【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 中都正確的是：（）(A)(1)，(2)(B)(3)，(4)(C)(2)，(4)(D)(1)，(3)答：(D)。熱力學(xué)能是狀態(tài)的單值函數(shù)，其絕對(duì)值無(wú)法測(cè)量。2．有一高壓鋼筒，打開活塞后氣體噴出筒外，當(dāng)筒內(nèi)壓力與筒外壓力相等時(shí)關(guān)閉活塞，此時(shí)筒內(nèi)溫度將（）(A)不變(B)升高(C)降低(D)無(wú)法判定答：(C)。壓縮空氣沖出鋼筒時(shí)，筒內(nèi)的氣體對(duì)沖出的氣體做功。由于沖出的速度很快，筒內(nèi)氣體來(lái)不及從環(huán)境吸熱，相當(dāng)于是個(gè)絕熱過(guò)程，所以筒內(nèi)氣體的溫度會(huì)下降。3．有一真空鋼筒，將閥門打開時(shí)，大氣（視為理想氣體）沖入瓶?jī)?nèi)，此時(shí)瓶?jī)?nèi)氣體的溫度將（）(A)不變(B)升高(C)降低(D)無(wú)法判定答：(B)?？諝鉀_入鋼筒時(shí)，外面的氣體對(duì)沖入鋼筒的氣體做功。由于沖入的速度很快，筒內(nèi)的氣體來(lái)不及向環(huán)境放熱，相當(dāng)于是個(gè)絕熱過(guò)程，所以筒內(nèi)氣體的溫度會(huì)升高。4．將1mol373K，標(biāo)準(zhǔn)壓力下的水，分別經(jīng)歷：(1)等溫、等壓可逆蒸發(fā)，(2)真空蒸發(fā)，變成373K，標(biāo)準(zhǔn)壓力下的水氣。這兩種過(guò)程的功和熱的關(guān)系為（）(A)W1WQ1Q(B)W1WQ1Q(C)W1=WQ1=Q(D)W1WQ1Q答：(A)。過(guò)程(1)中，系統(tǒng)要對(duì)外做功，W12=0，所以W1W2。過(guò)程(1)中，既要對(duì)外做功，又要保持溫度不變，再加上相變所吸的熱，所以Q1Q2。5．在一個(gè)密閉絕熱的房間里放置一臺(tái)電冰箱，將冰箱門打開，并接通電源使冰箱工作。過(guò)一段時(shí)間之后，室內(nèi)的平均氣溫將（）(A)升高(B)降低(C)不變(D)不一定答：(A)。對(duì)冰箱做的電功，全轉(zhuǎn)化為熱釋放在房間內(nèi)。6．凡是在孤立系統(tǒng)中進(jìn)行的過(guò)程，其ΔU和ΔH的值一定是（）(A)ΔU0，ΔH0(B)ΔU=0，ΔH=0(C)ΔU0，ΔH0(D)ΔU=0，ΔH不確定答：(D)。熱力學(xué)能是能量的一種，遵循能量守衡定律，在孤立系統(tǒng)中熱力學(xué)能保持不變。而焓雖然有能量單位，但它是定義出來(lái)的函數(shù)，不是能量，不遵循能量守衡定律，所以在孤立系統(tǒng)中發(fā)生的變化，ΔH的值是不確定的，要根據(jù)具體的變化過(guò)程而定。例如，在絕熱鋼瓶里，發(fā)生了一個(gè)氣體分子數(shù)不變的放熱氣相反應(yīng)，如，則ΔH大于零。但是，如果發(fā)生的是，雖然反應(yīng)也放熱，但是由于氣體分子數(shù)減少，鋼瓶?jī)?nèi)的壓力下降，ΔH會(huì)小于零。7．理想氣體向真空作絕熱膨脹后，它的溫度將（）(A)升高(B)降低(C)不變(D)不一定答：(C)。理想氣體分子之間的相互引力小到可以忽略不計(jì)，體積增大，分子間的勢(shì)能并沒(méi)有變化，能保持溫度不變8．某氣體的狀態(tài)方程為（是大于零的常數(shù)），此氣體向真空作絕熱膨脹，它的溫度將（）(A)升高(B)降低(C)不變(D)不一定答：(C)。將狀態(tài)方程改寫為，與理想氣體的狀態(tài)方程對(duì)照，說(shuō)明這種氣體的自身體積不能忽略，但是分子間的引力與理想氣體一樣，是小到可以忽略不計(jì)的。所以，體積增大，分子間的勢(shì)能并沒(méi)有變化，能保持溫度不變9．公式適用于下列哪個(gè)過(guò)程（）(A)理想氣體作絕熱等外壓膨脹。(B)(C)(D)理想氣體作等溫可逆膨脹答：(B)。的適用條件是等壓和，兩個(gè)條件缺一不可。(A)中是等外壓，而非等壓，(C)中有電功，(D)是個(gè)不等壓過(guò)程。所以，只有(B)是適用的。10．有一個(gè)理想氣體的γ=Cp/CV=，則該氣體為幾原子分子?（）(A)單原子分子(B)雙原子分子(C)三原子分子(D)四原子分子答：(B)。根據(jù)能量均分原理，在一般溫度下，單原子分子只有3個(gè)平動(dòng)自由度，所以。因?yàn)槔硐霘怏w的，所以。同理，雙原子分子的，則?，F(xiàn)在，相當(dāng)于，這是雙原子分子的特征。