热力学第一定律与第二定律练习题

1．填空

1）在通常情况下，体系内部如含有 两个或两个以上的 相，则称为多相体系。在整个 封闭 （封闭，开放，孤立）体系中，相与相之间没有任何限制条件，在它们之间可以有 物质的交换 、 热量的交换 和 功的交换 ，也就是说每个相是互相敞开的。

2）乙醇液体在正常沸点温度及平衡压力下蒸发为乙醇蒸气，过程的H与

S的关系是 S=H/T ；H 与Q的关系是 H = Q ；计算H所需要的

$$热力学基础数据是 vapHm 。也可以是 fHm(g) 和 fHm(l) 。

3）选择“＞”、“＜”、“=”中的一个填入下列空格： 理想气体节流膨胀，ΔS ＞ 0，ΔG ＜ 0。

4）对一封闭体系，非体积功Wf =0时，下列过程中体系的ΔU，ΔS，ΔG何者必为零？

(1) 绝热密闭刚性容器中进行的化学反应过程 ΔU为零 ； (2) 某物质的恒温恒压可逆相变过程 ΔG为零 ；

(3) 某物质经一循环恢复原状态 ΔU，ΔS，ΔG皆为零 。 5）吉布斯自由能判据的适用条件是 恒温 、 恒压 、 非体积功为零 。 6）在只做体积功的封闭体系中，过程的ΔA的符号为 不能确定 （正，负，不能确定）。

7）一单组分、均相、封闭体系，在不作非体积功情况下进行变化，当熵和压力恢复到原来数值时ΔG= 零 （大于零，小于零，等于零）。单组分是双变量体系

8）5mol单原子理想气体的(H/T)V 103.9 J·K-1。

(H/T)VT(S/T)VV(p/T)VCVnRnCp,m(5/2)nR=12.5R

9）刚性绝热容器内发生反应2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)，以容器整体为系统，ΔU和ΔH两者当中为零的是 ΔU ；若反应在绝热恒压容器中进行，仍以容器整体为系统，ΔU和ΔH为零的是 ΔH 。

10）理想气体的定温可逆膨胀体系做的功最 大 ，定温可逆压缩环境做

的功最 小 。

11）选择“>”、“<”、“=”中的一个填入下列空格：100℃、1.5×p的水蒸气变成100℃、p的液体水，ΔS < 0，ΔG < 0。

单项选择题

1）1mol单原子分子理想气体，从始态p1=202650Pa，T1=273K沿着p/V=常数的途径可逆变化到终态为（ A ）

(A) 17.02kJ (B) -10.21kJ (C) -17.02kJ (D) 10.21kJ

p2=405300Pa

则ΔH

为：

p1p2T2p2T24T1V1V2T1p1HnCp,m(T2T1)5R3T117.02kJ 22，

2）封闭体系中，有一个状态函数保持恒定的变化途径是什么途径？ （ C ）

(A) 一定是可逆途径 (B) 一定是不可逆途径 (C) 不一定是可逆途径 (D) 体系没有产生变化 3）当体系将热量传递给环境之后，体系的焓： （ D ）

(A) 必定减少 （B） 必定增加 (C) 必定不变 （D） 不一定改变

4）下列关系式中哪个不需要理想气体的假设？ （ C ）

(A) Cp-Cv=nR (B) (dlnp)/dT=ΔH/(RT2)

(C) 对恒压过程，ΔH=ΔU+pΔV (D) 对绝热可逆过程，pV=常数。

5）对于孤立体系中发生的实际过程，下列关系中不正确的是（ D ）。 A．W=0 B．Q=0 C．ΔU=0 D．ΔH=0 6）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（ B ）。

A．W=0，Q<0，ΔU<0 B．W>0，Q<0，ΔU>0 C．W<0，Q<0，ΔU>0 D．W<0，Q=0，ΔU>0

7）某物质B的标准摩尔燃烧焓为cHm(298.15K)200kJmol，则该物质B在298.15K时燃烧反应的标准摩尔焓变rHm为（ A ）。

A．200kJmol B．0kJmol C．200kJmol111$1$ D．40kJmol

18）在实际气体的节流膨胀过程中，哪一组描述是正确的（ C ）。 A．Q>0，ΔH=0，Δp<0 B．Q=0，ΔH<0，Δp>0 C．Q=0，ΔH=0，Δp<0 D．Q<0，ΔH=0，Δp<0

9）一可逆热机与另一不可逆热机在其他条件都相同时，燃烧等量的燃料，则可逆热机拖动的列车运行的速度（ B ）。

A．较快 B．较慢 C．一样 D．不一定

10）某非理想气体服从状态方程pV =nRT +bp（b为大于零的常数），1mol该气体经历等温过程体积从V1变成V2，则熵变ΔSm等于（ A ）。

A．Rln(V2-b)/ (V1-b) B．Rln(V1-b)/ (V2-b) C．Rln(V2/ V1) D．Rln(V1/ V2)

