第一章熱力學第一定律
備註：11年沒有複習資料
一、 選擇題
1．凡是在孤立體系中進行的變化，其δu和δh的值一定是
(a) δu > 0 , δh > 0 (b) δu = 0 , δh = 0
(c) δu < 0 , δh < 0 (d) δu = 0 , δh大於、小於或等於零不確定
(答案) d （δh=δu+(pv)
u+ v p )
2. 指出下列過程中的可逆過程
(a) 摩擦生熱
(b) 室溫、標準壓力下一杯水蒸發為同溫同壓下的汽
(c) 373k，標準壓力下一杯水蒸發為汽
(d) 手電筒中乾電池放電使燈泡發亮
(答案) c
(可逆過程有如下特點：
①狀態變化時推動力與阻力相差無限小，系統與環境始終無限接近於平衡態；
②過程中的任何乙個中間態都可以從正、逆兩個方向到達；
③系統經過乙個迴圈後，系統和環境均恢復原態，變化過程中無任何耗散效應；
④在相同的始、終態間，恆溫可逆過程系統對環境作最大功，環境對系統作最小功；
⑤由於狀態變化時推動力與阻力相差無限小，所以完成過程所需時間為無限長。
具體說來：在某一溫度及與該溫度對應的平衡壓力下發生的相變化；內、外溫差相差dt的傳熱過程；內、外壓差相差dp的膨脹或壓縮過程；通過的電流為di的充電或放電過程等都可看作是可逆過程)
3. 將某理想氣體從溫度t1加熱到t2。若此變化為非恆壓過程，則其焓變δh應為何值?
(a) δh=0b) δh=cp(t2-t1)
(c) δh不存在 (d) δh等於其它值
(答案) b
（對理想氣體，，反之亦然。
對理想氣體，在計算時，只要是簡單的pvt變化，即使不是恆容過程，仍可用式或計算熱力學能的變化， 因為理想氣體，僅是溫度的函式，恆容與否對並無影響。
同理，對理想氣體，，反之亦然。
對理想氣體，在計算時，只要是簡單的pvt變化，即使不恆壓過程，仍可用式或計算焓的變化， 因為理想氣體，僅是溫度的函式，恆容與否對並無影響。）
同理，對理想氣體，，反之亦然。
例如：４. 當理想氣體衝入一真空絕熱容器後，其溫度將
(a) 公升高 (b) 降低
(c) 不變 (d) 難以確定
(答案) c (△u=q+w, ∵p外=0 , ∴w=0 ,又∵絕熱 ，∴ｑ＝０，所以△u＝０)
因為是真空故不做功，又因為是絕熱故無熱交換，故△u＝0。溫度不變。
此外，理想氣體的自由膨脹過程，同樣有
絕熱 ｑ＝０ ，p外=0 , ∴w=0
所以△u＝０△ｔ＝０溫度不變
溫度不變
５. 理想氣體自由膨脹過程中
(a). w = 0，q＞0，u＞0，h=0 (b). w＞0，q=0，u＞0，h＞0
(c). w＜0，q＞0，u=0，h=0 (d). w = 0，q=0，u=0，h=0
(答案) d （什麼叫自由膨脹：p外＝０的膨脹過程
對於理想氣體，自由膨脹過程就是乙個絕熱（q=0），ｗ＝０的過程，
若要對理想氣體的等溫（△ｔ＝０）過程設計設計一絕熱過程，可設計為（絕
熱）自由膨脹過程
等溫過程△ｔ=0 , ∴△ｕ=0
而（絕熱）自由膨脹過程同樣為△ｔ=0 , △ｕ=0）
（反過來，若要求為理想氣體的某一pvt變化設計一絕熱過程，那麼，你首先要證明該過程是一等溫（即△ｔ=0，或p1v1=p2v2）過程，再設其為（絕熱）自由膨脹過程。）
６. 對於理想氣體，下述結論中正確的是：
(a) (h/t)v = 0 (h/v)t = 0
(b) (h/t)p= 0h/p)t = 0
(c) (h/t)p= 0h/v)t = 0
(d) (h/v)t = 0 (h/p)t = 0
(答案) d
７．「封閉體系恆壓過程中體系吸收的熱量qp等於其焓的增量δh 」，這種說法
(a) 正確
(b) 需增加無非體積功的條件
(c) 需加可逆過程的條件
(d) 需加可逆過程與無非體積功的條件
(答案) b △h = qp （封閉體系，恆壓，不做非體積功）
８. △h = qp此式適用於下列那個過程
(a ) 理想氣體從1013250 pa反抗恆定的101325 pa膨脹到101325pa
（b） 0℃ ,101325 pa下冰融化成水
（c） 電解cuso4水溶液
（d） 氣體從 (298k,101325 pa) 可逆變化到 (373k,10132.5 pa)
