熱力學第一定律習題

1、第二章熱力學第一定律選擇題1 .熱力學第一定律AU=Q+W只適用于(A)單純狀態變化(B)相變化(C)化學變化(D)封閉物系的任何變化答案：D2關于熱和功,下面的說法中,不正確的選項是(A)功和熱只出現于系統狀態變化的過程中,只存在于系統和環境間的界面上(B)只有在封閉系統發生的過程中,功和熱才有明確的意義(C)功和熱不是能量,而是能量傳遞的兩種形式,可稱之為被交換的能量(D)在封閉系統中發生的過程中,如果內能不變,那么功和熱對系統的影響必互相抵消答案：B3關于焓的性質,以下說法中正確的選項是(A)焓是系統內含的熱能,所以常稱它為熱焓(B)焓是能量,它遵守熱力學第一定律(C)系統的焓值等于內能

2、加體積功(D)焓的增量只與系統的始末態有關答案：D.因始是狀態函數.4涉及焓的以下說法中正確的選項是(A)單質的焓值均等于零(B)在等溫過程中焓變為零(C)在絕熱可逆過程中焓變為零(D)化學反響中系統的焓變不一定大于內能變化答案：D.由于烙變AH=AU+A(pV),可以看出假設A(pV)V0那么AHvAU5以下哪個封閉體系的內能和焓僅是溫度的函數(A)理想溶液(B)稀溶液(C)所有氣體(D)理想氣體答案：D6與物質的生成熱有關的以下表述中不正確的選項是(A)標準狀態下單質的生成熱都規定為零(B)化合物的生成熱一定不為零(C)很多物質的生成熱都不能用實驗直接測量(D)通常所使用的物質的標準生成熱

3、數據實際上都是相對值答案：A.按規定,標準態下最穩定單質的生成熱為零.7.dU=CvdT及dUm=Cv,mdTg用的條件完整地說應當是(A)等容過程(B)無化學反響和相變的等容過程(C)組成不變的均相系統的等容過程(D)無化學反響和相變且不做非體積功的任何等容過程及無反響和相變而且系統內能只與溫度有關的非等容過程答案：D8以下過程中,系統內能變化不為零的是(A)不可逆循環過程(B)可逆循環過程(C)兩種理想氣體的混合過程(D)純液體的真空蒸發過程答案：Db因液體分子與氣體分子之間的相互作用力是不同的故內能不同.另外,向真空蒸發是不做功的,W=0,故由熱力學第一定律AU=Q+W(導AU=Q蒸發過

4、程需吸熱Q0,故AU0.9第一類永動機不能制造成功的原因是(A)能量不能創造也不能消滅(B)實際過程中功的損失無法防止(C)能量傳遞的形式只有熱和功(D)熱不能全部轉換成功答案：A10 .蓋斯定律包含了兩個重要問題,即(A)熱力學第一定律和熱力學第三定律(B)熱力學第一定律及熱的根本性質(C)熱力學第三定律及熱的根本性質(D)熱力學第一定律及狀態函數的根本特征答案：D11 .當某化學反響ArCp,m0,那么該過程的rH；(T)隨溫度升高而(A)下降(B)升高(C)不變(D)無規律答案：A.根據Kirchhoff公式drH：(T)/dTrCp,m可以看出.12在下面涉及蓋斯定律的表述中,不正確的

5、選項是(A)對在等溫等壓且不做非體積功的條件下,發生的各個化學反響過程和相變過程,可使用蓋斯定律(B)對在等溫等容且不做功的條件下,發生的各個化學反響過程,可使用蓋斯定律(C)同一物質在蓋斯定律涉及的幾個反響中都出現時,只要無溶解等現象,相態不同也可加減(D)利用蓋斯定律求某個反響的熱效應時可引入一些別的反響,設想一些中間步驟,無論實際反響是否按這些中間步驟進行都可以答案：C13下面的說法符合熱力學第一定律的是(A) 在一完全絕熱且邊界為剛性的密閉容器中發生化學反響時,其內能一定變化(B) 在無功過程中,內能變化等于過程熱,這說明內能增量不一定與熱力學過程無關(C) 封閉系統在指定的兩個平衡態

