热力学 习题课-综合..
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热力学练习题全解热力学是研究热能转化和热力学性质的科学,它是物理学和化学的重要分支之一。
在热力学中,我们通过解决一系列练习题来巩固和应用所学知识。
本文将为您解答一些热力学练习题,帮助您更好地理解和应用热力学的基本概念和计算方法。
1. 练习题一题目:一个理想气体在等体过程中,吸收了50 J 的热量,对外界做了30 J 的功,求该气体内能的变化量。
解析:根据热力学第一定律,内能变化量等于热量和功之和。
即ΔU = Q - W = 50 J - 30 J = 20 J。
2. 练习题二题目:一摩尔理想气体从A状态经过两个等温过程和一段绝热过程转变为B状态,A状态和B状态的压强和体积分别为P₁、P₂和V₁、V₂,已知 P₂ = 4P₁,V₁ = 2V₂,求这个过程中气体对外界做的总功。
解析:由两个等温过程可知,气体对外界做的总功等于两个等温过程的功之和。
即 W = W₁ + W₂。
根据绝热过程的特性,绝热过程中气体对外做功为零。
因此,只需要计算两个等温过程的功即可。
根据理想气体的状态方程 PV = nRT,结合已知条件可得:P₁V₁ = nRT₁①P₂V₂ = nRT₂②又已知 P₂ = 4P₁,V₁ = 2V₂,代入式①和式②可得:8P₁V₂ = nRT₁③4P₁V₂ = nRT₂④将式③和式④相减,可得:4P₁V₂ = nR(T₁ - T₂) ⑤由于这两个等温过程温度相等,即 T₁ = T₂,代入式⑤可得:4P₁V₂ = 0所以,这个过程中气体对外界做的总功 W = 0 J。
通过以上两个练习题的解答,我们可以看到在热力学中,我们通过应用热力学第一定律和理想气体的状态方程等基本原理,可以解答各种热力学问题。
熟练掌握这些计算方法,有助于我们更深入地理解热力学的基本概念,并应用于实际问题的解决中。
总结:本文对两道热力学练习题进行了详细解答,分别涉及了等体过程和等温过程。
通过这些例题的解析,读者可以理解和掌握热力学的基本计算方法,并将其应用于实际问题的求解中。
热力学第一定律、第二定律习题课1.将373.15K 、0.5×101.325kPa 的水汽100dm 3等温可逆压缩到101.325kPa (此时仍为水汽),并继续压缩到体积为10.0dm 3为止(压力仍为101.325kPa ,此时有部分水汽凝结为水)。
试计算整个过程的Q 、W 、△U 和△H 。
假定水汽为理想气体,凝结出水的体积可忽略不计。
已知水的汽化热为40.59kJ·mol -1;水的正常沸点为将373.15K ,此时水的密度为958kg·m −3,水汽的密度为0.588kg·m −3。
2.已知在263.15K 时水和冰的饱和蒸气压分别为p l =611Pa 和p s =552Pa ,273.15K 下水的凝固热为−6028J ∙mol -1,水和冰的等压摩尔热容分别为75.4J ∙K −1∙mol −1和37.1J ∙K −1∙mol −1。
试求:(1) 273.15K 、101.325kPa 下1mol 水凝结为冰过程的ΔS ,ΔG ;(2) 263.15K 、101.325kPa 下1mol 水凝结为冰过程的ΔS 和ΔG ,并判断该过程能否自动进行。
3.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ΔU = Q V ,ΔH = Q p ,所以Q V ,Q p 是特定条件下的状态函数。
5) 恒温过程一定是可逆过程。
6) 气缸内有一定量的理想气体,反抗一定外压做绝热膨胀,则ΔH = Q p = 0。
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,必须从外界吸收能量。
8) 系统从状态I 变化到状态II ,若ΔT = 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ΔH = Q p = 0。
化学反应热力学与热平衡练习题1. 简答题化学反应热力学是研究化学反应中的能量变化和反应速率的学科。
热平衡是指化学反应达到一定条件下能量和物质的转化达到平衡状态。
下面是一些与化学反应热力学和热平衡相关的练习题。
1.1 请解释以下术语:1) 热力学第一定律2) 热容3) 焓变4) 自由能5) 熵1.2 请解释以下概念:1) 焓变ΔH是否正值与反应释放热量还是吸收热量有关?2) 标准生成焓变ΔH°f是什么意思?3) 反应的标准生成自由能变化ΔG°是什么意思?1.3 请计算下列化学方程式的焓变ΔH:1) 2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l)2) C(graphite) + O2(g) → CO2(g)3) 2CO(g) + O2(g) → 2CO2(g)1.4 请计算下列化学方程式的自由能变化ΔG:1) 2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l)2) C(graphite) + O2(g) → CO2(g)3) 2CO(g) + O2(g) → 2CO2(g)2. 