIr=功与过程功与过程热一律热一律热容与热热容与热焓焓理气过程理气过程节流膨胀节流膨胀反应热效应反应热效应 热效应与温度关系热效应与温度关系习题课习题课概念图概念图1基本概念基本概念7、 某理想气体由某理想气体由p 可逆压缩至可逆压缩至p2=6.5 p ，其过程方程，其过程方程式为式为pV1. 2 =常数。常数。 如气体的初如气体的初态态T1=290.2K，V1=1

17、5dm3记算记算V2, T2和和W。解：解：根据过程方程得：根据过程方程得：p1=p T1=290.2KV1=15dm3PV1.2=Cp2=6.5p V2=?T2=?V2 =(p1/p2)1/1. 2V1= (p /6.5p ) 15=3.15dm3=6.5p 3.15 290.2/p 15 =396.1K111222VPTVPT 112212VPVPTT 功与过程功与过程热一律热一律热容与热热容与热焓焓理气过程理气过程节流膨胀节流膨胀反应热效应反应热效应 热效应与温度关系热效应与温度关系习题课习题课概念图概念图1基本概念基本概念p = C/V1.2 = p1V11.2/V1.2=5 p1V1

18、1.2(V2-0.2 - V1-0.2)=5656.2 (3.1510-3)-0.2 (1510-3)-0.2=2755.98J 2 2V VV V1dVP 2 2V VV VWW1外dVP 2 2V VV VWW112 . 12 . 11dVVVp=101325(1510-3)1.2 /V1.2=656.2 /V1.2功与过程功与过程热一律热一律热容与热热容与热焓焓理气过程理气过程节流膨胀节流膨胀反应热效应反应热效应 热效应与温度关系热效应与温度关系习题课习题课概念图概念图1基本概念基本概念9、 证明：证明：解：解：( U/ V)p =Cp ( T/ V)p -pU = H - pVdU =

19、 dH - d(pV)( U/ V)p = ( H/ V)p p = ( H/ T)p( T/ V)p -p =Cp ( T/ V)p -p功与过程功与过程热一律热一律热容与热热容与热焓焓理气过程理气过程节流膨胀节流膨胀反应热效应反应热效应 热效应与温度关系热效应与温度关系习题课习题课概念图概念图1基本概念基本概念例例1-181-18例例8 已知已知298K:C2H6 (g) = C2H2(g) +2H2(g); rHm =311.19kJ/molC2H6 (g)完全燃烧的完全燃烧的等容等容热效应为热效应为 1553.72kJ/mol, 已知：已知： f Hm (CO2,g)= -393.51

20、4kJ/mol f Hm (H2O,l)= -285.848kJ/mol计算计算C2H2(g)的的 f Hm 和和 C Hm 。功与过程功与过程热一律热一律热容与热热容与热焓焓理气过程理气过程节流膨胀节流膨胀反应热效应反应热效应 热效应与温度关系热效应与温度关系习题课习题课概念图概念图1基本概念基本概念解：（解：（1）先求）先求 f Hm C2H2(g)：C2H6(g)+7/2O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)已知已知C2H6(g)完全燃烧的等容热效应，对应的反应：完全燃烧的等容热效应，对应的反应：Qp= QV+vB(g)RT= -1553.71+(2-7/2 1) 8.314 298

21、 10-3= -1559.9kJ功与过程功与过程热一律热一律热容与热热容与热焓焓理气过程理气过程节流膨胀节流膨胀反应热效应反应热效应 热效应与温度关系热效应与温度关系习题课习题课概念图概念图1基本概念基本概念C2H6(g)完全燃烧的等压热效应为：Qp=QV+vB(g)RT=-1553.71+(2-7/2 1) 8.314 298 10-3= -1559.9kJ2C(s) +3H2(g)+7/2O2C2H2(g) +2H2(g)+7/2O2(g)rHm,2rHm,3C2H6(g) +7/2O2(g)rHm,42CO2(g)+3H2O(l)rHm,1=3 f Hm(H2O,l)+2 f Hm(CO

