热力学第一定律考研

1、温物体，若热传递过程中没有做功过程，低温物体吸收的热量等于它内能的增加，高温物体放出的热量等于它内能的减少。
4做功和热传递在改变物体内能上是等效的，但它们的实质不同，做功对应的是其他形式的能与内能的相互转化，热传递是物体间内能的转移。
5焦耳通过实验测定了机械功与所产生的热量之间的关系，称为热功当量，它等于4.18 Jcal1 。
功和内能1.实验探究(1)实验一：如图 1 所示，迅速压下活塞可以使厚壁玻璃筒内浸有乙醚的棉花燃烧。
- 2 -图 1(2)实验二：如图 2 所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一支灵敏温度计和一根气针，另一端有个用卡子卡住的可移动胶塞。
用打气筒慢慢向容器内打气，使容器内的压强增大到一定程度，这时读出温度计示数， 打开卡子，胶塞冲出容器口后，温度计示数明显变小。
图 2(3)实验结论：压缩气体对气体做功，气体温度升高，内能增加；气体对外做功，气体温度降低，内能减小。
气体被压缩或膨胀做功，气体的内能发生变化。
2对功和内能关系的理解(1)内能与内能变化的关系：物体的内能是指物体内所有分子的平均动能和势能之和。
因此物体的内能是一个状态量。
当物体温度变化。

2、即U0，则WQ0或WQ.外界对物体做的功等于物体放出的热量,热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内能的过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系，即UQW。
,2热力学第一定律的符号规定,外界对物体做功 W0,物体对外界做功 W0,物体从外界吸收热量 Q0,物体向外界放出热量 Q0,物体内能增加 U0,物体内能减少 U0,易错辨析,二、典例剖析,2. 典例剖析,【例1】 (2015北京理综，13)下列说法正确的是( ) A物体放出热量，其内能一定减小 B物体对外做功，其内能一定减小 C物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加 D物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变,解析显隐,【备选】 (2011江苏卷) 如图所示，内壁光滑的汽缸水平放置一定质量的理想气体被活塞密封在汽缸内，外界大气压强为p0.现对汽缸缓慢加热，气体吸收热量Q后，体积由V1增大为V2.则在此过程中，气体分子平均动能_(选填“增大”、“不变”或“减小”)，气体内能变化了_。

3、和内能的转化过程具有方向性，机械能转化为内能是可以自发进行的，而相反过程不能自发进行，要将内能全部转化为机械能，必然会引起其他影响。
4第二类永动机不可能制成，它是指从单一热源吸热全部用来对外做功又不引起其他变化，把得到的内能全部转化为机械能，效率达到 100%的热机。
5热力学第二定律常见的有两种表述，克劳修斯的表述是按照热传导的方向性表述的，开尔文的表述是按照机械能与内能转化过程的方向性表述的，两种表述是等价的。
6从微观看，热力学第二定律表明：与热现象有关的自发的宏观过程，总是朝着分子热运动状态无序性增加的方向，即熵增大的方向进行的。
热力学第二定律1热力学第二定律的概念反映自然界过程进行方向和条件的定律。
2自然过程的方向性(1)热传导：两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体，而低温物体不可能自发地将热量传给高温物体，要实现低温物体向高温物体传递热量，必须- 2 -借助外界的帮助，因而产生其他影响或引起其他变化。
(2)机械能和内能的转化过程：物体在水平面上运动，因摩擦而逐渐停止下来，但绝不可能出现物体吸收原来传递出去的热量后，在地面上重新运动起来。
要想。

4、绝不会看到：一个放在水平地面上的物体，靠降低温度可以把内能自发地转化为机械能，使这个物体运动起来，其原因是( )A违反了能量守恒定律B在任何条件下热能都不可能转化成机械能，只有机械能才能转化成热能C机械能和内能的转化过程具有方向性，内能转化成机械能是有条件的D以上说法均不正确解析：选 C 机械能和内能的转化具有方向性，内能转化为机械能必须通过做功来实现，故 C 正确。
3多选 关于热传导的方向性，下列说法中正确的是( )A热量能自发地从高温物体传给低温物体B热量能自发地从低温物体传给高温物体C在一定条件下，热量也可从低温物体传给高温物体D热量一定不能从低温物体传给高温物体解析：选 AC 热量可自发地从高温物体传给低温物体，但不能自发地从低温物体传给高温物体。
热量要从低温物体传给高温物体，必须借助外界的作用。
B、D 错误，A、C 正确。
4根据热力学第二定律，下列判断错误的是( )A电流的能不可能全部变为内能B在火力发电机中，燃气的内能不可能全部变为电能C热机中，燃气内能不可能全部变为机械能D在热传导中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体 解析：选 A 。

