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本课程起止时间为:2020-03-02到2020-08-03
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【作业】第二章 热力学第一定律 单元作业

1、 问题:某气体符合状态方程p(V-nb)＝nRT，b为常数。若一定温度和压力下，摩尔体积Vm＝10ｂ，试求该气体的压缩因子Ｚ
评分规则: 【 Z=10∕9
】

2、 问题:始态温度为 273 K、压力为 1000kPa、体积为 10dm3 的 氦气经下列各种途径膨胀至终态压力为 100kPa，请分别求算各途 径的 Q， W， ΔU， ΔH(假设氦气为理想气体)。 (1) 自由膨胀; (2) 恒温抗恒外压力 100kPa 膨胀; (3) 恒温可逆膨胀; (4) 绝热可逆膨胀; (5) 绝热抗恒外压力100kPa 膨胀。
评分规则: 【 (1) 自由膨胀(Q=0， W=0， ΔU=0， ΔH=0); (2) 恒温抗恒外压力 105Pa 膨胀(Q=9KJ， W=-9KJ， ΔU=0， ΔH=0);(3) 恒温可逆膨胀(Q=23KJ， W=-23KJ， ΔU=0， ΔH=0); (4) 绝热可逆膨胀(Q=0， W=-9KJ， ΔU=-9KJ， ΔH=-15KJ); (5) 绝热抗恒外压力105 Pa 膨胀(Q=0， W=-5.4KJ， ΔU=-5.4KJ， ΔH=-9KJ) 。
】

3、 问题:装置如图所示，始态时绝热理想活塞两侧容积各为 20 dm3 ，均充满 298 K，100kPa 的双原子分子理想气体。对左侧气室缓慢加热，直至左室气体压力为 200kPa。请分别以左室气体、右室气体和所有气体为系统，求此过程的 Q， W ， ΔU， ΔH。
评分规则: 【 Q右=0，W右=1.1KJ，ΔU右=1.1KJ， ΔH右=1.514KJ，Q左=10.1KJ，W左=-1.1KJ，ΔU左=9KJ， ΔH左=12.6KJ，Q总=10.1KJ，W总=0，ΔU总=10.1KJ ，ΔH总=14.1KJ
】

4、 问题:某理想气体在p-V图上等温线与绝热线相交于A点，如图，已知A点的压强p1=200 kPa，体积V1=0.5dm3，且A点处等温线斜率与绝热线斜率之比为0.714，现使气体从A点绝热膨胀至B点，其体积V2=1dm3 。求(1)B点的压强；(2)此过程气体对外作的功。
评分规则: 【 (1)B点处的压强=75.8KPa；(2)在此过程中气体对外作的功=60.5J
】

5、 问题:设有5mol的氢气，最初的压强为101.3kPa，温度为20℃，求在下列过程中，把氢气压缩为原体积的 1/10 需作的功: 1）等温过程，2）绝热过程 ，3）经这两过程后，气体的压强各为多少？
评分规则: 【 1）28KJ；2）45.3KJ ；3）P1=1013KPa，P2=2540KPa
】

6、 问题:如图所示，一个四周用绝热材料制成的气缸，中间有一固定的用导热材料制成的导热板C把气缸分成A、B两部分。D是一绝热的活塞。A中盛有1mol氦气，B中盛有1mol氮气（均视为刚性分子的理想气体）。今外界缓慢地移动活塞D，压缩A部分的气体，对气体作功为W，试求在此过程中B部分气体内能的变化。
评分规则: 【 ∆U(B)=(5/8 )W
】

7、 问题: 3mol 温度为 273K 的理想气体，先经等温过程体积膨胀到原来的 5 倍，然后等容加热，使其末态压强刚好等于初态压强，整个过程传给气体的热量为80kJ。试画出该过程的p-V图，并求该气体的热容比.
评分规则: 【 1.39
】

8、 问题:有 的单原子分子的理想气体，始态为273 K，1000 kPa。现分别经①等温可逆膨胀，②绝热可逆膨胀，③绝热等外压膨胀，到达相同的终态压力100 kPa。请分别计算终态温度 、终态体积 和所做的功。
评分规则: 【 w1=-2302.7kJ;w2=-903.3kJ;w3=-540kJ
】

9、 问题:在373 K和101.325 kPa的条件下，将 1g H2O(l) 经：① 等温、等压可逆汽化；②在恒温373K的真空箱中突然汽化，都变为同温、同压的H2O(g) 。分别计算这两种过程的Q 、W 、ΔU 和ΔH的值。已知水的汽化热为 2.259J/K，可以忽略液态水的体积。
评分规则: 【 (1)Q=ΔH=2259J 、W =-172.3J、ΔU=Q+W=2087J(2)Q=ΔU=2087J 、W =0J、ΔH=2259J
】

10、 问题: 单原子理想气体A与双原子理想气体B的混合物共5mol，摩尔分数yB=0.4，始态温度T1=400 K，压力p1=200 kPa。今该混合气体绝热反抗恒外压p=100 kPa膨胀到平衡态。求末态温度T2及过程的W，△U，△H。
评分规则: 【 T2=331.03K；△U=W=-5.447kJ；△H=-8.314kJ
】

第二章 热力学第一定律 热力学第一定律-单元测验

1、 问题:下列过程中，系统内能变化不为零的是：
选项：
A:不可逆循环过程
B:可逆循环过程
C:两种理想气体的等温混合过程
D: 纯液体的真空蒸发过程
答案: 【 纯液体的真空蒸发过程】