6、之間經歷絕熱變化時,系統所做的功與途徑無關(D) 氣體在絕熱膨脹或絕熱壓縮過程中,其內能的變化值與過程完成的方式無關(E)Q因絕熱時AU=Q+W=W(A)中無熱交換、無體積功故AU=Q+W=0.(B)在無功過程中AU=Q說明始末態相同熱有定值,并不說明內能的變化與過程有關.(D)中假設氣體絕熱可逆膨脹與絕熱不可逆膨脹所做的功顯然是不同的,故AU亦是不同的.這與內能為狀態函數的性質并不矛盾,因從同一始態出發,經絕熱可逆膨脹與絕熱不可逆膨脹不可能到達同一終態.14關于熱平衡,以下說法中正確的選項是(A)系統處于熱平衡時,系統的溫度一定等于環境的溫度(B)并不是所有熱力學平衡系統都必須滿足熱平衡的條

7、件(C)假設系統A與B成熱平衡,B與C成熱平衡,那么A與C直接接觸時也一定成熱平衡(D)在等溫過程中系統始終處于熱平衡答案：Q(A)中系統處于熱平衡時,假設為絕熱系統那么系統的溫度與環境無關,故不一定等于環境溫度.(D)等溫過程中,系統不一定處于熱平衡中.例如,A的溫度大于B,A向B傳熱,而B向外散熱.假設傳入B的熱與從B散去的熱相等,那么B的溫度不變,為一等溫過程,但A與B之間卻并沒有到達熱平衡.15對于功,下面的說法中不正確的選項是(A)在系統對環境做功或環境對系統做功時,環境中一定會留下某種痕跡(B)功的量值與系統的始末態有關(C)無論做什么功都伴隨著系統中某種物質微粒的定向運動(D)廣

8、義功=廣義力X廣義位移.系統做功時,“廣義力是指環境施予系統的力；環境做功時,“廣義力是指系統施予環境的力答案：D=由于無論系統對環境做功或環境對系統做功廣義力均指環境施予系統的力.熱力學中做功的多少是用環境做功水平的變化來衡量的.例如,系統膨脹那么系統對抗環境壓力做功,環境的做功水平增加；假設系統壓縮,那么環境的做功水平減少.因此,無論膨脹或壓縮均使用環境的壓力計算體積功,即使用相同的公式：Wp(外)dv.16關于節流膨脹,以下說法正確的選項是(A)節流膨脹是絕熱可逆過程(B)節流膨脹中系統的內能變化(C)節流膨脹中系統的焓值改變(D)節流過程中多孔塞兩邊的壓力不斷變化答案：B17在一個循環

9、過程中,物系經歷了i步變化,那么(A)匯Qi=0(B)EQi-EWi=0(C)匯Wi=0(D)EQi+EWi=0答案：D.由于AU=EQi+EWi,循環過程AU=0.18與物質的燃燒熱有關的以下表述中不正確的選項是(A)可燃性物質的燃燒熱都不為零(B)物質的燃燒熱都可測定,所以物質的標準摩爾燃燒焓不是相對值(C)同一可燃性物質處于不同狀態時,其燃燒熱不同(D)同一可燃性物質處于不同溫度下,其燃燒熱之值不同答案：B.19關于基爾霍夫定律適用的條件,確切地說是(A)等容條件下的化學反響過程(B)等壓條件下的化學反響過程(C)等壓或等容且不做非體積功的化學反響過程(D)純物質在不同溫度下的可逆相變過

10、程和等壓反響過程答案：C20關于熱力學可逆過程,下面的說法中不正確的選項是(A)可逆過程不一定是循環過程(B)在等溫可逆過程中,系統做功時,系統損失的能量最小(C)在等溫可逆過程中,環境做功時,系統得到的功最小(D)可逆過程中的任何一個中間態都可從正逆兩個方向到達答案：Bo因可逆過程系統做最大功,故系統損失的能量最大.21.理想氣體自由膨脹與范德華氣體絕熱自由膨脹的區別在于范德華氣體經絕熱自由膨脹后(A)AHW0(B)W=0(C)AUw0(D)Q=0答案：Ao上述兩過程因絕熱和不做功故W與Q均為零.于是AU亦均為零.理想氣體自由膨脹的始未變,但范德華氣體絕熱自由膨脹的始卻不等于零.由于真實氣體

