热力学第一定律

热力学第一定律

一．选择题

1. 将CuSO4水溶液置于绝热箱中，插入两个铜电极，以蓄电池为电源进行电解，可以看作封闭体系的是

(a) 绝热箱中所有物质 (b) 两个铜电极；

(c) 蓄电池和铜电极(d) CuSO4水溶液。

2.选择系统的原则是

（a）符合能量转换和守恒的规律

（b）使研究的问题得到合理的、简明的解答

（c）便于计算过程中的功和热及热力学函数的变化值

（d）便于考察环境对系统的影响

3. x为状态函数，下列表述中不正确的是

(a) d x为全微分

(b) 当状态确定，x的值确定

(c) ?x= ∫d x的积分与路经无关，只与始终态有关

(d) 当体系状态变化，x值一定变化

4. 状态函数的性质

（a）绝对值不知（b）相互独立

（c）都有偏摩尔量（d）变化值仅取决于始末态

5. 体系的状态改变了，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

6. 封闭体系从A态膨胀为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

⑴ΔU可逆> ΔU不可逆⑵∣W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)

正确的是

(a) (1)，(2) (b) (2)，(3)

(c) (3)，(4) (d) (1)，(4)

7. 当理想气体冲入一真空绝热容器后，其温度将

(a) 升高(b) 降低

(c) 不变(d) 难以确定

8. 当热力学第一定律写成d U = δQ–p d V时，它适用于

(a).理想气体的可逆过程(b). 封闭体系的任一过程

(c). 封闭体系只做体积功过程(d). 封闭体系的定压过程

9. 对于孤立体系中发生的实际过程，下列关系中不正确的是

(a) W = 0 (b) Q = 0

(c) ΔU= 0 (d) ΔH = 0

10. 关于热平衡, 下列说法中正确的是

（a）系统处于热平衡时, 系统的温度一定等于环境的温度

（b）并不是所有热力学平衡系统都必须满足热平衡的条件

（c）若系统A与B成热平衡, B与C成热平衡, 则A与C直接接触时也一定成热平衡

（d）在等温过程中系统始终处于热平衡

11. 理想气体自由膨胀过程中

(a). W = 0，Q＞0，?U＞0，?H=0 (b). W＞0，Q=0，?U＞0，?H＞0

(c). W＜0，Q＞0，?U=0，?H=0(d). W = 0，Q=0，?U=0，?H=0

12. 在体系温度恒定的变化过程中，体系与环境之间

（a）一定产生热交换（b）一定不产生热交换

（c）不一定产生热交换（d）温度恒定与热交换无关

13. 对热力学可逆过程，下列说法中正确的是

(a) 过程进行的速度无限慢 (b) 没有功的损失

(c) 系统和环境可同时复原 (d) 不需环境做功

14. 指出下列过程中的可逆过程

(a) 摩擦生热

(b) 室温、标准压力下一杯水蒸发为同温同压下的汽

(c) 373K，标准压力下一杯水蒸发为汽

(d) 手电筒中干电池放电使灯泡发亮

15. 1mol理想气体经历可逆绝热过程，功的计算式有下列几种，其中哪一个是错误的

（a） C v(T1- T2)（b）C p(T2-T1)

（c）(P1V1- P2V2)/(r-1) （d）R(T1-T2)/(r-1)

16. 对于功, 下面的说法中不正确的是

（a）在系统对环境做功或环境对系统做功时, 环境中一定会留下某种痕迹

（b）功的量值与系统的始末态有关

（c）无论做什么功都伴随着系统中某种物质微粒的定向运动

（d）广义功=广义力×广义位移。系统做功时，“广义力”是指环境施予系统的力；环境做功时，“广义力”是指系统施予环境的力

17. 关于热和功, 下面的说法中, 不正确的是

（a）功和热只出现于系统状态变化的过程中, 只存在于系统和环境间的界面上

（b）只有在封闭系统发生的过程中, 功和热才有明确的意义

（c）功和热不是能量, 而是能量传递的两种形式, 可称之为被交换的能量

（d）在封闭系统中发生的过程中, 如果内能不变, 则功和热对系统的影响必互相抵消

18. 一定量的理想气体，经如图所示的循环过程，A→B为等温过程，B→C等压过程，C→A为绝热过程，那么曲边梯形ACca 的面积表示的功等于

(a) B→C的内能变化；(b) A→B的内能变化；

(c) C→A的内能变化；(d) C→B的内能变化。

19. 下述说法哪一个正确?