2、 问题:在实际气体的节流膨胀过程中，哪一组描述是正确的:
选项：
A:Q >0， DH ＝0， Dp < 0
B:Q ＝0， DH <0， Dp >0
C:Q ＝0， DH ＝0， Dp <0
D:Q <0， DH ＝0， Dp <0
答案: 【Q ＝0， DH ＝0， Dp <0】

3、 问题:关于热平衡，下列说法中正确的是：
选项：
A:系统处于热平衡时，系统的温度一定等于环境的温度
B:并不是所有热力学平衡系统都必须满足热平衡的条件
C: 若系统A与B成热平衡，B与C成热平衡，则A与C直接接触时也一定成热平衡
D:在等温过程中系统始终处于热平衡
答案: 【

4、 问题:对于功， 下面的说法中不正确的是
选项：
A:系统对环境做功或环境对系统做功时， 环境中一定会留下某种痕迹
B:广义功=广义力×广义位移。系统做功时，“广义力”是指环境施予系统的力；环境做功时，“广义力”是指系统施予环境的力
C:无论做什么功都伴随着系统中某种物质微粒的定向运动
D:功的量值与系统的始末态有关
答案: 【广义功=广义力×广义位移。系统做功时，“广义力”是指环境施予系统的力；环境做功时，“广义力”是指系统施予环境的力】

5、 问题:将1 mol 373 K，标准压力下的水，分别经历：(1) 等温等压可逆蒸发，(2) 真空蒸发，变成373 K，标准压力下的水气。这两种过程的功和热的关系为：
选项：
A:W1 Q2
B:W1 W2 Q1 W1 Q2 】

6、 问题:对有分子间相互作用的实际气体绝热自由膨胀过程，描述错误的是：
选项：
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
答案: 【不一定是温度降低的过程】

7、 问题:凡是在孤立系统中进行的变化，其DU和DH的值一定是：
选项：
A:DU > 0，DH > 0
B:DU = 0，DH = 0
C:DU < 0，DH < 0
D:DU = 0，DH不确定
答案: 【DU = 0，DH不确定】

8、 问题:下面的说法符合热力学第一定律的是
选项：
A:在一完全绝热且边界为刚性的密闭容器中发生化学反应时，其内能一定变化
B:在无功过程中， 内能变化等于过程热， 这表明内能增量不一定与热力学过程无关
C:封闭系统在指定的两个平衡态之间经历绝热变化时， 系统所做的功与途径无关
D:气体在绝热膨胀或绝热压缩过程中， 其内能的变化值与过程完成的方式无关
答案: 【封闭系统在指定的两个平衡态之间经历绝热变化时， 系统所做的功与途径无关】

9、 问题:下列过程中， 系统内能变化不为零的是
选项：
A:不可逆循环过程
B:可逆循环过程
C:两种理想气体的混合过程
D:纯液体的真空蒸发过程
答案: 【纯液体的真空蒸发过程】

10、 问题:关于焓的性质， 下列说法中正确的是
选项：
A:焓是系统内含的热能， 所以常称它为热焓
B: 焓是能量， 它遵守热力学第一定律
C: 系统的焓值等于内能加体积功
D:焓的增量只与系统的始末态有关
答案: 【焓的增量只与系统的始末态有关】

11、 问题:下列哪个封闭体系的内能和焓仅是温度的函数
选项：
A:理想溶液
B:稀溶液
C:所有气体
D:理想气体
答案: 【理想气体】

12、 问题:关于节流膨胀， 下列说法正确的是
选项：
A:节流膨胀是绝热可逆过程
B:节流膨胀中系统的内能变化
C:节流膨胀中系统的焓值改变
D:节流过程中多孔塞两边的压力不断变化
答案: 【节流膨胀中系统的内能变化】

13、 问题:关于热力学可逆过程，下面的说法中不正确的是
选项：
A:可逆过程不一定是循环过程
B:在等温可逆过程中，系统做功时，系统损失的能量最小
C:在等温可逆过程中，环境做功时，系统得到的功最小
D:可逆过程中的任何一个中间态都可从正逆两个方向到达
答案: 【在等温可逆过程中，系统做功时，系统损失的能量最小】

14、 问题:理想气体自由膨胀与范德华气体绝热自由膨胀的区别在于范德华气体经绝热自由膨胀后
选项：
A:ΔH≠0
B: W=0
C: ΔU≠0
D:Q=0
答案: 【ΔH≠0 】

15、 问题:用隔板将刚性绝热壁容器分成两半，两边充入压力不等的空气(视为理想气体)，已知p右>p左，将隔板抽去后
选项：
A:Q ＝0， W ＝0， DU ＝0
B:Q＝0， W <0， DU >0
C:Q >0， W <0， DU >0
D:DU ＝0， Q＝W ¹0
答案: 【Q ＝0， W ＝0， DU ＝0 】

16、 问题:一定量的理想气体，从同一初态分别经历等温可逆膨胀、绝热可逆膨胀到具有相同压力的终态，终态体积分别为V1、V2。
选项：
A:V1 < V2
B:V1 = V2
C:V1 > V2
D:无法确定
答案: 【V1 > V2 】

17、 问题:在体系温度恒定的变化过程中，体系与环境之间：
选项：
A:一定产生热交换
B:一定不产生热交换
C:不一定产生热交换
D:温度恒定与热交换无关
答案: 【不一定产生热交换】

18、 问题:某体系在非等压过程中加热，吸热Q，使温度从T1升到T2，则此过程的焓增量DH :
选项：
A:DH = Q
B:DH = 0

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