温度高则为热,温度低则为冷,不冷不热则为暖作文

篇一:《北京师范大学物理化学习题答案》

物 理 化 学 练 习 题

(上册)

北京师范大学化学学院

第一章 热力学第一定律及热化学

一．判断题：正确划(√)，错误划(×)

( × ) 1．凡是体系的温度升高时，就一定吸热，而温度不变时，则体系既不

吸热，也不放热。

( × ) 2．对于一定量的气体，温度一定，内能就一定。

( √ ) 3．状态一定，焓值就一定，状态变化了，焓也一定变。 ( × ) 4．W = (P1V1 – P2V2)/(γ- 1)，此公式是在绝热可逆条件下推出的，所以

此公式只能在绝热条件下使用。

( √ ) 5．ΔH = ΔU + Δ(PV)适用于封闭体系中任何过程的ΔH的计算。 ( × ) 6．1摩尔乙醇在恒温下变为蒸气，假定为理想气体，因该过程温度未

变，故ΔU = 0，ΔH = 0。

( × ) 7．因为恒压热容大于恒容热容，所以化学反应的等压热效应必定大于

化学反应的等容热效应。

( × ) 8．标准状态下，反应：CH2OH(g)＋O2 (g) CO2(g)＋2H2O(g)

 =-393kJ·mol-1，此rHm值就是甲醇的燃烧热。 rHm

( × ) 9．标准状况下，C(金刚石)＋O2→CO2(g)的反应热，既是金刚石的燃烧

热，也是的CO2生成热。

( × ) 10．在标准压力和298K下，某电池反应放出的热量为350kJ·mol-1，

则该反应的ΔH（298）=-350 kJ·mol-1。

(√ ) 11．化学反应的反应进度的单位是mol，其值与反应方程式的写法有关。 (× ) 12．对于某化学反应，若已知反应的ΔCp>0，则反应的ΔH随温度升高

而减少。

(√ ) 13．对含有放射性物质蜕变反应的热效应，不能用下列公式计算：

=[(ΣυfHm)p－(ΣυfHm)r]，(下角标p表示产物，r表示反应rHm

物)。

(√ ) 14．1mol单原子理想气体(Cv·m = 3R/2)，温度从300K绝热压缩到500K，

则其焓变ΔH为500R。

(√ )15．对于反应 3H2(g)＋N2(g) → 2NH3(g)，当其中N2因反应消耗了

0.3mol时，反应进度ξ(mol)为0.3。

二、选择题：

( C ) 1．H2和Cl2在绝热刚性容器中生成HCl(g)，则状态函数改变值为零的是：

(A)ΔT (B)ΔC

(C)ΔU (D)ΔH

( A ) 2．在25℃、101325Pa时，下列反应分别于烧杯中和在原电池中对外放电来实现，并分别称为途径a和b，过程的热及焓变分别用Q和ΔH表示 则以下结论能成立的是