(a) 热是体系中微观粒子平均平动能的量度

(b) 温度是体系所储存热量的量度

(c) 温度是体系中微观粒子平均能量的量度

(d) 温度是体系中微观粒子平均平动能的量度

20.下面陈述中，正确的是

(a) 虽然Q和W是过程量，但由于Q V =ΔU，Q p=ΔH，而U和H是状态函数，所以Q V和Q p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) 封闭体系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，反过来体系与环境间发生热量传递后, 必然要引起体系温度变化

21. 热力学第一定律ΔU=Q+W只适用于

（a）单纯状态变化（b）相变化

（b）化学变化（d）封闭物系的任何变化

22.在绝热钢弹中, 发生一个放热的分子数增加的化学反应, 则

(a) Q > 0, W > 0, ?U > 0

(b ) Q = 0, W = 0, ? U > 0 (c) Q = 0, W = 0, ? U = 0 (d ) Q < 0, W > 0, ? U < 0

23.如图，在绝热盛水容器中，浸入电阻丝，通电一段时间，通电后水及电阻丝的温度均略有升高，今以电阻丝为体系有：

（a ） W =0， Q <0， ?U <0 （b ）. W ＞0， Q <0， ?U >0 （c ） W <0， Q <0， ?U >0 （d ）. W <0， Q =0， ?U >0 24. 下面的说法中不符合热力学第一定律的是

（a ）在孤立系统内发生的任何过程中，系统的内能不变 （b ）在任何等温过程中系统的内能不变 （c ）在任一循环过程中，W=-Q

（d ）在理想气体自由膨胀过程中，Q=?U=0 25.下述哪一种说法错误?

(a) 焓是定义的一种具有能量量纲的热力学量

(b) 只有在某些特定条件下,焓变ΔH 才与体系吸热相等 (c) 焓是状态函数

(d) 焓是体系能与环境能进行热交换的能量

26.“封闭体系恒压过程中体系吸收的热量Q p 等于其焓的增量ΔH ”，这种说法 (a) 正确

(b) 需增加无非体积功的条件 (c) 需加可逆过程的条件

(d) 需加可逆过程与无非体积功的条件

27.某气体在恒压升温和恒容升温过程中（无非体积功）所吸收的热量相同，试比较恒压过程体系升高的温度d T p 与恒容过程体系升高的温度d T V 的大小。

(a) d T p > d T V (b) d T p = d T V (c) d T p < d T V (d) d T p d T V 28. 涉及焓的下列说法中正确的是

（a ） 单质的焓值均等于零 （b ） 在等温过程中焓变为零 （c ） 在绝热可逆过程中焓变为零

（d ） 化学反应中系统的焓变不一定大于内能变化 29. dU=C v dT 及dU m =C v,m dT 适用的条件完整地说应当是

（a ）等容过程

（b ）无化学反应和相变的等容过程 （c ）组成不变的均相系统的等容过程

（d ）无化学反应和相变化且不做非体积功的任何等容过程及无反应和相变而且系统内能只与温度有关的非等容过程 30. 当某化学反应Δr C p,m ＜0，则该过程的()r m

H T ?$

随温度升高而

（a ） 下降 （b ） 升高 （c ） 不变 （d ） 无规律 31. 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 = 0 32. 对于理想气体，下列关系中哪个是不正确的：

(a ) 0 (b )

p T

U U T V ??????

=

= ? ???????

(c ) 0 (d ) 0

T T

H U p p ????

??=

= ? ?

?????? 33.若一气体的方程为pV m =RT +αp (α>0常数)，则

(a)

(

)T U V

??=0 (b)

(

)V U

p

??=0 (c)

(

)V U T ??=0 (d) ()p U

T

??=0 34. 非理想气体进行绝热自由膨胀时，下述答案中哪一个错误

（a ）Q = 0 （b ）W = 0 （c ）?U = 0 （d ）?H = 0

35. 下列关系式中哪个不需要理想气体的假设？ (a) C p - C V = nR (b) (dln p )/d T =ΔH /RT 2

(c) 对恒压过程，ΔH =ΔU + p ΔV (d) 对绝热可逆过程，pV γ= 常数。 36. 实际气体经绝热自由膨胀后，体系的温度将 (a) 不变 (b) 增大 (c) 减少 (d) 不能确定

37. 一定量的理想气体从同一初态分别经历等温可逆膨胀、绝热可逆膨胀到具有相同压力的终态，终态体积分别为V 1,V 2，则 (a) V 1> V 2 (b) V 1< V 2 (c) V 1= V 2 (d) 无法确定

38. 在一定T ，p 下，汽化焓Δvap H ，熔化焓Δfus H 和升华焓Δsub H 的关系为 (A) Δsub H ＞Δvap H (B) Δsub H ＞Δfus H (c) Δsub H =Δvap H +Δfus H (D) Δvap H ＞Δsub H 上述各式中，哪一个错误?

