第01章--热力学基本定律--习题及答案

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1、----------专业最好文档,专业为你服务,急你所急,供你所需-------------文档下载最佳的地方第一章热力学基本定律习题及答案§1.1(P10)1.“任何系统无体积变化的过程就一定不做功。”这句话对吗?为什么?解:不对。体系和环境之间以功的形式交换的能量有多种,除体积功之外还有非体积功,如电功、表面功等。2.“凡是系统的温度下降就一定放热给环境,而温度不变时则系统既不吸热也不放热。”这结论正确吗?举例说明。答:“凡是系统的温度下降就一定放热给环境”不对:体系温度下降可使内能降低而不放热,但能量可以多种方式和环境交换,除传热以外,还可对外做功,例如,绝热容器中理想气

2、体的膨胀过程,温度下降释放的能量,没有传给环境,而是转换为对外做的体积功。“温度不变时则系统既不吸热也不放热”也不对:等温等压相变过程,温度不变,但需要吸热(或放热),如PӨ、373.15K下,水变成同温同压的水蒸气的汽化过程,温度不变,但需要吸热。3.在一绝热容器中,其中浸有电热丝,通电加热。将不同对象看作系统,则上述加热过程的Q或W大于、小于还是等于零?(讲解时配以图示)解:(1)以电热丝为系统:Q<0,W>0(2)以水为系统:Q>0,W=0(忽略水的体积变化)(3)以容器内所有物质为系统:Q=0,W>0(4)以容器内物质及一切有影响部分为系统:Q=0,W=0(视为孤立系统

3、)4.----------专业最好文档,专业为你服务,急你所急,供你所需-------------文档下载最佳的地方----------专业最好文档,专业为你服务,急你所急,供你所需-------------文档下载最佳的地方在等压的条件下,将1mol理想气体加热使其温度升高1K,试证明所做功的数值为R。解:理想气体等压过程:W=p(V2-V1)=pV2-PV1=RT2-RT1=R(T2-T1)=R5.1mol理想气体,初态体积为25dm3,温度为373.2K,试计算分别通过下列四个不同过程,等温膨胀到终态体积100dm3时,系统对环境作的体积功。(1)向真空膨胀。(2)可逆膨

4、胀。(3)先在外压等于体积50dm3时气体的平衡压力下,使气体膨胀到50dm3,然后再在外压等于体积为100dm3时气体的平衡压力下,使气体膨胀到终态。(4)在外压等于气体终态压力下进行膨胀。V1=25dm3,T1=373.2KV2=100dm3,T2=373.2K等温膨胀1mol理想气体解:(1)向真空膨胀:p外=0,δW=-p外dV=0,W=0(2)可逆膨胀:W=-nRTln(V2/V1)=-8.314×373.2×ln(100/25)=-4301J=-4.3kJ(3)两步恒外压膨胀:W=W1+W2=-p外,1(V中-V1)-p外,2(V2-V中)[此步可略]=-p中(V中

5、-V1)-p2(V2-V中)=-nRT/V中(V中-V1)-nRT/V2(V2-V中)=-nRT(1-V1/V中)-nRT(1-V中/V2)=-8.314×373.2×(1-25/50+1-50/100)=-3.1kJ(注:因为已知数据是V,所以将P导成V)(4)一步恒外压膨胀:W=-p2(V2-V1)=-nRT/V2(V2-V1)=-nRT(1-V1/V2)=-8.314×373.2×(1-25/100)=-2.33kJ6.10mol理想气体由25℃、1.00MPa膨胀到25℃、0.10MPa。设过程为:(1)向真空膨胀;(2)对抗恒外压0.100MPa膨胀。分别计算以上各过

6、程的功。----------专业最好文档,专业为你服务,急你所急,供你所需-------------文档下载最佳的地方----------专业最好文档,专业为你服务,急你所急,供你所需-------------文档下载最佳的地方解:(1)向真空膨胀:pe=0,W=0(2)恒外压膨胀:W=-pe(V2-V1)=-p2(V2-V1)=-p2(nRT/p2-nRT/p1)=-nRT(1-P2/P1)=-10×8.314×298.15×(1-0.1)=22.31kJ(注:因为已知数据是P,所以将V导成P)7.求下列等压过程的体积功:(1)10mol理想气体由25℃等压膨胀到125℃。(

7、2)在100℃、0.100Mpa下,5mol水变成5mol水蒸气(设水蒸气可视为理想气体,水的体积与水蒸气的体积比较可以忽略)。(3)在25℃0.100Mpa下,1molCH4燃烧生成二氧化碳和水。解:(1)理想气体等压膨胀:W=-p(V2-Vl)=-nR(T2-T1)=-10×8.314×(398.15-298.15)=-8.314kJ(2)等温等压相变:H2O(l)===H2O(g)W=-p(Vg-Vl)≈-pVg≈-nRT=-5×8.314×373.15=-15.512kJ(3)等温等

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