(A) ΔHa =ΔHb (B) Qa = Qb

(C) ΔHb = Qb (D)ΔHa〈 Qa

( B ) 3．理想气体由压力为101325Pa受恒外压102325Pa绝热压缩至平衡终

态，则

(A) Q = 0，W = 0，ΔU 〉0，ΔH 〉0

(B) Q = 0，W 〉0，ΔU 〉0，ΔH〈 0

(C) Q = 0，W〈 0，ΔU 〉0，ΔH 〉0

(D) Q = 0，W〈 0，ΔU〈 0，ΔH〈 0

( B ) 4．已知反应B→A和B→C所对应的等压反应热分别为ΔH2和ΔH3，

则反应A→C的ΔH1为

(A) ΔH1 = ΔH2 + ΔH3

(B) ΔH1 = ΔH2 - ΔH3

(C) ΔH1 = ΔH3 – ΔH2

(D) ΔH1 = -ΔH2 - ΔH3

( A ) 5．有一真空绝热瓶子，通过阀门和大气相隔，当阀门打开时，大气(

视

为理想气体)进入瓶内，此时瓶内气体温度将

(A)升高 (B)降低 (C)不变 (D)不确定

( B ) 6．公式ΔH = Qp 适用于下列过程中的

(A) 理想气体从101.325Kpa反抗恒定外压10.1325Kpa膨胀

(B) 273K、101.325Kpa下，冰融化成水

(C) 298K、101.325Kpa下，电解CuSO4水溶液

(D) 气体从状态Ⅰ等温可逆变化到状态Ⅱ

( D ) 7．实际气体经节流膨胀后

(A) Q = 0，ΔH = 0，ΔP>0

(B) Q = 0，ΔH = 0，ΔT<0

(C) Q = 0，ΔH<0，ΔP<0

(D) Q = 0，ΔH = 0，ΔP<0

( B ) 8．范氏气体经Joule实验后(绝热向真空膨胀)气体的温度将

(A)上升 (B)下降 (C)不变 (D)不确定

( A ) 9．1mol, 373 K, p下的水经下列两个不同过程，到373 K, p下的水

汽(1)等温可逆蒸发 (2)真空蒸发。这两个过程中功和热的关系为

(A) W1 >W2 Q1 >Q2

(B) W1< W2 Q1<Q2

(C) W1 = W2 Q1 = Q2

(D) W1>W2 Q1< Q2

(D ) 10．1mol液态苯在298K时置于弹式量热计中完全燃烧，生成水和CO2

气体，同时放热3264kJ·mol-1，则其等压燃烧焓为

(A) 3268kJ·mol-1 (B) -3265kJ·mol-1

(C) 3264kJ·mol-1 (D) -3268kJ·mol-1

三、简答题：

1．1mol单原子理想气体始态为273 K、P，经下列过程

(a) 恒容升温1K (b) 恒温压缩至体积缩减一半 (c) 恒压升温10K (d) 绝热可逆压缩至体积减一半

上述四个过程哪一个终态压力最大？哪一个终态压力最小？哪一个终态温度最高？哪一个最低？

答：d ,c ,d ,b

2．理想气体从相同始态分别绝热可逆膨胀和绝热不可逆膨胀到达相同的终态压力，则两者终态温度、体积及过程的焓变相同吗？

答：不相同。T可逆< T不可逆, V可逆 < V不可逆, ΔH可逆 <ΔH不可逆

3．请证明对于理想气体(PCvmU)p。 VR

4．1mol单原子理想气体，从273 K、2×P经PT=常数的可逆途径压缩至压力增加1倍的终态，则该过程的ΔU为多少？

答：-1072J

5．298K、P条件下的化学反应Zn(s) + H2SO4(ag)→ ZnSO4(ag) + H2(g)放热177.9kJ，则过程的ΔH、ΔU、W、Q为多少？

6．请简单说明热力学中标准态对纯气体、纯固体、纯液体都是指什么状态？

nRT)dV，其中CV只7．对于理想气体，Q可写成下式 Q = CV dT + (V

Q是T的函数，试证明δQ不是全微分，而是全微分。 T

四．计算题

1．用搅拌器对1mol理想气体作搅拌功为41.84J，并使温度在恒压下升高1K，若气体的Cp·m = 29.28J·K-1·mol-1，求该过程的Q、W以及体系的ΔU、ΔH。

2．1mol单原子理想气体，从始态273 K、202.65KPa，延着P/V = 常数的可逆过程，变化到压力加倍的终态，试求：

(a) 通过该过程后体系的ΔU、ΔH和过程的Q、W，

(b) 该途径的C热容为多少。

篇二:《热力学基础计算题-答案》

《热力学基础》计算题答案全

1. 温度为25℃、压强为1 atm的1 mol刚性双原子分子理想气体，经等温过程体积膨胀至原来的3倍． (普适气体常量R＝8.31 JmolK，ln 3=1.0986)

(1) 计算这个过程中气体对外所作的功．

(2) 假若气体经绝热过程体积膨胀为原来的3倍，那么气体对外作的功又是多少？

解：(1) 等温过程气体对外作功为

3V03V011

W

V0pdVV0RTdVRTln3 2分 V

=8.31×298×1.0986 J = 2.72×103 J 2分

(2) 绝热过程气体对外作功为

3V03V0

W

V0pdVpVV00V0dV

311131{温度高则为热,温度低则为冷,不冷不热则为暖作文}.