(答案) b
９. 當某化學反應δrcp,m＝0，則該過程的隨溫度公升高而
（a） 下降 （b） 公升高
（c） 不變 （d） 無規律
(答案) c ,
10. 實際氣體經節流膨脹後，下述哪一組結論是正確的
（a）q < 0, h = 0, p < 0 （b）q = 0, h = 0, t < 0
（c）q = 0, h < 0, p < 0 （d）q = 0, h = 0, p < 0
(答案) d
(什麼叫節流膨脹：在絕熱，氣體始、終態壓力分別保持恆定條件下的膨脹過程，稱為節流膨脹過程。)
節流過程是個等焓過程:，q=0，p1>p2)
11. 理想氣體經過焦-湯節流膨脹過程，則
（a） （b）
（c） （d）
(答案) c 對於理想氣體，∵ h=f(t)，h不變，t亦不變
而節流過程是個等焓過程:，q=0，p1>p2
對於理想氣體
二、 計算題
１. 某理想氣體的cv, m /j·k-1·mol-1=25.52+8.2×10-3(t/k)，問
(1) cp, m 和t的函式關係是什麼？
(2) 一定量的此氣體在300 k下，由p1=1013.25×103 kpa，v1=1dm3膨脹到p2=101.325 kpa，v2=10 dm3時，此過程的δu，δh是多少？
(3) 第 (2) 中的狀態變化能否用絕熱過程來實現？
解：(1) 因為cp,m-cv,m=r=8.314 j·k-1·mol-1
所以cp,m=(33.83+8.2×10-3 t/k) j·k-1·mol-1
(2) δt=0，所以δu=δh=0
(3) 若是進行絕熱自由膨脹，則w=q=0
所以 δu=δh=0 可與(2)過程等效
２. 0.500g正庚烷放在彈形量熱計中，燃燒後溫度公升高2.
94k。若量熱計本身及附件的熱容為計算298k時正庚烷的燃燒焓（量熱計的平均溫度為298k）。正庚烷的摩爾質量為 0.
1002 kg·mol-1。
解： 0.500g正庚烷燃燒後放出的恆容熱效應為
1mol正庚烷燃燒後放出的恆容熱效應
正庚烷的燃燒焓為
３. 1mol某氣體服從狀態方程pvm=rt+p（為不等於零的常數），其焓h不僅是溫度t的函式，同時試證明焓h還是p和vm。
證：對於物質量一定的單相體系，h＝f(p,v)
又因為所以
同理第二章熱力學第二定律
一、 選擇題
1. 當低溫熱源的溫度趨近於0k時，卡諾熱機的效率
（a）趨近於1 （b）趨於無限大
（c）趨於0 （d）大於其它可逆熱機效率
(答案) a
卡諾迴圈在兩個熱源之間，理想氣體經過恆溫可逆膨脹、絕熱可逆膨脹、恆溫可逆壓縮和絕熱可逆壓縮四個可逆過程回到始態，從高溫() 熱源吸收熱量，一部分通過理想熱機用來對外做功w，另一部分的熱量放給低溫()熱源。這種迴圈稱為卡諾迴圈。
卡諾定理所有工作於同溫熱源和同溫冷源之間的熱機，其效率()都不能超過可逆機效率()，即可逆機的效率最大,。
卡諾定理推論所有工作於同溫熱源與同溫冷源之間的可逆機，其熱機效率都相等，即與熱機的工作物質無關。
熱機效率 (=：可逆熱機；<：不可逆熱機)。可逆熱機的效率最高，且與工作介質以及是否有相變化或化學反應無關，僅取決於高溫熱源與低溫熱源的溫度。
2. 理想氣體從狀態 i 經自由膨脹到狀態 ii，可用哪個熱力學判據來判斷該過程的自發性？
(a) hb) g
(c) s (d) u
(答案) c
不同熱力學判據的應用條件如下
δus,v ≤0； δht,p ≤0
δgt,p ≤0； δs隔離≥0
故只有 (c) 符合條件。
3. 理想氣體絕熱向真空膨脹，則
(a) δs = 0，w = 0 (b) δh = 0，δu = 0
(c) δg = 0，δh = 0 (d) δu = 0，δg = 0
(答案) b
3. 理想氣體與溫度為t的大熱源接觸作等溫膨脹，吸熱q，所作的功是變到相同終態的最大功的 20％，則體系的熵變為：
(a) q/t (b) 0 (c) 5q/t (d) - q/t
(答案) c ,首先，我們判斷這是一可逆過程，所以有δs = qr/t
又因為理想氣體u＝f(t)
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