11．反應(yīng)的計(jì)量方程為，當(dāng)以5mol與4mol混合發(fā)生反應(yīng)，最后生成2mol。則該反應(yīng)進(jìn)度等于（）(A)mol(B)mol(C)mol(D)mol答：(A)。根據(jù)反應(yīng)的計(jì)量方程，現(xiàn)在用生成物來(lái)表示反應(yīng)的進(jìn)度，則顯然，反應(yīng)物和都是過(guò)量的。12．欲測(cè)定某有機(jī)物的燃燒熱Qp，一般使反應(yīng)在氧彈中進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)測(cè)得的熱效應(yīng)為QV。已知兩種熱效應(yīng)之間的關(guān)系為，式中的Δn是指（）(A)生成物與反應(yīng)物總物質(zhì)的量之差(B)生成物與反應(yīng)物中，氣相物質(zhì)的物質(zhì)的量之差(C)生成物與反應(yīng)物中，凝聚相物質(zhì)的物質(zhì)的量之差(D)生成物與反應(yīng)物的總的熱容差答：(B)。ΔnRT一項(xiàng)來(lái)源于Δ（pV）一項(xiàng)，若假定氣體是理想氣體，在溫度不變時(shí)Δ（pV）就等于ΔnRT13．在下述等式中，正確的是（）(A)(B)(C)(D)答：(C)。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓的定義，只有(C)是正確的。因?yàn)槭侵紕?，其?biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓規(guī)定為零。的燃燒產(chǎn)物是，而不是。14．在298K時(shí)，石墨的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的值（）(A)大于零(B)小于零(C)等于零(D)不能確定答：(C)。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的定義，穩(wěn)定單質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓規(guī)定為零?，F(xiàn)在人為選定，將石墨作為碳的穩(wěn)定單質(zhì)。15．在298K和標(biāo)準(zhǔn)壓力下，已知，則金剛石的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的值等于（）(A)(B)(C)(D)答：(D)。因?yàn)槿藶檫x定，將石墨作為碳的穩(wěn)定單質(zhì)，所以石墨的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓就是二氧化碳的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓，即。金剛石的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓就是金剛石燃燒為二氧化碳反應(yīng)的摩爾反應(yīng)焓變，即利用標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變的公式，就可以得到金剛石的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓。所以或者，根據(jù)石墨變?yōu)榻饎偸慕Y(jié)晶狀態(tài)變換反應(yīng)這個(gè)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變就等于金剛石的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓，利用兩個(gè)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓，就可以進(jìn)行計(jì)算16．某氣體的狀態(tài)方程為，b為大于零的常數(shù)，則下列結(jié)論正確的是（）(A)其焓H只是溫度T的函數(shù)(B)其熱力學(xué)能U只是溫度T的函數(shù)(C)其熱力學(xué)能和焓都只是溫度T的函數(shù)(D)其熱力學(xué)能和焓不僅與溫度T有關(guān)，還與氣體的體積Vm或壓力p有關(guān)答：（B）?？梢詮膬煞N途徑進(jìn)行解釋：（1）將已知方程改寫為，與理想氣體的狀態(tài)方程對(duì)照，說(shuō)明這種氣體的自身體積不能忽略，但是分子間的引力與理想氣體一樣，是小到可以忽略不計(jì)的。