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热力学第一定律课后习题
、是非题
下列各题中的叙述是否正确？正确的在题后括号内画“ 1. 在定温定压下，C02由饱和液体转变为饱和蒸气， 也不变。
”错误的画“ ”。
因温度不变，C02的热力学能和焓 pVT过程均适用。(
( )
)
( )
)
2. dU = nCv,mdT这个公式对一定量的理想气体的任何 3. 一个系统从始态到终态，只有进行可逆过程才有熵变。
4. 25 C时H2(g)的标准摩尔燃烧焓等于 25C时H20(g)的标准摩尔生成焓。( 5. 稳定态单质的 H 1(800 K) = 0。
(
)
、选择题
选择正确答案的编号，填在各题后的括号内： 1. 理想气体定温自由膨胀过程为：
(A ) Q > 0;
(
)。
(C) W < 0;
(D) H = 0。
(B) U < 0;
2. 对封闭系统来说，当过程的始态和终态确定后，下列各项中没有确定的值的是:
(A ) Q;
( B ) Q+ W;
(C ) W( Q = 0 ) ；
0 )。
)
(B)理想气体绝热过程；
(D)绝热可逆过程。
(B )热力学能不一定守恒，
( D ) Q( W =
3. pV =常数(=Cp,m/CV,m)适用的条件是：(
(A) 绝热过程；
(C )理想气体绝热可逆过程；
4. 在隔离系统内：( 焓守恒；
(C )热力学能守恒，焓不一定守恒；
5. 态；
)。
(A )热力学能守恒，焓守恒；
从同一始态出发，理想气体经可逆与不可逆两种绝热过程: ( )。 (A )可以到达同一终态；
(C )可以到达同一终态，但给环境留下不同影响。
(B )不可能到达同一终
6.
反抗一定的压力作绝热膨胀时，则：
(A )焓总是不变； (C )焓总是增加；
7. 正确的是：(
)。
当理想气体( )。
(B )热力学能总是增加；
(D )热力学能总是减少。
rH「(T)，下列说法中不
1
已知反应H2(g) + 02(g) ==== H 2 0(g)的标准摩尔反应焓为 2
(A) rH' (T)是H2O(g)的标准摩尔生成焓； (B) 旧? ’ (T)是H 20(g)的标准摩尔燃烧焓； (C) rH「(T)是负值；
(D ) rHij(T)与反应的rU数值不等。
三、计算题
习题1
10 mol理想气体由25C, 1.0 MPa膨胀到25C, 0.1 MPa，设过程为:
(1 )自由膨胀；
(2 )对抗恒外压力0.1 MPa膨胀；
时磊5说-
(3 )定温可逆膨胀。试计算三种膨胀过程中系统对环境作的功。 习题2
298 K时，将0.05 kg的2由0.1 MPa定温可逆压缩到2 MPa，试计算此过程的功。如果被 压缩了的气体在反抗外压力为 少？ 习题3
某理想气体，其Cvm = 20 J K ? mol 1,现有该气体10 mol处于283 K,采取下列不同途径 升温至566 K。试计算各个过程的 Q, W, U , H，并比较之。 (1 )体积保持不变； (2 )系统与环境无热交换； (3 )压力保持不变。 习题4
试求下列过程的 U和H :
A(g) n = 2mol p1= 0.663kPa T1 = 400K
H=?
A(l) n = 2mol p2= 101.325kPa T2 = 350K
VapHm = 38 kJ mol
1
0.1 MPa下做定温膨胀再回到原来状态，问此过程的功又是多
U=?
已知液体A的正常沸点为350 K，此时的汽化焓:
尔热容Cp,m= 30 J K-1 mol 1。(蒸气视为理想气体) 习题5
° A蒸气的平均定压摩
根据下列数据，求乙烯 C2H 4(g)的标准摩尔生成焓与标准摩尔燃烧焓： (1) C2H4(g) + H 2(g) == C2H6(g)
, rH m , l = — 137 kJ mol 1
；
(2) C2H6(g) + (7/2)0 2(g) == 2CO2(g) + 3H 2O(l) , rH m , 2 = — 1560 kJ mol 1 (3) C(石墨)+ O2(g) == CO 2(g) ,
rH m , 3 = — 393.5 kJ mol
1
； mol1。
(4) H2(g) + (1/2) O2(g) == H 2O(l) , rH m , 4 = — 285.8 kJ 习题6
求下列反应在393 K的反应的rHm (393 K)
C2H5OH(g) + HCl(g) == C 2H5Cl(g) + H 2O(g) 已知： 物质 C2H5Cl(g) H2O(g) C2H5OH(g) HCl(g) f Hm (298 K) / kJ mol ? Cp, m / J K-1 mol 1 13.07 +188.5 X 10-3(T / K) 30.00 +10.71 X 10-3(T / K) 19.07 +212.7 X 10-3(T / K) 26.53 +4.62 X 10-3(T / K) —105.0 —241.84 —235.3 —92.31
习题7 已知反应 CH3COOH(I)+C 2H5OH(I)= CH 3COOC2H5(I)+H2O(I)
rH m (298.15K)=-9.20kJ.mol
-1
CH3COOH(I)的 cH m (298.15K)= -874.54kJ.mol-1 C2H5OHQ)的 cH m (298.15K)= - 1366kJ.moI-1 CO2(g)的 fH m (298.15K)= -393.51kJ.mol-1 H2O(I)的 fHm (298.15K)= -285.83kJ.moI-1 求算△ fH m (CH3COOC2H5,I,298.15K)= ?
