第二章热力学第一定律思考题及复习

第二章热力学第一定律课堂练习

2.1热，功，热力学能1.以下过程，求体积功（列出公式，代入数据，不算出结果）(1)2molpg，由始态25℃,1000kPa,保持恒温，将外压突然减到100kPa，使气体膨胀达到末态。(2)2molpg，由始态25℃,1000kPa,保持恒温，使气体自由膨胀达到末态100kPa。(3)2molpg，由始态25℃,1000kPa,恒压下升温至末态125℃。1第二章热力学第一定律课堂练习

2.1热，功，热力学能1.以下过程，求体积功（列出公式，代入数据，不算出结果）(4)2molpg，由始态125℃,1000kPa,恒容下降温至末态25℃。(5)2mol液态水，由始态100℃,1atm,保持恒温恒压，气化为气态水。(6)25℃,1atm下，1mol氢气与0.5mol氧气发生化学反应生成1mol液态水。(7)循环过程。2第二章热力学第一定律课堂练习

2.1热，功，热力学能2.比较以下过程始末态的热力学能大小U1(>,<,=)U2，以及过程中热与功是正值，负值或是零Q(>,<,=)0,W(>,<,=)0。(1)2molpg，由始态25℃,1000kPa,保持恒温，将外压突然减到100kPa，使气体膨胀达到末态。(2)2molpg，由始态25℃,1000kPa,保持恒温，使气体自由膨胀达到末态100kPa。(3)2molpg，由始态25℃,1000kPa,恒压下升温至末态125℃。3第二章热力学第一定律课堂练习

2.1热，功，热力学能2.比较以下过程始末态的热力学能大小U1(>,<,=)U2，以及过程中热与功是正值，负值或是零Q(>,<,=)0,W(>,<,=)0。(4)2molpg，由始态125℃,1000kPa,恒容降温至末态25℃。(5)2mol液态水，由始态100℃,1atm,保持恒温恒压，气化为气态水。(6)25℃,1atm下，1mol氢气与0.5mol氧气发生化学反应生成1mol液态水。(7)循环过程。4第二章热力学第一定律课堂练习

2.1热，功，热力学能1.以下过程，求Q,ΔU和ΔH，设pg为双原子分子（列出公式，代入数据，不算出结果）。(1)2molpg，由始态25℃,1000kPa,保持恒温，将外压突然减到100kPa，使气体膨胀达到末态。(2)2molpg，由始态25℃,1000kPa,保持恒温，使气体自由膨胀达到末态100kPa。(3)2molpg，由始态25℃,1000kPa,恒压下升温至末态125℃。(4)2molpg，由始态125℃,1000kPa,恒容降温至末态25℃。5第二章热力学第一定律课堂练习

2.1热，功，热力学能1.以下过程，求Q,ΔU和ΔH，设pg为双原子分子（列出公式，代入数据，不算出结果）。(4)2molpg，由始态125℃,1000kPa,恒容降温至末态25℃。(5)2mol液态水，由始态100℃,1atm,保持恒温恒压，气化为气态水。(6)25℃,1atm下，1mol氢气与0.5mol氧气发生化学反应生成1mol液态水。(7)循环过程。6第二章热力学第一定律课堂练习

2.1热，功，热力学能2.判断正误，正确打√，错误的更正。(1)计算体积功的公式是：W=-pΔVW=-pambΔVW=pambΔVW=pVW=-Δ（

pV）对于pg的恒压过程W=-Δ（

pV）(2)恒温过程，Q=0。(3)吸热过程一定升温，放热过程一定降温。(4)液态水，由始态100℃,1atm,保持恒温恒压，气化为气态水。将水气视为pg，则ΔU和ΔH一定为零。7第二章热力学第一定律课堂练习

2.1热，功，热力学能2.判断正误，正确打√，错误的更正。(5)pg单纯pVT变化的恒温过程，ΔU和ΔH一定为零。(6)绝热过程，Q=0,ΔU=0（7）循环过程Q,W,ΔU和ΔH都为零。(8)隔离系统Q,W,ΔU和ΔH都为零。(9)pg的(10)pg的81.填空(+,-,0)

