分享第二章 热力学第一定律

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1、2011精品热力学第一定律1.设有一电炉丝浸入水中(见图1.1)，接上电源，通以电流一段时间。分别按下列几种情况作为体系，试问U、Q、W为正、为负，还是为零？1 以水和电阻丝为体系；2 以水为体系；3 以电阻丝为体系；4 以电池为体系；5 以电池、电阻丝为体系；6 以电池、电阻丝、水为体系。 （1）（2）（3）（4）（5）（6）W   ＋   0  ＋  －   0   0Q   0   ＋  －  0  －   0U   ＋   ＋  ＋ －  －   0                                                           2.设有一装置

2、如图1.2所示，一边是水，另一边是浓硫酸，中间以薄膜分开，两边的温度均为T1升到T2，如果以水和浓硫酸为体系，问此体系的U是正、负，还是零。如果在薄膜破了以后，设法通入冷却水使浓硫酸和水的温度仍为T1，仍以原来的水和浓硫酸为体系，问U是正、负，还是零。解：当将薄膜弄破以后温度由T1升到T2，      因水和浓硫酸为体系，虽然体系的温度升高了，但无热量传给环境，所以Q＝0，又W＝0，根据第一定律U＝Q+W，则U＝0。                                                                                       

3、       ksdowe2011精品 3.一个绝热圆筒上有一个无摩擦无重量的绝热活塞，其内有理想气体，圆筒内壁有电炉丝。当通电时气体慢慢膨胀，这是等压过程。请分别讨论（1）选理想气体为体系；（2）选理想气体和电阻丝为体系；两个过程的Q和体系的H是大于、等于还是小于零？解：（1）Q＝H>0；（2）Q＝0，H＝－W电功>0。     4.计算1mol理想气体在下列四个过程中所做的体积功。已知始态体积为25dm3,终态体积为100dm3;始态及终态温度均为100℃。    （1）等温可逆膨胀；    （2）向真空膨胀；    （3）在外压恒定为气体终态的压力下膨胀；    （4）先在外压恒定

4、为体积等于50dm3时气体的平衡压力下膨胀，当膨胀到50dm3（此时温度仍为100℃）以后，再在外压等于100dm3时气体的平衡压力下膨胀。试比较这四个过程的功。比较的结果说明什么？解：（1）等温可逆膨胀                （2）向真空膨胀         （3）恒外压膨胀                        Jksdowe2011精品     （4）二步恒外压膨胀                                         J 由于W1>W4>W3>W2，说明膨胀次数愈多，即体系与环境的压力差愈小，做的功愈大。 5.假定某气体服从于范德华方程式

5、，将1mol此气体在101325Pa及423K时等温压缩到体积等于10dm3，求最少需做功多少？范氏方程为，其中，   解：首先计算此气体初态的体积V1,根据范氏方程：                              解此方程得Vm=0.0346m3即Vm=V1。             ksdowe2011精品6.有273.2K、压力为的N22dm3，在外压为101325Pa下等温膨胀，直到N2气的压力也等于101325Pa时为止。求过程中的W、U、H和Q。假定气体是理想气体。解：＝0.01m3    =810.5J  U=H=0     Q=W=810.6J   7.10d

6、m3氧气由273K、1MPa经过（1）绝热可逆膨胀；（2）对抗恒定外压P外＝0.1MPa做绝热不可逆膨胀，使气体最后压力均为0.1MPa。求两种情况下所做的功。（氧的Cp,m=）  解：    （1）绝热可逆膨胀先求T2，根据绝热过程方程式  又 解出T2=143K由始态得,绝热过程Q=0    所以                  （2）恒外压绝热不可逆过程ksdowe2011精品    因为是绝热不可逆过程，不能用绝热过程方程式求T2'。根据如下关系计算T2'：                       解方程得                                  

7、  =6452J 8.某高压容器中含有未知气体，可能是氮或氩气。今在298K时取出一些样品，从5dm3绝热膨胀到6dm3，温度降低了21K，问能否判断容器中是何种气体?假设单原子分子气体的，双原子分子气体的。解：                      由此判断是N2 ksdowe2011精品9、在p-V图（1.3）中，A→B是等温可逆过程，A→C是绝热可逆过程，若从A点出发： （1）经绝热不可逆过程同样到达V2,则终点在C点之上