热力学第一定律课后习题答案
一、是非题
1.
2
3.
4
5
二、选择题
1.（D）
2.（A）
3.(C) 4.(C) 5.(B) 6.(D)
7(B)
三、计算题
习题1 ［ 题解］体积功的计算公式 (1 ) W = 0
( psu=0)
W = -
psudV
(2 ) W = — psu V = — psunRT (1/p1 — 1/p2)
=—0.1 MPa x 10 mol x 8.314 J mol 1 K 1x 298.15 K x (1/0.1MPa — 1/1.0MPa) =—22.30 kJ
(3 ) W = — nRTIn( V2 / V ) = nRT In(p2 / p1) = — 57.05 kJ
［导引］由计算结果可知，虽然三个过程的初终态相同， 但不同过程中的功不相等。 这是因为
W不是状态函数，其值与过程有关。
习题2
［题解］n = 50 g / 28 g mol j = 1.79 mol 定温可逆压缩
4.21kJ
W|
B）,再由另一个过程从终态（B）回到同 nRTIn 氐=1.79 moIX8.314 ? mol ? K 1x298 Kln
P1
13.29kJ
Sa
若反抗外压力 0.1 Mpa ,
W
2
p(V
su
2
V)
2
nRT nRT P( )
PP
su
2
2
0.1 10Pa
6
1.79mol 8.314J-moI
1 1
K 298K (
0.1MPa 2MPa)
［导引］封闭系统由一个过程从始态（A）到达终态（
一个始态（A）,整个循环过程状态函数的改变量应为零；本题中，系统经历两个不同途径 组成的循环过程由始态经过终态又回到同一个始态，
功的加和不为零，说明功是过程量， 其
值与过程有关。 习题3
［题解］(1 )dV = 0, W = 0。
时需Sr彳 啪V& 5『彳—— . .. ... ..
QV = U = n Cv,m ( T2 — T i )
=10mol X 20 J K 1 mol 1x( 566 — 283 ) K = 56.6 kJ H = n Cp,m ( T2 — T1 )
=10mol X (20 + 8.314) J K 1 mol 1 X( 566 — 283) K = 80.129 kJ (2 )Q = 0, U2 = U1 = 56.6 kJ , H2 = H1 = 80.129 kJ W = U2 = 56.6 kJ
(3 )dp = 0, U3 = U1 = 56.6 kJ
QP = H = 80.1V9 kJ
W
V2 P dV — p(V2 — V1)=— nRT2 nRT| nR\2)= 23.529 kJ
［导引］热力学能U和焓H是状态函数，只要系统变化前后的始、终态一定，则不论经历何种 过程，其 U和H—定。本题中虽然始终态不明确，但理想气体的 即对理想气体只要始终态温度一定，则不同过程的 其值与过程有关，所以上述三个不同过程的 习题4
［题解］设计变化途径如下:
W和 Q分别不同。
U和H都只是温度的函数,
U和H相同。而W和Q不是状态函数，
A(g)
n = 2mol p1=5 0.663kPa T1 = 400K
A(g) n = 2mol P2= 101.325kPa T2= 350K
A(l)
U 2=？
n = 2mol P2= 101.325kPa
H2= ？
T2 = 350K
H1 = n Cp,m( T 2一 T1 ) =2 mol 30 J K - 1 mol 1
( — 50 ) K
=—3.00 kJ
H2 = n vapHm = — 2 mol 38 kJ mol 1 = — 76 kJ H = H1 + H2 = ( — 76 — 3.0 ) kJ = — 79 kJ U = U 1+ U 2= nCv,m( T2— T1 )+ H2 — ( pV ) =nCv,m( T2— T1 )+ H2+ nRT 2
2 mol (30 — 8.314)J K ? 1 mol 1 K= — 72.35 kJ
或 U = H — ( pV ) H — (— pVg,1 ) =H + n RT1 =—79 kJ + 2 =—72.35 kJ
［导引］本题的变化过程既包括 pVT变化又包括相变化，两种变化过程交织在一起，难以求出
8.314 400
10 3 kJ
( 350 — 400 ) K — 76 103J +2 mol 8.314J K 1 mol 1
350
大学物理化学1-热力学第一定律课后习题及答案