那么，它的熱力學(xué)能也只是溫度的函數(shù)。因?yàn)楦鶕?jù)焓的定義式，還會(huì)牽涉到體積，所以（C）不一定正確。*（2）用數(shù)學(xué)的方法來(lái)證明。藉助于Maxwell方程（見第三章），可以導(dǎo)出一個(gè)重要關(guān)系式對(duì)已知方程，求，或者，在公式的雙方，都乘以，得等式左邊消去相同項(xiàng)，并因?yàn)?，所以得這說(shuō)明了，在溫度不變時(shí)，改變體積或壓力，熱力學(xué)能保持不變，所以只有（B）是正確的。五．習(xí)題解析1．（1）一個(gè)系統(tǒng)的熱力學(xué)能增加了100kJ，從環(huán)境吸收了40kJ的熱，計(jì)算系統(tǒng)與環(huán)境的功的交換量。（2）如果該系統(tǒng)在膨脹過(guò)程中對(duì)環(huán)境做了20kJ的功，同時(shí)吸收了20kJ的熱，計(jì)算系統(tǒng)的熱力學(xué)能變化值。解：（1）根據(jù)熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式即系統(tǒng)從環(huán)境得到了的功。（2）根據(jù)熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式系統(tǒng)吸收的熱等于對(duì)環(huán)境做的功，保持系統(tǒng)本身的熱力學(xué)能不變。2．在300K時(shí)，有10mol理想氣體，始態(tài)的壓力為1000kPa。計(jì)算在等溫下，下列三個(gè)過(guò)程所做的膨脹功。（1）在100kPa壓力下體積脹大1dm3；（2）在100kPa壓力下，氣體膨脹到終態(tài)壓力也等于100kPa；（3）等溫可逆膨脹到氣體的壓力等于100kPa。解：（1）這是等外壓膨脹（2）這也是等外壓膨脹，只是始終態(tài)的體積不知道，要通過(guò)理想氣體的狀態(tài)方程得到。（3）對(duì)于理想氣體的等溫可逆膨脹3．在373K的等溫條件下，1mol理想氣體從始態(tài)體積25dm3，分別按下列四個(gè)過(guò)程膨脹到終態(tài)體積為100dm3。（1）向真空膨脹；（2）等溫可逆膨脹；（3）在外壓恒定為氣體終態(tài)壓力下膨脹；（4）先外壓恒定為體積等于50dm3時(shí)氣體的平衡壓力下膨脹，當(dāng)膨脹到50dm3以后，再在外壓等于100dm3時(shí)氣體的平衡壓力下膨脹。分別計(jì)算各個(gè)過(guò)程中所做的膨脹功，這說(shuō)明了什么問(wèn)題？解：（1）向真空膨脹，外壓為零，所以（2）理想氣體的等溫可逆膨脹（3）等外壓膨脹（4）分兩步的等外壓膨脹從計(jì)算說(shuō)明了，功不是狀態(tài)函數(shù)，是與過(guò)程有關(guān)的量。系統(tǒng)與環(huán)境的壓力差越小，膨脹的次數(shù)越多，所做功的絕對(duì)值也越大。理想氣體的等溫可逆膨脹做功最大（指絕對(duì)值）。4．在一個(gè)絕熱的保溫瓶中，將100g處于0176。C的冰，與100g處于50176。C的水混合在一起。試計(jì)算：（1）系統(tǒng)達(dá)平衡時(shí)的溫度；（2）混合物中含水的質(zhì)量。已知：冰的熔化熱，水的平均等壓比熱容。解：（1）首先要確定混合后，冰有沒(méi)有全部融化。如果100g處于0176。C的冰，全部融化需吸收的熱量為g處于50176。C的水降低到0176。C，所能提供的熱量為顯然，水降溫所能提供的熱量，不足以將所有的冰全部融化，所以最后的混合物還是處于0176。C。（2）設(shè)到達(dá)平衡時(shí)，有質(zhì)量為的冰融化變?yōu)樗?，所吸的熱剛好?00g處于50176。C的水冷卻到0176。C時(shí)所提供的，即解得所以混合物中含水的質(zhì)量為：5．1mol理想氣體在122K等溫的情況下，kPa，從10dm3，試計(jì)算Q，W，ΔU和ΔH。解：理想氣體等溫過(guò)程，6．1mol單原子分子的理想氣體，初始狀態(tài)為298K，100kPa，經(jīng)歷了的可逆變化過(guò)程后，體積為初始狀態(tài)的2倍。請(qǐng)計(jì)算Q，W和ΔH。解：因?yàn)?，?duì)于理想氣體的物理變化過(guò)程，熱力學(xué)能不變，則溫度也不變，所以。7．在以下各個(gè)過(guò)程中，分別判斷Q，W，ΔU和ΔH是大于零、小于零，還是等于零。