5、SO2等物质生成，污染空气，燃油车增多，污染物排放越多，空气质量下降，故 A，C 错误；使用电动车和用太阳能、风能和氢能，无污染物排放，不影响空气质量，故 B 正确，D 错误。
2关于热力学第一定律和热力学第二定律，下列论述正确的是( )A热力学第一定律指出内能可以与其他形式的能相互转化，而热力学第二定律则指出内能不可能完全转化为其他形式的能，故这两条定律是相互矛盾的B内能可以转化为其他形式的能，只是会产生其他影响，故两条定律并不矛盾C两条定律都是有关能量的转化规律，它们不但不矛盾，而且没有本质区别D其实，能量守恒定律已经包含了热力学第一定律和热力学第二定律解析：选 B 热力学第一定律和热力学第二定律并不矛盾，对于机械能和内能的转化所具有的方向性也是存在的，故 B 正确。
3下列过程中，可能发生的是( )A某工作物质从高温热源吸收 20 kJ 的热量，全部转化为机械能，而没有产生其他任何影响B打开一高压密闭容器，其内气体自发溢出后又自发溢进去，恢复原状C利用其他手段，使低温物体温度更低，高温物体的温度更高D将两瓶不同液体混合，然后它们又自发地各自分开解析：选 C 根据热。

6、一个给定的化学反应，其恒容热或恒压热只取决于过程的始态和末态，与过程经过的具体途径无关。
由于恒容热等于_，恒压热等于_，因此，这实际上反映的是状态函数的基本性质，但是绝不意味着热是状态函数。
(2014 年南京航空航天大学)5 气体膨胀或被压缩时，不可逆过程的功_可逆过程的功。
这就意味着，气体被压缩时，在可逆过程中环境对系统所做的功比不可逆过程中做的功要_。
(2014 年南京航空航天大学)6 在隔离系统中发生反应 2C2H4(g)+6O22(g)=4CO2(g)+4H2O(g)，使得系统的温度升高，则该系统的U_0， H_(2014 年南京航空航天大学 )7 可逆循环过程结束后，_和_都恢复到原来的状态。
(2012 年南京航空航天大学)8 节流膨胀过程的热 Q_0；节流膨胀过程的始末，其 H_(2012 年南京航空航天大学)二、单项选择题下列各题的备选答案中，只有一个是符合题意的。
9 实际气体进行绝热自由膨胀后，下列表述不正确的是( )(2011 年陕西师范大学)（A）Q=0。

7、2.实际气体在节流膨胀过程中，其焓变=_ (2011 年陕西师范大学)（分数：2.00）_3.实际气体节流膨胀中，焦汤系数的定义为_。
(2012 年陕西师范大学)（分数：2.00）_4.隔离系统与环境之间没有_交换，也没有_交换。
(2014 年南京航空航天大学)（分数：2.00）_5.盖斯定律指出：一个给定的化学反应，其恒容热或恒压热只取决于过程的始态和末态，与过程经过的具体途径无关。
由于恒容热等于_，恒压热等于。

8、界吸收的热量 Q 与对外做功 W 的大小关系为 Q_W。
(填“ ”“”“=”)2 物质的量为 1 mol 的理想气体 A 沿 V=CT2 的可逆途径升温 1，则此过程的Q=_，W=_，系统的U=_。
C 为常数，C V，m (A，g)=1 5R(要计算具体数值)二、单项选择题下列各题的备选答案中，只有一个是符合题意的。
3 热力学第一定律的数学表达式U=Q+W 只适用于( )（A）封闭系统（B）孤立系统（C）开放系统（D）理想气体4 关于焓的牲质，下列说法中正确的是( )（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5 与物质的生成热有关的表述，不正确的是( )（A）标准状态下单质的生成热都规定为零（B）化合物的生成热一定不为零（C）很多物质的生成热都不能用实验直接测量（D）通常所使用的物质的标准生成热数据实际上都是相对值6 下列过程中，系统内能变化不为零的是( )（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。

9、闭口系统的能量平衡方程The first law of thermodynamics and Energy balance equation of closed system 3.4开口系统的能量平衡方程Energy balance equation of open system 3.5稳态稳定流动的能量平衡Energy balance for steady-flow systems 3.6工程中的几种稳态稳定流动装置Some steady-flow engineering devices,热力学第一定律的本质 Essence of the First Law of Thermodynamics, 1909年，C. Caratheodory最后完善热一律,本质：能量转换及守恒定律在热过程中的应用, 18世纪初，工业革命，热效率只有1%, 1842年，J.R. Mayer阐述热一律，但没有引起重视, 1840-1849年，Joule用多种实验的一致性证明热一律，于1850年发表并得到公认,能量守恒定律阐明能量既不能被创造，也不能消灭，它只能从一种形式转换成另一种。

10、系(open system)：体系和环境之间既有能量交换也有物质交换的体系。
孤立体系(isolated system)：和环境既没有物质交换也没有能量交换的体系。
,b. 状态与状态函数状态 体系所有物理性质和化学性质的综合表现。
1 mol H2 1 mol H2 0 C ， 1atm 0 C ， 0.5 atm 22.4 dm3 44.8 dm3状态 1 状态 2,状态函数 描述体系宏观状态的物理量（也称体系的性质）。
特点： 只与始态和终态有关，与途径无关。
H2O (s, 0 C, 1atm ) H2O (g, 0 C, 1atm ) H2O ( l, 0 C, 1atm ),广延性质 与体系中物质的量成正比，相同条件下 有加和性。
如 V、U、H、。