QWΔUΔH1.Pg恒温恒外压膨胀2.Pg恒温可逆压缩3.Pg恒容降温4.Pg绝热可逆膨胀5.绝热密闭容器中发生燃烧反应91.系统与环境,系统的分类,2.状态(性质),状态函数,3.广度量与强度量,4.过程与途经,5.功与热,第二章热力学第一定律一、概念6.热力学能,7.恒容热,恒压热,焓,8.热容,9.可逆过程10.相变焓,11.化学计量数,反应进度,摩尔反应焓,12.气、液和固体的标准态,13.摩尔反应焓,摩尔生成焓,摩尔燃烧焓10二、公式恒外压1.2.（dV＝0，W΄＝0）3.Qp=H2

H1=H(dp=0,W΄=0)4.11对于pg:讨论：两公式适用于pg单纯pVT变化（组成一定的均相pg系统），无论是否恒容过程均适用。但只有恒容过程，ΔU是热Qv；非恒容过程的ΔU不是热Q，仅是热力学能的改变值。适用于：pg单纯pVT变化（组成一定的均相pg系统）的恒容过程。适用于：无论pVT变、相变、化变的恒容过程。6.7.8.5.12对于pg:讨论：两公式适用于pg单纯pVT变化（组成一定的均相pg系统），无论是否恒压过程均适用。但只有恒压过程，ΔH是热Qp,非恒压过程的ΔH不是热Q，仅是焓的改变值。适用于：pg单纯pVT变化（组成一定的均相pg系统）的恒压过程。适用于：无论pVT变、相变、化变的恒压过程。9.10.11.1312.Pg恒温可逆膨胀压缩13.14QW

ΔU

ΔH理想气体pVT变化等温膨胀（压缩）可逆(R)

恒外压(IR)等压变温等容变温

绝热可逆膨胀QP=ΔHQV=ΔU15QW

ΔU

ΔH理想气体pVT变化等温膨胀（压缩）可逆(R)

-W-nRTln(V2/V1)

0

0恒外压(IR)-P外ΔV等压变温nCp,mΔTpΔV=-nR

ΔTnCv,mΔTQ等容变温nCv,mΔT0QnCp,mΔT绝热可逆膨胀0nCvmΔTnCvmΔTnCpmΔTQP=ΔHQV=ΔU16QW

ΔU

ΔH理想气体pVT变化等温膨胀（压缩）可逆(R)

-W-nRTln(V2/V1)

0

0恒外压(IR)-P外ΔV等压变温nCp,mΔTpΔV=-nR

ΔTnCv,mΔTQ等容变温nCv,mΔT0QnCp,mΔT绝热可逆膨胀0nCvmΔTnCvmΔTnCpmΔT恒温化学反应等压反应(开口容器）等容反应（密闭容器）QP=ΔHQV=ΔU17QW

ΔU

ΔH理想气体pVT变化等温膨胀（压缩）可逆(R)

-W-nRTln(V2/V1)

