热力学定律习题(修改版)

1第二章热力学第一定律习题一、选择题1.对于理想气体的内能有下述四种理解：其中正确的是：()(1)状态一定，内能也一定(2)对应于某一状态的内能是可以直接测定的(3)对应于某一状态，内能只有一个数值，不可能有两个或两个以上的数值(4)状态改变时，内能一定跟着改变(A)(1),(2)(B)(3),(4)(C)(2),(4)(D)(1),(3)2.下面陈述中，正确的是：()(A)虽然Q和W是过程量，但由于QV=ΔU，Qp=ΔH，而U和H是状态函数，所以QV和Qp是状态函数(B)热量是由于温度差而传递的能量，它总是倾向于从含热量较多的高温物体流向含热量较少的低温物体(C)封闭系统与环境之间交换能量的形式非功即热(D)两物体之间只有存在温差，才可传递能量，反过来系统与环境间发生热量传递后,必然要引起体系温度变化3.物质的量为n的纯理想气体，若该气体的哪一组物理量确定之后，其它状态函数方有定值。(A)p(B)V(C)T,U(D)T,p4.如图，在绝热盛水容器中，浸有电阻丝，通以电流一段时间，如以电阻丝为系统,则上述过程的Q、W和系统的ΔU值的符号为：()(A)W=0,Q0,ΔU0(B)W0,Q0,ΔU0(C)W=0,Q0,ΔU0(D)W0,Q=0,ΔU05.下述说法哪一个正确?()(A)热是系统中微观粒子平均平动能的量度(B)温度是系统所储存热量的量度(C)温度是系统中微观粒子平均能量的量度(D)温度是系统中微观粒子平均平动能的量度6.有一高压钢筒，打开活塞后气体喷出筒外，当筒内压力与筒外压力相等时关闭活塞，此时筒内温度将：()(A)不变(B)升高(C)降低(D)无法判定7.有一容器四壁导热，上部有一可移动的活塞，在该容器中同时放入锌块和盐酸，发生化学反应后活塞将上移一定距离，若以锌和盐酸为体系则:()(A)Q0,W=0,ΔrU0(B)Q=0,W0,ΔrU0(C)Q0,W0,ΔrU=0(D)Q0,W0,ΔrU08.1mol373K，p下的水经下列两个不同过程变成373K，p下的水气，(1)等温等压可逆蒸发(2)真空蒸发，这两个过程中功和热的关系为：()(A)W1W2Q1Q2(B)W1W2Q1Q2(C)W1=W2Q1=Q2(D)W1W2Q1Q29.有一真空绝热瓶子，通过阀门和大气隔离，当阀门打开时，大气(视为理想气体)进入瓶内，此时瓶内气体的温度将：()(A)升高(B)降低(C)不变(D)不定10.对于孤立系统中发生的实际过程，下列关系中不正确的是：()(A)W=0(B)Q=0(C)ΔU=0(D)ΔH=011.理想气体在恒定外压p下,从10dm3膨胀到16dm3,同时吸热126J。计算此气体的ΔU。(A)-284J(B)842J(C)-482J(D)482J12.恒压下,无相变的单组分封闭系统的焓值随温度的升高而:()(A)增加(B)减少(C)不变(D)不一定213.下述哪一种说法正确?()因为ΔHp=Qp,所以：(A)恒压过程中,焓不再是状态函数(B)恒压过程中,系统与环境无功的交换(C)恒压过程中,焓变不能量度系统对外所做的功(D)恒压过程中,ΔU不一定为零14.将某理想气体从温度T1加热到T2。若此变化为非恒压过程,则其焓变ΔH应为何值?(A)ΔH=0(B)ΔH=Cp(T2-T1)(C)ΔH不存在(D)ΔH等于其它值15.始态完全相同(p1,V1,T1)的一个理想气体体系和另一个范德华气体系统,分别进行绝热恒外压(p0)膨胀。当膨胀相同体积之后,()(A)范德华气体的内能减少量比理想气体多(B)范德华气体的终态温度比理想气体低(C)范德华气体所做的功比理想气体少(D)范德华气体的焓变与理想气体的焓变相等上述哪一种说法正确?16.下列宏观过程：(1)p,273K下冰融化为水(2)电流通过金属发热(3)往车胎内打气(4)水在101325Pa,373K下蒸发可看作可逆过程的是：(A)(1),(4)(B)(2),(3)(C)(1),(3)(D)(2),(4)17.