11、的焰不僅是溫度的函數也是壓力或體積的函數.(22)如圖,在絕熱盛水容器中,浸入電阻絲,通電一段時間,通電后水及電阻絲的溫度均略有升高,今以電阻絲為體系有：(A)W=0,Q0,U0(B).W0,Q0(C)W0,Q0(D).W0答案：Bo電阻絲得到電功,故W0;電功全部轉化為熱并局部傳給水,故絲仍有局部熱沒有傳給水,故U0o(23)如圖,用隔板將剛性絕熱壁容器分成兩半,兩邊充入壓力不等的空氣氣體),p右p左,將隔板抽去后：Q0;電阻(視為理想空氣空氣P在P右(A)Q=0,W=0,U=0(B)Q=0,W0(C).Q0,W0(D)U=0,Q=W0答案：Ao因系統為恒容絕熱,Q=W0,故U=0.(24)

12、對于理想氣體,以下關系中哪個是不正確的：(A)(B)HU(C)0(D)pTp答案：Ao理想氣體的內能只是溫度的函數.(25)但凡在孤立體系中進行的變化,其(A)U0,H0(B)U=0,0TU和H的值一定是H=0(C)U0,H0,H=0,p0(B)Q=0,H0(C)Q=0,H=0,p0(D)Q0,H=0,p0答案：Co節流膨脹過程恒焰絕熱且壓力降低.(27)如圖,表達不正確的選項是:口mdHs0/1molHQ(A)曲線上任一點均表示對應濃度時積分溶解熱大小(B)H表示無限稀釋積分溶解熱(C)H2表布兩濃度m和nt之間的積分稀釋熱(D)曲線上任一點的斜率均表示對應濃度時HCl的微分溶解熱答案：D(

13、28)H=Q此式適用于哪一個過程：(A)理想氣體從101325Pa對抗恒定的10132.5Pa膨脹到10132.5Pa(B)在0C、101325Pa下,冰融化成水(C)電解CuSO的水溶液(D)氣體從(298K,101325Pa)可逆變化到(373K,10132.5Pa)答案：BoH=Q成立的條件是恒壓、W=0.(29)一定量的理想氣體,從同一初態分別經歷等溫可逆膨脹、絕熱可逆膨脹到具有相同壓力的終態,終態體積分別為V、V.(A)V%(D)無法確定答案：C(因絕熱過程無法從環境吸熱,那么同樣溫度下壓力較低,體積較小.)(30)某化學反響在恒壓、絕熱和只作體積功的條件下進行,體系溫度由T1升高到

14、Ta,那么此過程的始變H:(A)小于零(B)大于零(C)等于零(D)不能確定答案：Co因恒壓、不做其它功,=Qp,又因絕熱故=.(31)對于獨立粒子體系,dU=nidi+idn,式中的第一項物理意義是：(A)熱(B)功(C)能級變化(D)無確定意義答案：C(32)下述說法中哪一個正確：(A)熱是體系中微觀粒子平均平動能的量度(B)溫度是體系所儲存能量的量度(C)溫度是體系中微觀粒子平均能量的量度(D)溫度是體系中微觀粒子平均平動能的量度答案：D(33)以下圖為某氣體的pV圖.圖中A-B為恒溫可逆變化,AC為絕熱可逆變化,A-D為多方不可逆變化.B,C,D態的體積相等.問下述關系中哪一個錯誤？A

15、HT(A)TBTC(B)TCTD(C)TBTD(D)TDTC答案：B(34)在體系溫度恒定的變化過程中,體系與環境之間：(A)一定產生熱交換(B)一定不產生熱交換(C)不一定產生熱交換(D)溫度恒定與熱交換無關答案：Co例如,理想氣體自由膨脹為恒溫過程,W0,0=0.(35)某絕熱封閉體系在接受了環境所做的功后,其溫度：(A)一定升高(B)一定降低(C)一定不變(D)不一定改變答案：A(36)體系的狀態改變了,其內能值：(A)必定改變(B)必定不變(C)不一定改變(D)狀態與內能無關答案：Co例如,理想氣體恒溫下體積發生變化其內能不變.(37)在一定T、p下,氣化焰vapH,熔化烙fusH和升

16、華烙subH的關系：(A)subHvapH(B)subHfusH(C)subH=vapH+fusH(D)vapHsubH答案：D(38)一可逆熱機與一不可逆熱機在其它條件都相同時,燃燒等量的燃料,那么可逆熱機牽引的列車行走的距離：(A)較長(B)較短(C)一樣(D)不一定答案：A(39)壓力為106Pa的2m3范德華氣體進行絕熱自由膨脹,直至體系壓力到達5Xl05Pa時為止.此變化中,該氣體做功為多少：(A)2X106J(B)106J(C)105J(D)0J答案：Do(40)封閉體系中,有一個狀態函數保持恒定的變化途徑是什么途徑？(A)一定是可逆途徑(B)一定是不可逆途徑(C)不一定是可逆途徑