39. 当以5 mol H 2气与4 mol Cl 2气混合，最后生成2 mol HCl 气。根据反应方程式H 2(g) + Cl 2(g)??→2HCl(g)，则反应进度

ξ应是：

(a) 1 mol (b) 2 mol (c) 4 mol (d) 5 mol

40. 化学反应在只做体积功的等温等压条件下，若从反应物开始进行反应，则此反应

(a ) 是热力学可逆过程 (b) 是热力学不可逆过程 (c) 是否可逆不能确定 (d) 是不能进行的过程

41. p 下，C(石墨) + 02(g) ＝ C02(g)的反应热为Δr H m 下列说法中错误的是

（a ）Δr H m 就是C02(g)的生成焓Δf H m

（b ）Δr H m 是C(石墨)的燃烧焓 （c ） Δr H m =Δr U m

（d ）Δr H m >Δr U m

42. 关于基尔霍夫定律适用的条件，确切地说是

（a ） 等容条件下的化学反应过程 （b ） 等压条件下的化学反应过程

（c ） 等压或等容且不做非体积功的化学反应过程

（d ） 纯物质在不同温度下的可逆相变过程和等压反应过程 43. 某物质B 的标准摩尔燃烧焓为-1(298.15K)200kJ mol c m H ?=-

，则该物质B 在298.15K 时燃烧反应的标准

摩尔焓变r m H ?

为

（a ）–200-1

kJ mol （b ）0-1

kJ mol （c ）200-1

kJ mol （d ）40-1

kJ mol 44. 关于节流膨胀, 下列说法正确的是

（a ） 节流膨胀是绝热可逆过程 （b ） 节流膨胀中系统的内能将改变 （c ） 节流膨胀中系统的焓值改变

（d ） 节流过程中多孔塞两边的压力不断变化 45. 实际气体经节流膨胀后，下述哪一组结论是正确的

（a ）Q < 0, ?H = 0, ?p < 0 （b ）Q = 0, ?H = 0, ?T < 0 （c ）Q = 0, ?H < 0, ?p < 0 （d ）Q = 0, ?H = 0, ?p < 0 46. 1摩尔理想气体经过节流膨胀过程后

（a ）

0=?S （b ） 0A ?= （c ）

0=?G （d ） ΔU ＝0

二．计算题

1. 在一绝热、且其中冷却盘管的装置中，一边是温度为T 1的水，另一边是温度为T 1的浓硫酸，中间以薄膜分开。现将薄膜捅破，两边的温度均由T 1升到T 2，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，且从

冷却盘管中通入冷却水使浓硫酸和水的温度仍为T 1，仍以原来的水和浓硫酸为体系，问U 是正、负，还是零。

2. 27℃时，5mol NH 3由5dm 3

恒温可逆膨胀至50dm 3

，试计算体积功。假设服从范德华方程。已知NH 3的a=0.423Pa.m 6.mol -2，

b=0.0371×10-3m 3.

3. 单原子理想气体的内能为 (3/2)nRT + C (C 为常数)，请由此导出理想气体的 (?U/?V)T 和 (?H/?V)T 。

4. 某理想气体的C V , m /J·K -1·mol -1=2

5.52+8.2×10-3(T /K)，问 (1) C p , m 和T 的函数关系是什么？

(2) 一定量的此气体在300 K 下，由p 1=1. 01325×103 kPa ，V 1=1dm 3膨胀到p 2=101.325 kPa ，V 2=10 dm 3时，此过程的ΔU ，ΔH 是多少？

(3) 第 (2) 中的态变能否用绝热过程来实现？ 5. 化肥厂造气工段中同时进行两个反应 (设压力恒定)

(1) C(s)+(1/2)O 2(g)=CO(g) Δr H m,1$

=-110.5 kJ·mol -1

(2) C(s)+H 2O(g)=CO(g)+H 2(g) Δr H m,2$

= 131.3 kJ·mol -1

为使造气炉温保持恒定，问空气和水蒸气通入的体积比应是多少? (设造气过程中有10% 的热量散失；设空气中N 2和O 2体积比为80:20 )

6. 若知甲烷的标准摩尔燃烧焓为-8.90×105 J/mol ，氢的标准摩尔燃烧焓为-2.86×105 J/mol ，碳的标准摩尔燃烧焓为-3.93×105 J/mol ，试求甲烷的标准摩尔生成焓为多少。

7. 乙醇C 2H 5OH(l )的燃烧反应为 25222C H OH(l)+3O (g)2CO (g)+3H O(l)

已知298K 时，C 2H 5OH 的标准燃烧焓-125(C H OH, l, 298K)1366.91 kJ mol c m H ?=-?