封闭系统从A态变为B态，可以沿两条等温途径：甲）可逆途径；乙）不可逆途径，则下列关系式：正确的是：()⑴ΔU可逆ΔU不可逆⑵W可逆W不可逆⑶Q可逆Q不可逆⑷(Q可逆-W可逆)(Q不可逆-W不可逆)(A)(1),(2)(B)(2),(3)(C)(3),(4)(D)(1),(4)18.对于一定量的理想气体，下列过程可能发生的是：()(1)对外作功，同时放热(2)体积不变，而温度上升，并且是绝热过程，无非体积功(3)恒压下绝热膨胀(4)恒温下绝热膨胀(A)(1),(4)(B)(2),(3)(C)(3),(4)(D)(1),(2)19.对于理想气体，下述结论中正确的是：()(A)(H/T)V=0(H/V)T=0(B)(H/T)p=0(H/p)T=0(C)(H/T)p=0(H/V)T=0(D)(H/V)T=0(H/p)T=020.在100℃和25℃之间工作的热机，其最大效率为：()(A)100%(B)75%(C)25%(D)20%21.下述哪一种说法正确?()(A)理想气体的焦耳-汤姆孙系数不一定为零(B)非理想气体的焦耳-汤姆孙系数一定不为零(C)理想气体不能用作电冰箱的工作介质(D)使非理想气体的焦耳-汤姆孙系数为零的p,T值只有一组22.实际气体绝热恒外压膨胀时,其温度将()(A)升高(B)降低(C)不变(D)不确定23.某绝热封闭系统在接受了环境所做的功之后,其温度:()(A)一定升高(B)一定降低(C)一定不变(D)不一定改变24.系统的状态改变了,其内能值:()(A)必定改变(B)必定不变(C)不一定改变(D)状态与内能无关25.下述哪一种说法正确?完成同一过程()(A)经任意可逆途经所做功一定比经任意不可逆途经做功多(B)经不同的可逆途经所做的功都一样多(C)经不同的不可逆途经所做的功都一样多(D)经任意可逆途经所做功不一定比经任意不可逆途经做功多26.凡是在孤立系统中进行的变化，其ΔU和ΔH的值一定是：()3(A)ΔU0,ΔH0(B)ΔU=0,ΔH=0(C)ΔU0,ΔH0(D)ΔU=0,ΔH大于、小于或等于零不确定27.下面叙述中不正确的是：()(A)对于理想气体，Cp,m与CV,m之差一定是R(B)对于实际气体，若吸收相同的热量，则系统在恒容过程中的温度升高值一定大于恒压过程(C)对于实际气体，若吸收相同的热量，则系统在恒容过程中的内能改变一定小于恒压过程(D)对于单原子晶体，当温度足够高时，CV,m约为3R28.某化学反应在恒压、绝热和只作体积功的条件下进行，系统的温度由T1升高到T2,则此过程的焓变ΔH：()(A)小于零(B)等于零(C)大于零(D)不能确定29.当以5molH2气与4molCl2气混合，最后生成2molHCl气。若以下式为基本单元，则反应进度ξ应是：H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)()(A)1mol(B)2mol(C)4mol(D)5mol30.石墨(C)和金刚石(C)在25℃,101325Pa下的标准燃烧焓分别为-393.4kJ·mol-1和-395.3kJ·mol-1，则金刚石的标准生成焓ΔfHm$(金刚石,298K)为：()(A)-393.4kJ·mol-1(B)-395.3kJ·mol-1(C)-1.9kJ·mol-1(D)1.9kJ·mol-132.若一气体的方程为pVm=RT+p(0常数),则:()(A)()TUV=0(B)()VUp=0(C)()VUT=0(D)()pUT=031.下图为某气体的p-V图。图中A→B为恒温可逆变化,A→C为绝热可逆变化,A→D为多方不可逆变化。B,C,D态的体积相等。问下述各关系中哪一个错误?(A)TBTC(B)TCTD(C)TBTD(D)TDTCDCDADAAAADCACDDABADBCBDCDDCBADAB二、填空题1.10mol单原子理想气体,在恒外压0.987p下由400K,2p等温膨胀至0.987p,物体对环境作功16.85kJ。