0

0恒外压(IR)-P外ΔV等压变温nCp,mΔTpΔV=-nR

ΔTnCv,mΔTQ等容变温nCv,mΔT0QnCp,mΔT绝热可逆膨胀0nCvmΔTnCvmΔTnCpmΔT恒温化学反应等压反应(开口容器）

ΔH等容反应（密闭容器）

ΔU0QP=ΔHQV=ΔU18QW

ΔU

ΔH液体恒温恒压可逆气化QP=ΔH19QW

ΔU

ΔH液体恒温恒压可逆气化ΔH-nRTΔH-nRTnΔvapHmQP=ΔH20

[例2.4.1]2mol双原子分子的pg，由25℃,1atm,经过恒容升温，达125℃，求Q,W,

U和

H。解：Cvm=2.5RCpm=3.5R恒容，Q=

U=nCvm

T=4.157kJ

H=

U+

(pV)=

U+(nRT)=nCvm

T+nR

T=nCpm

T=5.820kJ

[例2.4.2]2mol双原子分子的pg，由25℃,1atm,经过恒压升温，达125℃，求Q,W,

U和

H。解：恒压，Q=

H=nCpm

T=5.820kJ

U=

H－

(pV)=

H－(nRT)=nCpm

T－nR

TW=0W=－(pV)=－nR

T=－1.663kJ=nCvm

T=4.157kJ或

U=Q＋W＝4.157kJ21§2.8热化学概论[例2.8.2]设有0.1molC7H16(l)在量热计中完全燃烧，在25℃测得放热480.4kJ。试计算C7H16(l)+11O2(g)→7CO2(g)+8H2O(l)的ΔrHm、ΔrUm。解：量热计是一个密闭、绝热的容器，在其中发生的是恒容反应。223.热力学基本概念1.以下各物理量，哪些属于容量性质？哪些属于强度性质？p，p外，V，Vm，T，U，ρ，W，Q，Cv,m2.绝热容器中盛有水，水中有电热丝，电热丝与电源接通给水加热，选取以下各种系统时，Q,W,ΔU为正、负或零（电热丝的热容很小）?QW

ΔU水电热丝水与电热丝水，电热丝与电源233.热力学基本概念1.以下各物理量，哪些属于容量性质？哪些属于强度性质？p，p外，V，Vm，T，U，ρ，W，Q，Cv,m容量性质：V，U强度性质：p，Vm，T，ρ，Cv,m不是状态函数（性质）：p外，W，Q2.绝热容器中盛有水，水中有电热丝，电热丝与电源接通给水加热，选取以下各种系统时，Q,W,ΔU为正、负或零（电热丝的热容很小）?QW

ΔU水+0+电热丝-+0水与电热丝0++水，电热丝与电源000244.热力学基本概念1.热和功（是，不是）状态函数，微小热的积分与积分途径（有关，无关）。2.始末态之间有多条途径，各途径的ΔX（X是状态函数）（相同，不同）；各途径的热（功）（相同，不同）。3.理想气体的热力学能U与温度T（有关，无关），与体积V（有关，无关），与压力p（有关，无关）。4.理想气体恒温膨胀（压缩）过程，热力学能U（增大，减小，不变）。254.热力学基本概念1.热和功（是，不是）状态函数，微小热的积分与积分途径（有关，无关）。2.始末态之间有多条途径，各途径的ΔX（X是状态函数）（相同，不同）；各途径的热（功）（相同，不同）。3.理想气体的热力学能U与温度T（有关，无关），与体积V（有关，无关），与压力p（有关，无关）。4.理想气体恒温膨胀（压缩）过程，热力学能U（增大，减小，不变）。264.热力学基本概念以下公式是否正确：1.2.3.274.热力学基本概念以下公式是否正确：1.2.3.1.错误。p和p外是两个不同的物理量，数值不相同。只有可逆过程才相同。2.错误。3.错误。正负号错误。284.热力学基本概念5.求微小体积功的公式是

，求恒外压膨胀（压缩）过程体积功的公式是

，恒容过程的体积功W=

，自由膨胀过程的体积功W=

，理想气体恒温可逆膨胀（压缩）过程体积功的公式是

，6.理想气体恒温恒外压膨胀过程，外压

是否恒定；压力

是否恒定；外压和压力

是否相等；

是否可逆过程;公式Qp=ΔH是否适用

。294.热力学基本概念5.求微小体积功的公式是

，求恒外压膨胀（压缩）过程体积功的公式是W=-P外·ΔV，恒容过程的体积功W=0，自由膨胀过程的体积功W=0，理想气体恒温可逆膨胀（压缩）过程体积功的公式是

，6.理想气体恒温恒外压膨胀过程，外压恒定；压力不恒定；外压和压力不相等；不是可逆过程；公式Qp=ΔH是否适用否。304.热力学基本概念7.理想气体恒温可逆膨胀过程，外压