p0V0RT 2分 11

＝2.20×103 J 2分

2.一定量的单原子分子理想气体，从初态A出发， 5沿图示直线过程变到另一状态B，又经过等容、

等压两过程回到状态A． (1) 求A→B，B→C，C→A各过程中系统对外所作的功W，内能的增量E以及所吸收的热量Q．

(2) 整个循环过程中系统对外所作的总功以及从外界吸收的总热量(过程吸热的代数和)．

3 ) 解：(1) A→B： 1W1(pBpA)(VBVA)=200 J． 2

ΔE1=CV (TB－TA)=3(pBVB－pAVA) /2=750 J

Q=W1+ΔE1＝950 J． 3分

B→C： W2 =0

ΔE2 =CV (TC－TB)=3( pCVC－pBVB ) /2 =－600 J．

Q2 =W2+ΔE2＝－600 J． 2分

C→A： W3 = pA (VA－VC)=－100 J．

E3CV(TATC)3(pAVApCVC)150 J． 2

Q3 =W3+ΔE3＝－250 J 3分

(2) W= W1 +W2 +W3=100 J．

Q= Q1 +Q2 +Q3 =100 J 2分

3. 0.02 kg的氦气(视为理想气体)，温度由17℃升为27℃．若在升温过程中，(1) 体积保持不变；(2) 压强保持不变；(3) 不与外界交换热量；试分别求出气体内能的改变、吸收的热量、外界对气体所作的功．

(普适气体常量R =8.31 JmolK)

解：氦气为单原子分子理想气体，i3

(1) 等体过程，V＝常量，W =0

据 Q＝E+W 可知

QE11MCV(T2T1)＝623 J 3分 Mmol

(2) 定压过程，p = 常量，

QMCp(T2T1)=1.04×103 J Mmol

E与(1) 相同．

W = Q E＝417 J 4分

(3) Q =0，E与(1) 同

W = E=623 J (负号表示外界作功) 3分

4. 一定量的某单原子分子理想气体装在封闭的汽缸里．此汽缸有可活动的活塞(活塞与气缸壁之间无摩擦且无漏气)．已知气体的初压强p1=1atm，体积V1=1L，现将该气体在等压下加热直到体积为原来的两倍，然后在等体积下加热直到压强为原来的2倍，最后作绝热膨胀，直到温度下降到初温为止，

(1) 在p－V图上将整个过程表示出来．

(2) 试求在整个过程中气体内能的改变．

(3) 试求在整个过程中气体所吸收的热量．(1 atm＝1.013×105 Pa)

(4) 试求在整个过程中气体所作的功．

解：(1) p－V图如右图. 2分 p (atm) (2) T4=T1E＝0 2分

(3)

(4) W＝Q＝5.6×102 J 2分

5.1 mol双原子分子理想气体从状态A(p1,V1)沿p V图所p示直线变化到状态B(p2,V2)，试求：

(1) 气体的内能增量．

(2) 气体对外界所作的功．

(3) 气体吸收的热量．

(4) 此过程的摩尔热容．

(摩尔热容C =Q/T，其中Q表示1 mol物质在过

程中升高温度T时所吸收的热量．)

MMCp(T2T1)CV(T3T2) MmolMmol53p1(2V1V1)[2V1(2p1p1)] 2211p1V1＝5.6×102 J 4分 2Q (L) pp112

解：(1) ECV(T2T1)

(2) W5(p2V2p1V1) 2分 21(p1p2)(V2V1)， 2

1(p2V2p1V1)． 3分 2W为梯形面积，根据相似三角形有p1V2= p2V1，则 W

(3) Q =ΔE+W=3( p2V2－p1V1 )． 2分

(4) 以上计算对于A→B过程中任一微小状态变化均成立，故过程中

ΔQ =3Δ(pV)．

由状态方程得 Δ(pV) =RΔT，

故 ΔQ =3RΔT，

摩尔热容 C=ΔQ/ΔT=3R． 3分

6. 有1 mol刚性多原子分子的理想气体，原来的压强为1.0 atm，温度为27℃，若经过一绝热过程，使其压强增加到16 atm．试求：

(1) 气体内能的增量；

(2) 在该过程中气体所作的功；

(3) 终态时，气体的分子数密度．

( 1 atm= 1.013×105 Pa， 玻尔兹曼常量k=1.38×10-23 J·K-1,普适气体常量R=8.31 J·mol-1·K-1 )

