热力学第一律(田).doc

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1、第一章热力学第一定律1.一隔板将一刚性绝热容器分为左右两侧，左室气体的压力大于右室气体的压力。现将隔板抽去，左、右气体的压力达到平衡。若以全部气体作为系统，则DU、Q、W为正?为负?或为零?解：以全部气体为系统，经过所指定的过程，系统既没有对外作功，也无热传递。所以W、Q和均为零。2．试证明1mol理想气体在等压下升温1K时，气体与环境交换的功等于摩尔气体常数R。解：因为是理想气体的等压过程，所以：3．若一封闭系统从某一始态变化到某一终态。（1）Q、W、Q+W、△U是否已完全确定；（2）若在绝热条件下，使系统从某一始态变化到某一终态，则（1）中的各量是否已完全

2、确定？为什么解：（1）和完全确定，因为，而Q及W与过程有关，只有始、终态是不能确定的。（2）Q、W、及均确定，因为Q=0，。4．分别判断下列各过程中的Q、W、△U、△H为正、为负还是为零？（1）理想气体自由膨胀。（2）理想气体等温可逆膨胀。（3）理想气体绝热、反抗等外压膨胀。（4）水蒸气通过蒸汽机对外做出一定量的功之后恢复原态，以水蒸气为系统。（5）水（101.325kPa，273.15K）→冰（101.325kPa，273.15K）（6）在充满氧的定容绝热反应器中，石墨剧烈燃烧，以反应器及其中所有物质为系统。解：（1）因为pe=0，所以W=0；又因为Q=0，

3、所以。（2）因为理想气体等温可逆膨胀，所以，，而。（3）因为绝热Q=0；W=-pe，，故W＜0；；又因为，所以。（4）系统对外作功，故W＜0；因系统经循环后恢复原态，状态函数都恢复原值，所以，；又据，所以。（5），因为冰的体积大于水的体积，即Vs>V1，所以W＜0；又因为水凝固放热，故Q<0；则；。（6）因为绝热、等容，所以Q=0，W=0，则；系统内发生反应C(s)+O2(g)→CO2(g)，由反应式可见，系统内的气体分子数保持不变，但随着反应的绝热进行，系统的温度升高，压力增大，而体积不变，因此：，，，故。5．已知冰和水的密度分别为0.92×103kg·m-

4、3，现有1mol的水发生如下变化：（1）在373.15K、101.325kPa下蒸发为水蒸气，且水蒸气可视为理想气体；（2）在273.15K、101.325kPa下变为冰。试求上述过程系统所作的体积功。解：设水的密度和温度无关。（1）=－3100J（2）=－0.16J6．指出下列公式的适用条件：（1）（2）（3）；（4）和（5）（6）（7）（8）6．解：（1）封闭系统、非体积功为零。（2）封闭系统、平衡态。（3），封闭系统、平衡态，不作非体积功，等压过程。，封闭系统、平衡态，不作非体积功，等容过程。（4）封闭系统，平衡态，不作非体积功，状态连续变化的等压过程，

5、对于理想气体状态变化时适用于除等温过程以外的一切过程。（5）封闭系统、平衡态、不作非体积功，理想气体等温可逆过程。（6）封闭系统、平衡态、不作非体积功，等外压过程。（7）封闭系统、平衡态、不作非体积功，理想气体绝热可逆过程。（8）封闭系统、平衡态、不作非体积功，理想气体绝热过程。7．判断下列说法是否正确：（1）状态固定后，状态函数都固定，反之亦然。（2）状态函数改变后，状态一定改变。（3）状态改变后，状态函数一定都改变。（4）因为，，所以、是特定条件下的状态函数。（5）气缸内有一定量的理想气体，反抗一定外压作绝热膨胀，则。（6）根据热力学第一定律，因为能量不能

6、无中生有，所以一个系统若要对外做功，必须从外界吸收能量。（7）系统从状态Ⅰ变化到状态Ⅱ，若则，无热量交换。（8）在等压下，机械搅拌绝热容器中的液体，使其温度上升，则。（9）理想气体绝热变化中，，所以绝热可逆和绝热不可逆过程的功相等。（10）一封闭系统，当始终态确定后，若经历一个绝热过程，则功有定值；（11）一封闭系统，当始终态确定后，若经历一个等容过程(设非体积功为零)，则Q有定值；（12）若经历一个等温过程，则热力学能有定值。解：（1）对。（2）对。（3）错。（4）错。（5）错。这是一个等外压过程，不是等压过程，绝热膨胀时，Q＝0，不是Qp＝0。绝热膨胀后，

7、p2

8、5KV2=nRT2/p2=8.314