是否恒定；压力

是否恒定；外压和压力

是否相等；公式Qp=ΔH是否适用

。8.理想气体恒压膨胀（升温）过程，外压

是否恒定；压力

是否恒定；外压和压力

是否相等，公式Qp=ΔH是否适用9.理想气体恒容升（降）温过程，压力

是否恒定；公式Qp=ΔH是否适用

，公式QV=ΔU是否适用

。10.理想气体恒温可逆膨胀过程（系统，环境）做最

（多，少）功，理想气体恒温可逆压缩过程（系统，环境）做最

（多，少）功，这两个功符号

，绝对值

。11.理想气体恒温可逆膨胀，然后恒温可逆压缩回到原态，循环过程的W

(>,<,=)012.理想气体恒温恒外压膨胀，然后恒温恒外压压缩回到原态，循环过程的W

(>,<,=)0314.热力学基本概念7.理想气体恒温可逆膨胀过程，外压不恒定；压力不恒定；外压和压力相等，公式Qp=ΔH是否适用否。8.理想气体恒压膨胀（升温）过程，外压恒定；压力恒定；外压和压力相等，公式Qp=ΔH是否适用是。9.理想气体恒容升（降）温过程，压力是否恒定否；公式Qp=ΔH是否适用否，公式QV=ΔU是否适用是。9.理想气体恒温可逆膨胀过程（系统，环境）做最

（多，少）功，理想气体恒温可逆压缩过程（系统，环境）做最

（多，少）功，这两个功符号相反，绝对值相等。10.理想气体恒温可逆膨胀，然后恒温可逆压缩回到原态，循环过程的W=(>,<,=)011.理想气体恒温恒外压膨胀，然后恒温恒外压压缩回到原态，循环过程的W>(>,<,=)0324.热力学基本概念12.可逆过程的推动力

，进行的速度

，进行过程中系统与环境之间及系内部

，可逆过程发生后，沿着原路可逆地返回，不但系统回到原态，环境也复原，因为循环过程的功

，热

，所以好像什么都没发生过。13.不可逆过程的推动力

，进行的速度

，进行过程中系统与环境之间及系内部

，不可逆过程发生后，无论沿什么途径返回，系统回到原态，环境不能复原，因为循环过程的功

，热

，所以留下了痕迹（环境的能量品味下降）。334.热力学基本概念12.可逆过程的推动力无限小，进行的速度无限缓慢，进行过程中系统与环境之间及系内部无限接近平衡，可逆过程发生后，沿着原路可逆地返回，不但系统回到原态，环境也复原，因为循环过程的功为零，热为零，所以好像什么都没发生过。13.不可逆过程的推动力大，进行的速度快，进行过程中系统与环境之间及系内部不平衡，不可逆过程发生后，无论沿什么途径返回，系统回到原态，环境不能复原，因为循环过程的功大于零，热小于零，所以留下了痕迹（环境的能量品味下降）。344.热力学基本概念14.解释同一个化学反应H2(g)+O2(g)=H2O(l)在不同途径进行，途径a：在气缸中进行，放热286kJ，得体积功3.7kJ途径b：在电池中进行，放热98kJ，做电功189kJ问：两个途径的热是否相同，功是否相同，ΔU是否相同。问：在电池中进行，Qb=?答：两个途径的Q不同，W不同Qa=-286kJ,Wa（总）=3.7kJ，则ΔUa＝-282kJ两个途径ΔU相同，都是-282kJQb=355.热力学第一定律，恒容热，恒压热，焓

1.焓的定义是H=

。2.焓（是，不是）状态函数，是（容量，强度）性质，单位是

。3.dH的积分与积分途径（有关，无关）,dH沿着闭合路径积分等于

。4.任何物质在密闭容器中发生W’=0的任何过程，W(体)=

，则Q=

，若始末态之间有多条恒容途径，各途径的热（相同，不同）。5.任何物质在汽缸中（或敞口）发生W’=0的任何过程，W(体)=

，则Q=ΔU-W=

，若始末态之间有多条恒压途径，各途径的热（相同，不同）。6.理想气体从同一始态出发，有两个途径：a恒压升温和b恒容升温达到相同的T2，则两个途径达到（相同，不同）末态，

ΔUa(>,<,=)ΔUb，Qa(>,<,=)Qb365.热力学第一定律，恒容热，恒压热，焓

1.焓的定义是H=U+pV。2.焓（是，不是）状态函数，是（容量，强度）性质，单位是焦耳。3.dH的积分与积分途径（有关，无关）,dH沿着闭合路径积分等于零。4.任何物质在密闭容器中发生W’=0的任何过程，W(体)=0