解：(1) ∵ 刚性多原子分子 i = 6，i24/3 1分 i

1

∴ T2T1(p2/p1)

E(M/Mmol)600 K 2分

(2) ∵绝热 W =－ΔE =－7.48×103 J (外界对气体作功) 2分

(3) ∵ p2 = n kT2

∴ n = p2 /(kT2 )=1.96×1026 个/m3 3分 1iR(T2T1)7.48103 J 2分 2

7. 如果一定量的理想气体，其体积和压强依照Va/p的规律变化，其中a为已知常量．试求：

(1) 气体从体积V1膨胀到V2所作的功；

(2) 气体体积为V1时的温度T1与体积为V2时的温度T2之比．

解：(1) dW = pdV = (a2 /V2 )dV

WdWV2

V1(a2/V2)dVa2(11) 2分 V1V2

(2) ∵ p1V1 /T1 = p2V2 /T2

∴ T1/ T2 = p1V1 / (p2V2 )

由 V1a/p1，V2a/p2 得 p1 / p2= (V2 /V1 )2

∴ T1/ T2 = (V2 /V1 )2 (V1 /V2) = V2 /V1 3分

8. 汽缸内有一种刚性双原子分子的理想气体，若经过准静态绝热膨胀后气体的压强减少了一半，则变化前后气体的内能之比 E1∶E2＝？

1)iRT, pV(M/Mmol)RT 2分 mol2

1得 EipV 2

11变化前 E1ip1V1， 变化后E2ip2V2 2分 22

绝热过程 p1V1p2V2 解：据 E(M/M

即

题设 p2 (V/V)12p2/p1 3分 11p1， 则 (V1/V2) 22

11/即 V1/V2() 2

∴ 11111/ E1/E2ip1V1/(ip2V2)2()21.22 3分 2221

9. 2 mol氢气(视为理想气体)开始时处于标准状态，后经等温过程从外界吸取了 400 J的热量，达到末态．求末态的压强．

(普适气体常量R=8.31J·mol-2·K-1)

解：在等温过程中， ΔT = 0

Q = (M/Mmol) RT ln(V2/V1)

得 lnV

V2

1Q0.0882 (M/Mmol)RT

即 V2 /V1=1.09 3分 末态压强 p2 = (V1 /V2) p1=0.92 atm 2分

10. 为了使刚性双原子分子理想气体在等压膨胀过程中对外作功2 J，必须传给气体多少热量？

解：等压过程 W= pΔV=(M /Mmol)RΔT 1分

11iRTiW 1分 22

双原子分子 i5 1分

1∴ QEWiWW7 J 2分 2 E(M/Mmal)

11.两端封闭的水平气缸，被一可动活塞平分为左右两室，

每室体积均为V0，其中盛有温度相同、压强均为p0的同种

理想气体．现保持气体温度不变，用外力缓慢移动活塞(忽

略磨擦)，使左室气体的体积膨胀为右室的2倍，问外力必

须作多少功？

为了使刚性双原子分子理想气体在等压膨胀过程中对外作

功2 J，必须传给气体多少热量？

解：设左、右两室中气体在等温过程中对外作功分别用W1、W2表示，外力作功用W′表示．由题知气缸总体积为2V0，左右两室气体初态体积均为V0，末态体积各为4V0/3和2V0/3 . 1分

据等温过程理想气体做功： W=(M /Mmol )RT ln(V2 /V1) 得 W1p0V0ln4V04p0V0ln 3V03

2V2得 W2p0V0ln0p0V0ln 2分 3V03

429ln)p0V0ln 2分 338现活塞缓慢移动，作用于活塞两边的力应相等，则 W’+W1=－W2 WW1W2p0V0(ln

12.一定量的理想气体，从A态出发，经p－V图中所示的过5程到达B态，试求在这过程中，该气体吸收的热量．

.