17、(D)體系沒有產生變化答案：C(41)某體系在非等壓過程中加熱,吸熱Q使溫度從Ti升到T2,那么此過程的始增量H:(A)H=Q(B)H=0(C)H=U+(pV)(D)H等于別的值.答案：C(42)非理想氣體進行絕熱自由膨脹時,下述答案中哪一個錯誤：(A)Q=0(B)W=0(C)U=0(D)H=0答案：D(43)始態(pi,V,Ti)完全相同的一個理想氣體體系和另一個范德華氣體體系,分別進行絕熱恒外壓(p.)膨脹.當膨脹相同體積之后,(A)范德華氣體的內能減少量比理想氣體的多(B)范德華氣體的終態溫度比理想氣體的低(C)范德華氣體所做的功比理想氣體的少(D)范德華氣體的始變與理想氣體的焰變相等上

18、述哪一種說法正確.答案：Bo因終態體積相同且恒外壓,故所作的功相同.又因絕熱Q=0,故內能與烙的變化亦相同.而范德華氣體經膨脹后溫度要降低.(44)下述哪一種說法正確：(A)理想氣體的焦耳-湯姆遜系數科不一定為零(B)非理想氣體的焦耳-湯姆遜系數科一定不為零(C)理想氣體不能用作電冰箱的工作介質(D)使非理想氣體的焦耳湯姆遜系數科為零的p,T值只有一組答案：Q因理想氣體的焦耳-湯姆遜系數等于零,膨脹后不能致冷,故不能用作冰箱得：Q=Q+AnRT=QV+pAV,式中p應為何值?(A)氧彈中氧氣壓力(B)鋼瓶中氧氣壓力(C)p(D)實驗室大氣壓力答案：D(47)下述說法何者正確：(A)水的生成熱即

19、是氧氣的燃燒熱(B)水蒸汽的生成熱即是氧氣的燃燒熱(C)水的生成熱即是氫氣的燃燒熱(D)水蒸汽的生成熱即是氫氣的燃燒熱答案：C(48)一恒壓反響體系,假設產物與反響物的ACP0,那么此反響：(A)吸熱(B)放熱(C)無熱效應(D)吸放熱不能肯定答案：D問做題,V.V1 .dVdTdp的物理意義是什么？TPpT答：體積V是溫度T和壓力p的函數,V=f(T,P),當T,p同時發生微小變化時,所引起V的變化是(B)氧彈所浸泡的水的溫度(D)298.2K的工作介質.(45)欲測定有機物的燃燒熱QV+AnRT中的T為：(A)氧彈中的最高燃燒溫度(C)外水套的水溫度答案：C(46)欲測定有機物的燃燒熱Q,

20、一般使反響在氧彈中進行,實測得熱效為Q.公式Q=Q,一般使反響在氧彈中進彳T,實測得熱效為Q.由公式此兩獨立變化之和.2.-U-U-U-V的物理意義是什么？TpTVVTTp答：上式說明,在恒壓下改變溫度而引起內能變化是由兩方面引起的,也就是上式右端的兩項.一方面,是由于恒容下改變溫度而引起內能的變化.此變化是由于溫度改變分子運動的動能改變,從而引起內能的變化；另一方面,恒壓下,溫度改變會引起體積變化,使分子間距發生變化,引起勢能變化,內能亦隨之變化.3 .對理想氣體來說AUT=0,是否說明假設水蒸氣為理想氣體那么在25c下將水蒸發成水蒸氣時AUT=0?答：溫度不變內能那么不變的說法只是對理想氣

21、體才適用.水蒸發變為水蒸氣不符合此條件,故不成立.實際上水蒸發過程需吸收熱量q=AU-W可見所吸之熱一局部對外做功,一局部使內能增加.4 .說明以下有關功的計算公式的使用條件.(1) W=p(外)AV(2) VW=-nRTlnV2/V1(3) MpV=-nRT(4)VW=CvAT(5)WnR(TWnR(T2T Ti)/(1)/(1)r=Cp/Cv答：由體積功計算的一般公式Wp(外)dV可知：(1)外壓恒定過程.那么W=p(外)AVo(2)理想氣體恒溫可逆過程.此時p(外)=p(內),pV=nRT,nRTVnRTV2W WdVRTlndVRTln2.VVVV1(3)液體在恒溫恒壓p(外)=p(內

