热力学第一定律思考题.doc

热力学第一定律思考题 ? ? 01 答：可逆过程应具备如下特点：(1)状态变化时推动力与阻力相差无限小，系统与环境始终无限接近于平衡态；(2)可逆过程是无限缓慢进行的，要可逆地实现一个有限的过程，需要无限长的时间；(3)过程中的任何一个中间态都可以从正、逆两个方向到达；系统变化一个循环后，系统和环境均恢复原态，变化过程中无任何耗散效应；(4)等温可逆过程中，系统对环境作最大功，环境对系统作最小功。 02 答：只有(3)、(5)、(8)是可逆过程，其余为不可逆过程 03 答：对，因为状态函数是状态的单值函数。 04 答：不对，有一个状态函数变了，状态也就变了，但并不是所有的状态函数都得变。 05 ?U＝QV，?DH＝Qp，所以QV、Qp是特定条件下的状态函数。 答：不对。?U?H 本身仅是状态函数的改变量，在特定条件下与QV，Qp的数值相等，所以QV、Qp不是状态函数，也不是状态函数的改变量。 06 气缸内有一定量理想气体，反抗一定外压作绝热膨胀，则?DH＝Qp＝0，对不对? 答：不对。这是一个等外压过程，而不是等压过程，所以?H不等于Qp。绝热膨胀时Q = 0，而不是Qp = 0。 07 ?DH＝Qp ? 不对，因为有机械功，Wf0，所以?H≠Qp。 08 理想气体绝热可逆和绝热不可逆过程的功，都可用公式W＝CV?T计算，那两种过程的功是否一样? 答：当然不一样，因为从同一始态出发，绝热可逆过程与绝热不可逆过程不可能到达同一终态，?T 不可能相同，所以做的功也就不同。 09 答：不，可逆过程是无限缓慢的，要可逆地实现一个有限的过程，需要无限长的时间，故可逆热机没有实用价值。实际过程中用的都是不可逆热机，不可逆热机的效率很低。 10 ?H1和?H2，但用基尔霍夫定律计算所得的热效应却与实验值不符，为什么? 答：因为基尔霍夫定律计算的是反应进度为1 mol时的热效应，而实验测的是反应达平衡时的热效应，两者发生反应物质的量不同，所以热效应也不同。 11 答：不同，内部温度比外面高。 这与焦耳实验不矛盾，因为两个实验所取的系统及其占有的体积不同。在焦耳实验中，系统是全部气体，体积是两个球的空间，系统与环境没有功的交换，故最终系统温度不变。 本实验中，系统是冲入箱内的气体，体积是这些气体原来占有的体积和真空箱的体积。气体冲入瓶内，体积缩小，环境对系统作了功，故系统温度升高。 12 答：该题目本身就有错误：(1)氧气是助燃剂，本身无燃烧焓。 (2)按照定义，氢气燃烧的最终产物是水而不是水蒸气。所以，水蒸气的生成焓应该等于液态水的生成焓加上水的气化焓，即氢气的燃烧焓加上水的气化焓。 13 答：(1)按反应计量方程式，反应进度为 1 mol 。(2)参加反应物质的种类和相态在该温度区间内不发生变化。如果有相态变化，则积分不连续，要分步计算。 14 ?H = Qp(3) ?U = QV(4) ?H = CpdT(5)W = ? nRTln(V2/V1)(6)W = ? p?V 答：热力学中公式较多，但都有适用条件，不能随便使用，否则会导致错误结论。上述所列公式只适用于封闭系统和热力学平衡态。(1) H=U+pV是定义式，适用于任何处于热力学平衡态的封闭系统。 (2)适用于不作非膨胀功的等压过程。 (3)适用于不作非膨胀功的等容过程。 (4)适用于不作非膨胀功、状态连续变化的等压过程。 (5)适用于不作非膨胀功、理想气体的等温可逆过程。 (6)适用于不作非膨胀功的等外压过程。 15 (1)答：W= 0，因为自由膨胀外压为零。 Q 0，van der Waals气体分子间有引力。体积增大分子间势能增加，为了保持温度不变，必须从环境吸热。 ?U0，因为从环境所吸的热使系统的热力学能增加。，根据焓的定义式可判断焓值是增加的 。(2)答：W 0，放出的氢气推动活塞，系统反抗外压对环境做功。Q 0，反应是放热反应。 ?U0，系统既放热又对外做功，热力学能下降。DH 0，因为这是等压、不作非膨胀功的反应，?H = Qp (3)答：W= 0，在刚性容器中是恒容反应，不作膨胀功。Q = 0，绝热钢瓶 ?U = 0，根据热力学第一定律，能量守恒，热力学能不变。 ?H0，因为是在绝热钢瓶中发生的放热反应，气体分子数没有减少，钢瓶内温度升高压力也增高。(4)答：W=0，刚性容器中的反应是恒容反应，膨胀功为零。Q 0，该反应是放热反