解：由图可得

3)5 A态： pAVA 8×10 J B态： pBVB 8×105 J ∵ pAVApBVB，根据理想气体状态方程可知

TATBE = 0 3分

根据热力学第一定律得： QWpA(VCVA)pB(VBVD)1.510 J 2分 13. 如图，体积为30L的圆柱形容器内，有一能上下自由滑动6的活塞（活塞的质量和厚度可忽略），容器内盛有1摩尔、温度为127℃的单原子分子理想气体．若容器外大气压强为1标准大气压，气温为27℃，求当容器内气体与周围达到平衡时需向外放热多少？（普适气体常量 R = 8.31 J·mol-1·K-1）

－3解：开始时气体体积与温度分别为 V1 =30×103 m，T1＝127＋273＝

400 K

∴气体的压强为 p1=RT1/V1 =1.108×105 Pa

大气压p0=1.013×105 Pa， p1>p0

可见，气体的降温过程分为两个阶段：第一个阶段等体降温，直至气体压强p2 = p0，此时温度为T2，放热Q1；第二个阶段等压降温，直至温度T3= T0=27＋273 =300 K，放热Q2

(1) Q1CV(T1T2)3R(T1T2) 2

T2(p2/p1)T1365.7 K

∴ Q1= 428 J 5分

(2) Q2Cp(T2T3)

∴ 总计放热 Q = Q1 + Q2 = 1.79×103 J 5分 5R(T2T3)=1365 J 2

篇三:《物理化学 课后答案-热力学第一定律》

第二章 热力学第一定律

【复习题】

【1】 判断下列说法是否正确。

（1）状态给定后，状态函数就有一定的值，反之亦然。

（2）状态函数改变后，状态一定改变。

（3）状态改变后，状态函数一定都改变。

（4）因为△U=Qv, △H =Qp，所以Qv，Qp是特定条件下的状态函数。

（5）恒温过程一定是可逆过程。

（6）汽缸内有一定量的理想气体，反抗一定外压做绝热膨胀，则△H= Qp=0。{温度高则为热,温度低则为冷,不冷不热则为暖作文}.

（7）根据热力学第一定律，因为能量不能无中生有，所以一个系统若要对外做功，必须从

外界吸收热量。

（8）系统从状态Ⅰ变化到状态Ⅱ，若△T=0，则Q=0，无热量交换。

（9）在等压下，机械搅拌绝热容器中的液体，使其温度上升，则△H = Qp = 0。

（10）理想气体绝热变化过程中，W=△U，即WR=△U=CV△T，WIR=△U=CV△T，所以

WR=WIR。

（11）有一个封闭系统，当始态和终态确定后；

（a）若经历一个绝热过程，则功有定值；

（b）若经历一个等容过程，则Q有定值（设不做非膨胀力）；

（c）若经历一个等温过程，则热力学能有定值；

（d）若经历一个多方过程，则热和功的代数和有定值。

（12）某一化学反应在烧杯中进行，放热Q1，焓变为△H1，若安排成可逆电池，使终态和

终态都相同，这时放热Q2，焓变为△H2，则△H1=△H2。

【答】（1）正确，因为状态函数是体系的单质函数，体系确定后，体系的一系列状态函数

就确定。相反如果体系的一系列状态函数确定后，体系的状态也就被惟一确定。{温度高则为热,温度低则为冷,不冷不热则为暖作文}.

（2）正确，根据状态函数的单值性，当体系的某一状态函数改变了，则状态函数必定发生改变。

（3）不正确，因为状态改变后，有些状态函数不一定改变，例如理想气体的等温变化，内能就不变。

（4）不正确，ΔH＝Qp，只说明Qp 等于状态函数H的变化值 ΔH，仅是数值上相等，并

不意味着Qp 具有状态函数的性质。ΔH＝Qp 只能说在恒压而不做非体积功的特定条件下，Qp 的数值等于体系状态函数 H 的改变，而不能认为 Qp 也是状态函数。

（5）正确，因为恒温过程是体系与环境的温度始终保持相等且恒定，是一个自始至终保热平衡的过程，由于只有同时满足力学平衡、相平衡、化学平衡才能保持热平衡，所以这种过程必然是一个保持连续平衡状态的过程，即为可逆过程。恒温过程不同与等温过程，后者只需始终态温度相同即可，而不管中间经历的状态如何。等温可逆过程则一定是恒温过程。

（6）不正确，因为这是外压一定，不是体系的压力一定，绝热膨胀时，Q=0，不是Qp=0。绝热膨胀后，p2＜p1,T2＜T1,理想气体的焓是温度的函数，所以该过程中△H＜0。

