第一章热力学第一定律
首 页
难题解析
学生自测题
学生自测答案
难题解析 [TOP]
例 1-1
某会场开会有1000人参加，若每人平均每小时向周围散发出400kJ的热量。试求：
(1) 如果以礼堂中空气和椅子等为系统，则在开会时的30分钟内系统的热力学能增加了多少？
(2) 如果以礼堂中的空气、人和其他所有的东西为系统，则其热力学能的增加又为多少？
解：(1)开会30分钟时产生的热量为：
此为恒容系统，故
根据热力学第一定律：
(2) 因为此为孤立系统，所以：
例 1-2
mol单原子理想气体在298K时，分别按下列三种方式从15.00dm3膨胀到40.00 dm3：
（1）自由膨胀；
（2）恒温可逆膨胀；
（3）恒温对抗100kPa外压下膨胀。
求上述三种过程的Q、W、ΔU和ΔH。
解：（1）自由膨胀过程，
因为理想气体的热力学能和焓都只是温度的函数，而理想气体自由膨胀过程温度不变，所以：ΔU=ΔH=f(T)＝0
（2）因为理想气体等温过程，所以：ΔU=ΔH=0
（3）同理，ΔU=ΔH=0
例 1-3
具有无摩擦活塞的绝热气缸内有5mol双原子理想气体，压力为1013.25kPa，温度为298.2K。
（1）若该气体绝热可逆膨胀至101.325kPa，计算系统所做的功。
（2）若外压从1013.25kPa骤减至101.325kPa，系统膨胀所做的功为多少？
解：（1） ，，
，
K
绝热 ，
（2）对抗恒定外压101.325kPa绝热膨胀，，
学生自测题 [TOP]
一、填空题
1、系统的性质分为__________和_____________。
2、在一个绝热箱内装有浓H2SO4和水，开始时中间用隔膜分开，然后弄破隔膜，使浓H2SO4和水混合。若以浓H2SO4和水为系统，则W_______0，Q______0，______0。
3、一理想气体反抗外压100kPa作等温膨胀，则W______0,______0 。
4、系统在等容条件下从环境中吸收热量全部用来增加系统的__________。
5、在273.15K和101.325kPa大气压力下，将1mol固态冰融化为水，则其W____0，Q_____0，
______0，______0
二、选择题
1、下列叙述中不属于状态函数特征的是
A 系统变化时，状态函数的改变值只由系统的始、终态决定
B 系统状态确定后，状态函数的值也确定
C 状态函数均有加和性
D 经循环过程，状态函数的值不变
2、某一化学反应，在恒压的条件下,放出的热量为250kJ,值应该是
A B C D 不能确定
3、理想气体向真空膨胀，其体积从V1增大到V2，则体系做功为
A W=0 B W>0 C W<0 D
4、一封闭体系，当状态从A到B发生变化时，经历两条任意的不同途径，则
A Q1=Q2，W1=W2 B Q1+W1= Q2+W2
C D Q1=－W1，Q2=－W2
5、理想气体的Cp,m与Cv,m之间的关系是
A Cp,m>Cv,m B Cp,m< Cv,m C Cp,m＝Cv,m D 两者之间无一定的关系
三、判断题
1、状态函数改变后，状态一定改变；
2、一个绝热的刚性容器一定是个孤立系统；
3、孤立系统内发生的一切变化过程，其必定为零；
4、一定量的理想气体反抗一大气压作绝热膨胀，则；
5、理想气体绝热变化过程中，，所以；
6、化学中的可逆过程就是热力学中的可逆过程。
四、问答题
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、Q、W为正？为负？或为零？
2、可逆过程有何特点？
3、如果在孤立系统中发生一个变化过程，及是否一定为零？
4、夏天为了降温，采取将室内电冰箱门打开，接通电源并紧闭门窗（设墙壁门窗均不传热）。该方法能否使室内温度下降？为什么？
5、分别判断下列各过程中的Q、W、U和H为正、为负还是为零?
(1)理想气体自由膨胀；
(2)理想气体恒温可逆膨胀；
(3)理想气体节流膨胀；
(4)理想气体绝热、反抗恒外压膨胀；
(5)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；
(6)水(101325Pa，273.15K) → 冰(101325Pa，273.15K)；
学生自测答案 [TOP]
一、填空题答案
1、强度性质，广度性质
2、＝，＝，＝
3、<，0
4、热力学能
5、>，>，>，>
二、选择题答案
1、D 2、A 3、B 4、C 5、A
三、判断题答案
1、对 2、错 3、对 4、错 5、错 6、错。
四、问答题答案
1、答：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、答：可逆过程有三个特点：(1) 系统从始态到终态，过程是以无限接近平衡状态下进行的；(2)循与过程原来途径相反方向进行，系统与环境完全恢复原来状态；(3)在可逆过程中，系统做最大功。
3、答：孤立系统的热力学能不可能变化，故一定为零。但有无焓的变化，要具体计算：，故孤立系统中只要有压力变化，就有焓变。
4、答：不能。该情况相当于一个绝热系统中作电功，电机发热只能使室温升高。
5、答：（1）因为pe=0，所以W=0；又因为Q =0，所以。
（2）因为理想气体恒温可逆膨胀，所以，，而W<0，。
（3）因为，所以 ；又因为绝热Q=0，所以W=0。
（4）因为绝热 Q = 0； W=－pe,，故 W < 0；；又因为，所以。
（5）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。
（6），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；。