2.5mol单原子理想气体的(H/T)V=103.9J·K-13.某气体在等温可逆膨胀过程中，服从状态方程pVm=RT+Bp+Cp2，其可逆功的表示式为。[答]21mdVVWpV=-RTln(p2/p1)+(c/2)(2221pp)4.如图。两条等温线的温度分别为Ta，Tb。1mol理想气体经过路径1231的WI与经过路径4564的WII大小关系是WI=WII。5.某理想气体，等温(25℃)可逆地从1.5dm3膨胀到10dm3时，吸热9414.5J，则此气体的物质的量为2摩尔。6.从统计热力学观点看，功的微观本质是_________________________________。4热的微观本质是_________________________________。7.氢气可看作理想气体，设H2为刚性分子，电子处于基态，其CV,m=__5/2R__，Cp,m=___7/2R__，以气体常数R表示。8.在一绝热刚性容器中进行某一化学反应，该系统的内能变化为_0__，焓变化为____p2V2-p1V1__。9.已知反应2H2(g)+O2(g)2H2O(l)在298K时恒容反应热QV=-564kJ·mol-1，则H2(g)在298K时标准摩尔燃烧焓ΔcHm$=____285.7___kJ·mol-1。三、计算题1.将两种不同气体分别装在同一气缸的两个气室内。两气室之间有隔板隔开。左气室中气体的状态为：V1=2m3，T1=273K，p1=101.3kPa；右气室中气体的状态为：V2=3m3，T2=303K，p2=3×101.3kPa。现将隔板抽掉，使两气体混合。若以整个气缸中的气体为系统的话，则此过程中做功W为多少?传热Q为多少?内能改变量ΔU为多少?(整个气缸是绝热的)2.(1)体积功的积分表达式应如何准确表达?[答]⑴WV=21dVVpV外(2)什么条件下可写成WV=21dVVpV？⑵可逆变化途径中3.二氧化碳的标准摩尔生成焓与温度的函数关系如下：ΔfHm$(T)={-391120-2.523T/K-2.824×10-4(T/K)2-4.188×105(T/K)-1}J·mol-1试求该反应的ΔCp与温度的函数关系[答],mfm(/)ppCHT$={-2.523-5.648×10-4(T/K)+4.188×105(T/K)-2}J·K-1·mol-14.已知氢的Cp,m={29.07-0.836×10-3(T/K)+20.1×10-7(T/K)2}J·K-1·mol-1，(1)求恒压下1mol氢的温度从300K上升到1000K时需要多少热量？(2)若在恒容下需要多少热量？(3)求在这个温度范围内氢的平均恒压摩尔热容。[答](1)21,mdTppTQHCT=20620J·mol-1(2)QV=ΔU=ΔH-RΔT=14800J·mol-1(3)Cp,m=ΔH/(T2-T1)=29.45J·K-1·mol-15.设一礼堂容积为10000m3,室温为10℃,压力为p。今欲将温度升至20℃,需供给多少热量(空气平均摩尔质量29g·mol-1,Cp,m=29.3J·K-1·mol-1)。21Tp,mT(/)dlnQpVRCT=1.24×105kJ6.在一绝热保温瓶中，将100g0°C的冰和100g50°C的水混合在一起，最后平衡时温度为多少？其中有多少克水？（冰的熔化热ΔfusHm$=333.46J·g-1，水的平均比热Cp=4.184J·K-1·g-1。）[答]设平衡时温度为T，有x克冰变为水100g0°C冰溶化成水需Q1=33346J；100g50°C水变为0°C水需Q2=-20902J由于Q1Q2，最后温度只能是0°C（冰水混合物）x33346100504184..得x=62.736故最后水的质量为(100+62.736)g=162.736g7.1mol单原