22、2,g)rHm,1=3(-285.848)+2(-393.514)= -1644.57kJ/molrHm,3 = -311.19kJ/molrHm,4= -1559.9kJ/mol功与过程功与过程热一律热一律热容与热热容与热焓焓理气过程理气过程节流膨胀节流膨胀反应热效应反应热效应 热效应与温度关系热效应与温度关系习题课习题课概念图概念图1基本概念基本概念根据盖斯定律：根据盖斯定律：f Hm(C2H2,g)=rHm,2=rHm,1 - rHm,3 - rHm,4= -1644.57+311.19+1559.9=226.52kJ/mol(2) 求CHm(C2H2,g)：2C(s) +H2(g)+5

23、/2O2rHm,2C2H2(g) +5/2O2(g)rHm,3 2CO2(g)+1H2O(l)rHm,1rHm1= rHm,2+ rHm,3 f Hm(H2O,l)+2 f Hm(CO2,g)rHm,1=2(-393.514)+(-285.848) = -1072.876kJ功与过程功与过程热一律热一律热容与热热容与热焓焓理气过程理气过程节流膨胀节流膨胀反应热效应反应热效应 热效应与温度关系热效应与温度关系习题课习题课概念图概念图1基本概念基本概念 H/nCP,m+T1=T2=2078.5/15/28.314+300=400K过程的内能变化为和功：过程的内能变化为和功： nCV,m(T2-T1

24、)= 13/28.314(400-300)=1247.1J U=W= U- Q =1247.1-1000=247.1J(2) 过程图示如下：过程图示如下：T1=300Kp1=100kPaV1=?T2=?p2=100kPaV2=?T3=?p3=200kPaV3=?dp=0IdT=0由于始态和终态与（由于始态和终态与（1）相同，故：）相同，故： U=1247.1J H=2078.5J功与过程功与过程热一律热一律热容与热热容与热焓焓理气过程理气过程节流膨胀节流膨胀反应热效应反应热效应 热效应与温度关系热效应与温度关系习题课习题课概念图概念图1基本概念基本概念 rHm ,2= f Hm (C2H2,g

25、)=226.52kJ cHm (C2H2,g)= rHm ,3= rHm ,1 - rHm ,2= -1072.876-226.52= -1299.396功与过程功与过程热一律热一律热容与热热容与热焓焓理气过程理气过程节流膨胀节流膨胀反应热效应反应热效应 热效应与温度关系热效应与温度关系习题课习题课概念图概念图1基本概念基本概念例14 H2 （理想气体）由273K,506.625kPa，0.01m3 经过一个外压恒定为101.325kPa的不可逆绝热膨胀过程。计算终态的温度T2 ,Q ,W , U 和 H。解：过程图示如下：由理想气体状态方程得：p1=506.625kPaT1=273KV1=0

26、.01m3恒外压绝热膨胀p2=101.325kPaV2=?T2=?nR=p1V1/T1=506.625103 0.01/273=18.56功与过程功与过程热一律热一律热容与热热容与热焓焓理气过程理气过程节流膨胀节流膨胀反应热效应反应热效应 热效应与温度关系热效应与温度关系习题课习题课概念图概念图1基本概念基本概念由功的定义可知： U=W 代入数据，解得：W= -P外（V2-V1)= p2V1- p2V2=p2V1-nRT2 U=nCV,m(T2 T1)=5nR/2(T2-T1)5nR/2(T2-T1) =p2V1-nRT2根据热力学第一定律：功与过程功与过程热一律热一律热容与热热容与热焓焓理气过程理气过程节流膨胀节流膨胀反应热效应反应热效应 热效应与温度关系热效应与温度关系习题课习题课概念图概念图1基本概念基本概念（绝热过程）T2=210.6KW= U = 5nR/2(T2-T1) = 5/218.56(210.6-273)= -2890JQ=0 H=7nR/2(T2-T1)= 7/218.56(210.6-273)=-4053J功与过程功与过程热一律热一律热容与热热容与热焓焓理气过程理