（7）不正确，因为还可以降低体系的温度来对外作功。

（8）不正确，因为△T=0时只能说明体系的内能不变，而根据热力学第一定律，只有当功

为零的时候，热才是零。

（9）不正确，在等压下，机械搅拌绝热容器中的液体，是环境对体系做功，Wf＞0，使其

△H ≠ Qp。

（10）不正确，虽然不管是否可逆，WR=△U=CV△T，但可逆与不可逆过程的最终温度不同，

所以WR≠WIR。

（11）（a）正确，因为始终态确定后，△U就确定，又是绝热过程，则Q=0，根据热力学

第一定律，W=△U有定值；

（b）正确，因为始终态确定后，△U就确定，又是等容过程，则W=0，根据热力学第一定

律， Q=△U有定值；

（c）不正确，只有理想气体的等温过程，热力学能才有定值；

（d）正确，因为始终态确定后，△U就确定，即热和功的代数和有定值。

（12）正确，因为体系的始终态确定后，可以通过不同的过程来实现，一般在不同的过程中

W、Q的数值不同，但焓是状态函数，而状态函数的变化与过程无关。即△H1=△H2。

【2】回答下列问题。

（1）在盛水槽中放置一个盛水的封闭试管，加热盛水槽中之水，使其达到沸点。试问试管

中的水是否会沸腾，为什么？

（2）夏天将室内电冰箱的门打开，接通电源并紧闭门窗（设墙壁、门窗都不传热），能否

使室内温度降低，为什么？

（3）可逆热机的效率最高，在其他条件都相同的前提下，用可逆热机去牵引火车，能否使

火车的速度加快，为什么？

（4）Zn与稀硫酸作用，（a）在敞口的容器中进行；(b)在密闭的容器中进行。哪一种情况

放热较多，为什么？

（5）在一铝制筒中装有压缩空气，温度与环境平衡。突然打开筒盖，使气体冲出，当压力

与外界相等时，立即盖上筒盖，过一会儿，筒中气体压力有何变化？

（6）在N2和N1的物质的量之比为1 ：3的反应条件下合成氨，实验测得在温度T1和T2

时放出的热量分别为QP（T1）和QP（T2），用Kirchhoff定律验证时，与下述公式的计算结果不符，试解释原因。△rHm(T2)=△rHm(T1)+ T2

T1rCPdT

（7）从同一始态A出发，经历三种不同途径到达不同的终态：（1）经等温可逆过程从A→B；

（2）经绝热可逆过程从A→C；（3）经绝热不可逆过程从A→D。试问：

（a）若使终态的体积相同，D点应位于BC虚线的什么位置，为什么？

（b）若使终态的压力相同，D点应位于BC虚线的什么位置，为什么，参见图2.16。

hv（8）在一个玻璃瓶中发生如下反应：H2(g)Cl2(g)

2HCl(g)

pp

(b)12(a)

图 2.16

反应前后T,p,V均未发生变化，设所有的气体都可以看作是理想气体。因为理想气体的热力

学能仅是温度的函数，U=U（T），所以该反应的△U=0。这个结论对不对？为什么？

【答】（1）不会，因为要使液体沸腾，必须有一个大于沸点的环境热源，而槽中水的温度

与试管中水的沸点温度相同无法使其沸腾。

（2）不能，因为将室内看成是一个绝热的封闭体系，接通电源后相当于环境对体系做电功

Wf，QV=0；We=0; △U=QV+ We+ Wf= Wf＞0,所以室内温度将会升高，而不是降低。

（3）不能，因为可逆热机的效率是指热效率，即热转换为功的效率，而不是运动速率，热

力学没有时间的坐标，所以没有速度的概念，而可逆途径的特点之一就是变化无限缓慢，所以只能使火车的速度减慢而不能加快火车的速度。

（4）在密闭的容器中放热较多，因为Zn与稀硫酸作用，在敞口的容器中进行时放出的热

为QP，在密闭的容器中进行时放出的热为QV，而QP=QV+△n(RT)，△n=1，QP和QV均为负值，所以|QV|＞|QP| 。

（5）压缩空气突然冲出筒外，可视为决