第一章 热力学第一定律
1. 一隔板将一刚性绝热容器分为左右两侧，左室气体的压力大于右室气体的压力。现将隔板抽去，左右气体的压力达到平衡。若以全部气体作为体系，则ΔU、Q、W为正？为负？或为零？ 解：以全部气体为系统，经过指定的过程，系统既没有对外做功，也无热量传递。所以ΔU、Q、W均为零。
2. 若一封闭体系从某一始态变化到某一终态。 （1）Q、W、Q+W、ΔU是否已完全确定； 答：ΔU＝Q+W能够完全确定，因内能为状态函数，只与系统的始态和终态有关。Q、W不能完全确定，因它们是与过程有关的函数。
（2）若在绝热条件下，使系统从某一始态变化到某一终态，则（1）中的各量是否已完全确定，为什么！
答：Q、W、Q+W、ΔU均完全确定，因绝热条件下Q＝0，ΔU＝Q+W＝W.
习题
1.计算下述两个过程的相关热力学函数。
（1）若某系统从环境接受了160kJ的功，热力学能增加了200kJ，则系统将吸收或是放出了多少热量？
（2）如果某系统在膨胀过程中对环境作了100kJ的功，同时系统吸收了260kJ的热，则系统热力学能变化为多少？ 解析：（1）W＝160kJ, ΔU = 200kJ,根据热力学第一定律：
ΔU＝Q＋W得：Q＝200-160＝40 kJ （2）W＝－100kJ，Q＝260 kJ
ΔU＝Q＋W＝260-100＝160 kJ
2.试证明1mol理想气体在等压下升温1K时，气体与环境交换的功等于摩尔气体常数R. 解：
W??p外（V2-V1）=-p外（p外?pW??Rn?1molnRT2nRT1-）ppT2?T1?1K
3. 已知冰和水的密度分别为0.92×103 kg/m3和1.0×103 kg/m3，现有1mol的水发生如下变化：（1）在100℃、101.325kPa下蒸发为水蒸气，且水蒸气可视为理想气体；
（2）在0℃、101.325kPa下变为冰。 试求上述过程系统所作的体积功。 解：（1）
W??p（）=-p（eV2-V1enRT2n?M-）pdl8.314?373.151.8?10-2=-101325?(-) 31013251.0?10=-3100J(2)
W??p（）=-p（eV2-V1en?Mn?M-）dsdl1.8?10-21.8?10-2=-101325?(-) 330.92?101.0?10=-0.16J
4.设某60m3房间内装有一空调，室温为288K。今在100kPa下要将温度升高到298K，试求需要提供多少热量？假设其平均热容Cp,m = 29.30J·mol-1·K-1,空气为理想气体，墙壁为绝热壁。 解：
pV105?60n???2463mol8.314?293RTQP?nCp,m?T?2463?29.3?(298?288) ?721.7kJ
5. 1 mol理想气体从100℃、0.025 m3经下述四个过程变为100℃、0.1 m3 ： （1）等温可逆膨胀； （2）向真空膨胀；
（3）恒外压为终态压力下膨胀；
（4）等温下先以恒外压等于0.05 m3的压力膨胀至0.05 m3，再以恒外压等于终态压力下膨胀至0.1 m3。
求诸过程体系所作的体积功。 解：（1）
W???pdV??nRTlnV2V10.1??4301J0.025
??1?8.314?373.15?ln（2）W??pe(V2?V1)?0??V?0 （3）
W??pe(V2?V1)????nRT2(V2?V1)V28.314?373.15(0.1?0.025)??2326J0.1
(4)
W??nRTnRT(0.05?0.025)?(0.1?0.05)0.050.18.314?373.158.314?373.15??(0.05?0.025)?(0.1?0.05)
0.050.1??3102J