，试计算C 2H 5

OH 的标准生成

焓25(C H OH, l, 298K)f

m H ?

，已知

-12(CO , g, 298K)393.51 kJ mol f m H ?=-? -12(H O, l, 298K)285.85 kJ mol f m H ?=-?

8. 分别计算下列三个过程中，2mol 理想气体膨胀所作的功。已知气体始态体积为25L ，终态体积为100L ，始态和终态的温度均为100°Ｃ。 (1) 向真空自由膨胀；(2) 在外压恒定为气体终态的压力下膨胀；(3) 恒温可逆膨胀。

9. (1) 将100℃和101 325 Pa 的 1g 水在恒外压 (0.5×101 325 Pa) 下恒温汽化为水蒸气，然后将此水蒸气慢慢加压(近似看作可逆地)变为 100℃ 和 101 325 Pa 的水蒸气。求此过程的Q , W 和该体系的ΔU , ΔH 。(100℃，101325Pa 下水的汽化热为2259.4 J·g -1) 。

(2) 将100℃和101 325 Pa 的1g 水突然放到100℃的恒温真空箱中，液态水很快蒸发为水蒸气并充满整个真空箱，测得其压力为101 325 Pa 。求此过程的Q ,，W 和体系的ΔU , ΔH 。(水蒸气可视为理想气体)。

10. 25℃时，活塞桶中放有100 g N 2，当外压为3039.75 kPa 时处于平衡，若压力骤减到1013.25 kPa,气体绝热膨胀，试计算终态体系的T , ΔU , ΔH 。假定N 2是理想气体，且C V ,m (N 2)=20.71 J ·K -1·mol -1。 11. 计算反应

2221

H (g) + O (g) = H O(g)

2

在800K 下的标准反应热效应(800)r m H K ?

。已知水蒸汽的标准生成焓

-1

2(H O, g, 298 K)241.83 kJ mol f m H ?=-

，且知2

H (g)、2O (g)及

2H O(g)

的恒压摩尔热容分别为

-1-128.8, 29.4, 33.6 J mol K 。

12. 在101325 Pa 下，把极小的一块冰投到100 g -5℃的过冷水中，结果有一定数量的水凝结为冰，而温度变为0℃。由于过程进行得很快，所以可看作是绝热的。已知冰的熔化焓为333.5J.g -1

H ，在-5～0℃之间水的比热容为4.230J.K -1

。 (1) 试确定系统的初、终状态，并求过程的?H 。(2) 求析出的冰的数量。

13. 气体氦自0℃，5×105Pa ，10dm 3的始态，经过一绝热可逆过程膨胀至105 Pa ，试计算终态的温度为若干？此过程的Q ，W ，ΔU ，ΔH 为若干？（假设He 为理想气体）

14. 100kPa 下冰(H 2O ，s)的熔点为0℃.在此条件下冰的摩尔熔化焓-16.012 kJ mol fus

m H ?=?。已知在-10～0℃范围内过冷水

(H 2O ，l)和冰的摩尔定压热容分别为-1-1,2(H O, l)76.28 J mol K p m

C =?? 和-1-1,2(H O, s)37.20 J mol K p m

C

=??。求在常压及

-10℃下过冷水结冰的摩尔凝固焓。

15. 蒸气锅炉中连续不断地注入20℃的水，将其加热并蒸发成180℃，饱和蒸气压为1.003MPa 的水蒸气。求每生产1kg 水蒸气所需要的热量。已知：水(H 2O ，l)在100℃的摩尔蒸发焓

-140.668 kJ mol vap m H ?=?，水的平均摩尔定压热容

-1-1

,75.32 J mol K

p m =??

，水蒸气(H 2O ，g)的摩尔定压热容与温度的函数关系为362,29.1614.4910 2.00210p m C T T --=+?-?。

16. 有100g 氮气，温度为0℃，压力为101kPa,分别进行下列过程：(1) 等容加热到p =1.5×101kPa 。(2) 等压膨胀至体积等于原来的二倍。(3) 等温可逆膨胀至体积等于原来的二倍。(4) 绝热反抗恒外压膨胀至体积等于原来的二倍。求各过程的Q 、W 、ΔU 及ΔH 。