(1)理想氣體的等溫可逆膨脹；(2)理想氣體的節(jié)流膨脹；(3)理想氣體的絕熱、反抗等外壓膨脹；(4)1mol實(shí)際氣體的等容、升溫過(guò)程；(5)在絕熱剛性的容器中，H2(g)與Cl2(g)生成HCl(g)(設(shè)氣體都為理想氣體)。解：（1）因?yàn)槔硐霘怏w的熱力學(xué)能和焓僅是溫度的函數(shù)，所以在等溫的過(guò)程中。膨脹要對(duì)環(huán)境做功，所以，要保持溫度不變，則必須吸熱，所以。（2）節(jié)流過(guò)程是等焓過(guò)程，所以。理想氣體的焦湯系數(shù)，經(jīng)過(guò)節(jié)流膨脹后，氣體溫度不變，所以。節(jié)流過(guò)程是絕熱過(guò)程。因?yàn)?，所以。?）因?yàn)槭墙^熱過(guò)程。等外壓膨脹，系統(tǒng)對(duì)外做功，所以。（4）等容過(guò)程。升溫過(guò)程，熱力學(xué)能增加，故。溫度升高，體積不變，則壓力也升高。（5）絕熱剛性的容器，在不考慮非膨脹功時(shí)，相當(dāng)于一個(gè)隔離系統(tǒng)，所以。這是個(gè)氣體分子數(shù)不變的放熱反應(yīng)，系統(tǒng)的溫度和壓力升高或8．在300K時(shí)，1mol理想氣體作等溫可逆膨脹，起始?jí)毫椋K態(tài)體積為10dm3。試計(jì)算該過(guò)程的Q，W，DU和DH。解：該過(guò)程是理想氣體的等溫過(guò)程，故。設(shè)氣體的始態(tài)體積為V1，9．在300K時(shí)，有（可視為理想氣體，），kPa。今在等溫下分別按如下兩種過(guò)程，kPa，①等溫可逆膨脹；②等溫、等外壓膨脹。分別計(jì)算這兩種過(guò)程的Q，W，ΔU和ΔH。解：①理想氣體的可逆變化過(guò)程。的物質(zhì)的量為：②雖為不可逆過(guò)程，但還是等溫過(guò)程，所以。10．在573K時(shí)，將1molNe（可視為理想氣體）從1000kPa經(jīng)絕熱可逆膨脹到100kPa。求Q，W，ΔU和ΔH。解：因該過(guò)程為絕熱可逆過(guò)程，故。首先應(yīng)計(jì)算出終態(tài)溫度。根據(jù)理想氣體的絕熱可逆過(guò)程方程式因?yàn)槭抢硐霘怏w，根據(jù)狀態(tài)方程有，代入上式，可得移項(xiàng)得因?yàn)槎栊詺怏w是單原子分子氣體，根據(jù)能量均分原理，所以。理想氣體的，代入上式，得解得11．有的單原子分子的理想氣體，始態(tài)為273K，1000kPa。現(xiàn)分別經(jīng)①等溫可逆膨脹，②絕熱可逆膨脹，③絕熱等外壓膨脹，到達(dá)相同的終態(tài)壓力100kPa。請(qǐng)分別計(jì)算終態(tài)溫度、終態(tài)體積和所做的功。解：①等溫可逆膨脹，②解法1：根據(jù)理想氣體的絕熱可逆過(guò)程方程式因?yàn)槭抢硐霘怏w，根據(jù)狀態(tài)方程有，代入上式，可得移項(xiàng)得因?yàn)槎栊詺怏w是單原子分子氣體，根據(jù)能量均分原理，所以。理想氣體的，代入上式，得解得解法2：運(yùn)用絕熱可逆過(guò)程方程式，即，對(duì)于單原子理想氣體③對(duì)于理想氣體的絕熱不可逆過(guò)程，不能使用絕熱可逆過(guò)程方程式。但是這個(gè)公式無(wú)論對(duì)絕熱可逆還是絕熱不可逆過(guò)程都能使用。所以對(duì)于絕熱等外壓膨脹，用公式求終態(tài)溫度。因?yàn)榻獾脧挠?jì)算結(jié)果可知，等溫可逆膨脹系統(tǒng)做的功最大，絕熱可逆膨脹做的功比絕熱不可逆膨脹做的功大，所以過(guò)程②的終態(tài)溫度和體積都比過(guò)程③的小。到達(dá)相同終態(tài)壓力時(shí)，絕熱不可逆的介于等溫可逆與絕熱可逆之間?？梢酝贫鴱V之，若到達(dá)相同的終態(tài)體積，則絕熱不可逆的也一定介于等溫可逆與絕熱可逆之間。12．在373，有1molH2O(l)可逆蒸發(fā)成同溫、同壓的H2O(g)，已知H2O(l)的摩爾汽化焓。（1）試計(jì)算該過(guò)程的，和，可以忽略液態(tài)水的體積。（2）比較與的大小，并說(shuō)明原因。解：（1）或（2）。因?yàn)樗诘葴?、等壓的蒸發(fā)過(guò)程中，吸收的熱量一部分用于對(duì)外做膨脹功，一部分用于克服分子間引力，增加分子間距離，提高熱力學(xué)能。而僅用于克服分子間引力，增加分子間距離，所以的值要比大。13．在300K時(shí)，mol的溶于過(guò)量的稀鹽酸中。若反應(yīng)分別在開口的燒杯和密封的容器中進(jìn)行。哪種情況放熱較多?計(jì)算兩個(gè)熱效應(yīng)的差值。解：反應(yīng)的方程