11）1mol理想气体经过一个恒温不可逆压缩过程，则该过程（ B ）。 A．ΔG>ΔA B．ΔG=ΔA C．ΔG<ΔA D．无法比较

12）恒温恒压条件下，某化学反应若在电池中可逆进行时吸热，据此可以判断下列热力学量中何者一定大于零？（ C ）。

A．ΔU B．ΔH C．ΔS D．ΔG

13）对实际气体绝热自由膨胀过程，下列描述不正确的是（ A ）。 A．一定是温度降低的过程 B．不一定是温度降低的过程 C．一定是热力学能不变的过程 D．一定是体积增大的过程

简答题

1．当系统向环境传热（）时，系统的热力学能是否一定减少？为什么？ 答：不一定，如理想气体等温可逆压缩时系统向环境传热但温度不变。 2．进行下述过程时，系统的ΔU、ΔH、ΔS和ΔG何者为零？

(1)非理想气体的卡诺循环： (2)隔离系统的任何过程：

(3)在100℃，105 Pa下1mol水蒸发成水蒸气： (4)绝热可逆过程：

答：(1) ΔU、ΔH、ΔS和ΔG均为零； (2) ΔU为零；

(3) ΔG为零； (4) ΔS为零 计算题

1．（5分）已知反应CH3COOH(l)+2O2(g)→2CO2(g)+2H2O(l)在298.15K，标

$准压力下的rSm2.6JK1mol1，试求CH3COOH(l)在298.15K，标准压力

$(CO2,g)213.64JK-1mol-1，下的标准摩尔熵Sm(CH3COOH,l)。已知：Sm$$$(O2,g)205.03JK-1mol-1。 Sm(H2O,l)69.94JK-1mol-1，Sm解：

rS$

BB(mS$B$$$$$Sm[CH3COOH(l)]2Sm[CO2(g)]2Sm[H2O(l)]2Sm[O2(g)]rSm159.8JKmol

-1-1

2．300.15K时1mol理想气体，压力从p经等温可逆压缩到10 p，求Q，W，

Um，Hm，Sm，Fm和Gm。

[解] 因为是理想气体等温变化，所以Um=0，Hm=0

QWpdVVdpRTlnp25.747kJmol1 p1Fm=Gm=W=5.747kJ·mol

-1

因为是可逆压缩，所以

SmQR/T5747Jmol1/300.15K=19.14JK1mol1

3．请判断在下列过程中，体系的ΔU，ΔH，ΔS，ΔF，ΔG中有哪些一定为零？

(A)苯和甲苯在常温常压下混合成理想液体混合物 (B)水蒸气经绝热可逆压缩变成液体水

(C)恒温、恒压条件下，Zn和CuSO4溶液在可逆电池中发生置换反应 (D)水蒸气通过蒸汽机对外做功后恢复原状

(E)固体CaCO3在p分解温度下分解成固体CaO和CO2气体

[答] (A) ΔH=0，ΔU=0

(B) ΔS=0 (C) 全不为零 (D) 全都为零 (E) ΔG=0

4．在298.2K的等温情况下，两个瓶子中间有旋塞连通，开始时一瓶放0.2mol O2，压力为0.2p。另一瓶放0.8mol N2，压力为0.8p。打开旋塞后，两理想气体混合，计算：

（1）终态时瓶中的压力；

（2）混合过程的Q，W，mixU，mixS，mixG；

（3）如果等温下可逆的使气体恢复原状，计算过程的Q和W。 [解] （1）V1=n1RT/p1=24.47dm3 ，V2=n2RT/p2=24.47dm3 ，

p终=n总RT/V总=50.66kPa

（2）理想气体等温混合，mixU=0，总体积没有变化，W=0，Q=0，

mixSSO2SN2nO2Rln(VO2/V总)nN2Rln(VN2/V总)5.763JK1 mixGGO2GN2nO2RTln(pO2，终/pO2，始)nN2RTln(VN2，终/VN2，始)

1.719kJ

-1

（3）恢复原状，mixU=0，mixS= -5.763J·K

QR=TmixS1.719kJ，W= - QR1.719kJ

5．请证明下列关系式：

（1）H/VTTp/TVVp/VT （2）H/pTVTV/Tp

[证] （1）dHTdSVdp

(H/V)TT(S/V)TV(p/V)T

T(p/T)VV(p/V)T

（2）(H/p)TT(S/p)TVVT(V/T)p