计算题2.1 对于以下反应,根据给出的热力学数据,计算焓变ΔH和自由能变化ΔG:2Na(s) + Cl2(g) → 2NaCl(s)已知的热力学数据表如下:ΔHf°(NaCl) = -411 kJ/molΔHf°(Na) = 108 kJ/molΔHf°(Cl2) = 0 kJ/mol2.2 对于以下反应,根据给出的热力学数据,计算焓变ΔH和自由能变化ΔG:N2O4(g) → 2NO2(g)已知的热力学数据表如下:ΔG°(N2O4) = -4.89 kJ/molΔG°(NO2) = -2.77 kJ/mol2.3 对于以下反应,根据给出的热力学数据,计算焓变ΔH和自由能变化ΔG:C2H4(g) + H2(g) → C2H6(g)已知的热力学数据表如下:ΔH°(C2H4) = 52.3 kJ/molΔH°(H2) = 0 kJ/molΔH°(C2H6) = -84.7 kJ/mol3. 综合题如下图所示,考虑一个化学反应A + B → C,已知该反应的热力学数据如下:ΔHf°(A) = -100 kJ/molΔHf°(B) = -50 kJ/molΔHf°(C) = -200 kJ/mol3.1 根据上述数据,计算该反应的焓变ΔH和自由能变化ΔG。
工程热力学课程习题第一章1-1 试将1物理大气压表示为下列液体的液柱高(mm),(1) 水,(2) 酒精,(3) 液态钠。
它们的密度分别为1000kg/m3,789kg/m3和860kg/m3。
1-4 人们假定大气环境的空气压力和密度之间的关系是p=cρ1.4,c为常数。
在海平面上空气的压力和密度分别为1.013×105Pa和1.177kg/m3,如果在某山顶上测得大气压为5×104Pa。
试求山的高度为多少。
重力加速度为常量,即g=9.81m/s2。
1-7如图1-15 所示的一圆筒容器,表A的读数为360kPa,表B读数为170kPa,表示室Ⅰ压力高于室Ⅱ的压力。
大气压力为760mmHg。
试求(1) 真空室以及Ⅰ室和Ⅱ室的绝对压力;(2) 表C的读数;(3) 圆筒顶面所受的作用力。
图1-151-8 若某温标的冰点为20°,沸点为75°,试导出这种温标与摄氏度温标的关系(一般为线性关系)。
1-10 若用摄氏温度计和华氏温度计测量同一个物体的温度。
有人认为这两种温度计的读数不可能出现数值相同的情况,对吗?若可能,读数相同的温度应是多少?1-14一系统发生状态变化,压力随容积的变化关系为pV1.3=常数。
若系统初态压力为600kPa,容积为0.3m3,试问系统容积膨胀至0.5m3时,对外作了多少膨胀功。
1-15气球直径为0.3m,球内充满压力为150kPa的空气。
由于加热,气球直径可逆地增大到0.4m,并且空气压力正比于气球直径而变化。
试求该过程空气对外作功量。
1-16 1kg气体经历如图1-16所示的循环,A到B为直线变化过程,B到C为定容过程,C到A为定压过程。
试求循环的净功量。
如果循环为A-C-B-A则净功量有何变化?图1-16第二章2-2 水在760mmHg下定压汽化,温度为100℃,比容从0.001m3/kg增加到1.1763m3/kg,汽化潜热为2250kJ/kg。
第二章热力学第一定律习题课自测题1.判断题。
下述各题中的说法是否正确?正确的在图后括号内画“√”,错误的画“×”(1)隔离系统的热力学能U是守恒的。
()(2)理想气体的完整定义是:在一定T、P下既遵守pV=nRT又遵守(∂U/∂V)T =0的气体叫做理想气体。
()(3)1mol 100℃、101325Pa下的水变成同温同压下的水蒸气,该过程的△U=0.()2. 选择题。
选择正确答案的编号,填在各题题后的括号内:(1) 热力学能U是系统的状态函数,若某一系统从一始态出发经一循环过程又回到始态,则系统热力学能的增量是:()(A)△U=0 ; (B)△U>0; (C) △U<0(2) 当系统发生状态变化时,则焓的变化为:△H=△U+△(pV),式中△(pV)的意思是:()(A) △(PV)= △P△V; (B) △(PV)=P2V2- P1V1(C) △(PV)=P△V+V△P(3) 1mol理想气体从P1、V1、T1分别经(a)绝热可逆膨胀到P2、V2、T2;(b)绝热恒外压膨胀到P’2、V’2、T’2,若P2= P’2,则()。
(A)T’2=T2, V’2=V2; (B) T’2> T2 , V’2< V2;(C) T’2> T2, V’2> V23.填空题。
在以下各小题中画有“______”处或表格中填上答案(1)物理量Q(热量)、T(热力学温度)、V(系统体积)、W(功),其中用于状态函数的是__________________;与过程有关的量是________________;状态函数中用于广延量的是______________________;属于强度量的是____________。
(2) Q v=△U应用条件是____________;______________;_________________。
(3)焦耳—汤姆逊系数μJ-T_____________________,μJ-T>0表示节流膨胀后温度_______节流膨胀前温度。