22、)下蒸發成氣體,此蒸氣為理想氣體,且液體體積與氣體體積相比擬可以略去.WpWp(外)(V)(V 氯一 V V 液)一 p p(內)氯=一 nRTnRT.(4)理想氣體絕熱過程.AUl=W=CvAT(5)(5)理想氣體絕熱可逆過程.p p1V Vlp p2V V2k,k,代入功的積分式可得WnR(TWnR(T2T T1)/(1)/(1).5 .從同一始態膨脹至體積相同的終態時,為什么理想氣體的恒溫膨脹功總大于絕熱可逆膨脹功？答：兩過程中壓力下降程度不同,理想氣體恒溫可逆膨脹過程中從環境吸熱因此壓力下降較小,而理想氣體絕熱可逆膨脹過程中無法從環境吸熱故壓力下降較大,因此理想氣體恒溫可逆膨脹過程所做

23、的功總是大于絕熱可逆膨脹過程所做的功.6 .為什么膨脹功和壓縮功均使用相同的公式Wp(外)dV?答：熱力學中功是以環境為根底,即以環境所留下的變化來衡量的.膨脹時,系統反抗外壓對環境做功,環境得到功,相當于將一重物升高.因此Wp(外)dV.當外壓大于系統壓力時,系統被壓縮,環境對系統做功,相當于重物高度下降,環境損失掉做功的水平,本身做功的水平就減小.因此壓縮過程中,起作用的壓力不是內壓而是外壓,外壓決定了系統做功的大小,故其體積功的表達式仍為Wp(外)dV.7 .理想氣體恒溫條件下對抗恒外壓膨脹,那么AH=AU+A(pV),AU=0,A(pV)=0,故AH=0AH=AU+pAV,AU=0,p

24、A0,故AHw0上面兩個考慮問題的方法哪個是正確的？答：方法(1)是正確的.理想氣體內能只是溫度的函數,因恒溫故AU=0,理想氣體恒溫下pV=nRT為常數,故A(pV)=0.方法(2)的錯誤在于H=U+pV中的p是指系統的壓力.在對抗恒外壓膨脹過程中,系統的壓力既不是常數亦不等于外壓,因此不能認為A(pV)=pAVo8 .系統經一個循環后,AHAUQ.W是否皆等于零？答：否.其中H和U為狀態函數,系統恢復至原態后其值復原,即AH=0、AU=0.而熱與功是與途徑有關的函數,一般不會正好抵消而復原,除非在特定條件下,例如可逆絕熱膨脹后又可逆絕熱壓縮回至原態,或可逆恒溫膨脹后又可逆恒溫壓縮回至原態等

25、.9.理想氣體從pl絕熱膨脹至p2時,W=AU,絕熱膨脹時假設外壓為零那么W=0,AU=0;假設外壓不為零那么A30.以上兩AU不相等與U為狀態函數的性質是否矛盾？答： 不矛盾.在本例中,從同一始態出發進行絕熱膨脹,假設外壓不同那么終態是不可能相同的.因此AU亦不會相同.假設外壓不等于零時,系統的內能要消耗一局部用以轉化為功,同時系統的溫度要下降；當外壓等于零時,系統不對外做功,不消耗內能故AU=0,同時系統的溫度也不變.10 .理想氣體絕熱膨脹時并不恒容,為什么仍可使用公式8W=CvdT?答：dUdUdTdTdVdV.對理想氣體0,0,故一 U U 或T TVV VTV VTdTTdTTVd

26、UCdUCydTdT.因此在本例中 dUWJdTdUWJdT 完全適用.11 .物系的Cv是否有可能大于Cp?答：有可能.根據Cp與Cv的關系式：CpCVp一般情況下,pVTTP0故Cp總大于Cv.但有些系統如液體水在0c至3.98C其密度隨溫度的增加反而 T TP增大,即0.此時Cv大于Cp.T TP12 .25C101.325Kpa下Cu-Zn電池放電做功時放熱4561J.問些反響的AH是否就是4561J?答：否.Qp=AH的條件是恒壓、只做體積功.此電池放電時做出電功,不符合上述條件,故AH*Qp=13 .25c100KPa下液態氮的標準摩爾生成熱fH：(298K)為零嗎？答：否.由于按規定只有