11、l理想气体从 p 1 ，V 1 ，T 1 分别经(1)绝热可逆膨胀到 p 2 ，V 2 ，T 2 和经(2)绝热等外压膨胀至 p 2 ，V 2 ，T 2 ，若 p 2 =p 2 ，则 T 2 _T 2 ；V 2 _V 2 。
(填“”“”“=”)（分数：2.00）_3.若要通过节流膨胀达到制冷的目的，则必要条件是 _(填“”“”“=”)（分数：2.00）_4.298 K下，体积为 2 dm 3 的刚性绝热容器中装有 1 mol的 O 2 (g)和 2 mol的 H 2 (g)；二者发生饭应生成液态税，则该过程的U=_。
（分数。

12、的 pV图像如图 22所示。
（分数：2.00）_3.物质的量为 1 mol的理想气体 A沿 V=CT 2 的可逆途径升温 1，则此过程的 Q=_，W=_，系统的U=_。
C 为常数，C V，m (A，g)=15R(要计算具体数值)（分数：2.00）_二、单项选择题(总题数：15，分数：30.00)4.单项选择题下列各题的备选答案中，只有一个是符合题意的。
（分数：2.00）_5.热力学第一定律的数学表达式U=Q+W 只。

13、“=”)2 若要通过节流膨胀达到制冷的目的，则必要条件是 _(填“ ”“ ”“=”)3 298 K 下，体积为 2 dm3 的刚性绝热容器中装有 1 mol 的 O2(g)和 2 mol 的 H2(g)；二者发生饭应生成液态税，则该过程的U=_。
二、单项选择题下列各题的备选答案中，只有一个是符合题意的。
4 关于热和功，下面的说法中，不正确的是( )（A）功和热只出现于系统中状态变化的过程，只存在于系统和环境问的界面上（B）只有在封闭系统中发生的过程，功和热才有明确的意义（C）功和热不是能量，而是能量传递的两种形式，可称之为被交换的能量（D）在封闭系统中发生的过程，如果内能不变，则功和热对系统的影响必互相抵消5 涉及焓的下列说法中，正确的是( )（A）单质的焓值均等于零（B）在等温过程中焓变为零（C）在绝热可逆过程中焓变为零（D）化学反应中系统的焓变不一定大于内能变化6 dU=CVdT 及 dUm=CV，m dT 适用的条件完整地说应当是( )（A）等容过程（B）无化学反应和相变的等容过程（C）组成不变的均相系统的等容过程（D）无化学反应和相变且不。

14、律中各物理量符号为，W0， Q0，等压压缩时符号相反，在等容过程中， W0， U Q，在等温过程中， U0， W Q。
4将打气筒的出气口堵住，用力将活塞下压，若对气体做功 10 J，气体通过筒壁向外放热 1 卡，则气体的内能改变了 5.82 J(1 卡4.18 焦)。
热力学第一定律1.热力学第一定律的研究对象研究功、热量跟内能的变化之间的定量关系。
2热力学第一定律的内容及公式(1)内容：如果物体跟外界同时发生做功和热传递过程，那么，物体内能的增加 U 就等于物体吸收的热量 Q 和外界对物体做的功 W 之和。
(2)公式： U W Q3对热力学第一定律的理解(1)热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种改变内能的过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系，此定律是标量式，应用时热量的单位应统一为国际单位制中的焦耳。
- 2 -(2)对公式 U Q W 符号的规定：符号 W Q U 外界对物体做功 物体吸收热量 内能增加 物体对外界做功 物体放出热量 内能减少(1)在绝热过程中， Q0， W U，外界对物体做的功等于。

15、的。
或： 热可以变为功，功也可以变为热；一定量的热消失时必定产生相应量的功；消耗一定量的功时，必出现与之相应量的热。
222 热力学能（内能）和总能一、热力学能 (internal energy)UchUnuUthUk 平移动能转动动能振动动能Up二、总（储存）能 (total stored energy of system)总能热力学能，内部储存能外部储存能宏观动能 宏观位能3三、热力学能是状态参数测量 p、 V、 T 可求出四、热力学能单位 五、工程中关心宏观动能与内动能的区别423 热力学第一定律基本表达式加入系统的能量总和 热力系统输出的能量总和 = 热力系总储存能的增量E E+dE流入： 流出：内部贮能的增量 ： dE5或E E+dE624 闭口系基本能量方程式闭口系， 忽略宏观动能 Uk和位能 Up，第一定律第一解析式 功的基本表达式热7讨论：1） 对于可逆过程2） 对于循环3）对于定量工质吸热与升温关系，还取决于 W 的“+”、 “”、数值大小。
8例 自由膨胀如 图， 解：取气体为热力系 闭口系 ？ 开口系 ？强。

16、递，由热力学第一定律可知 B正确，C、D 错。
2多选(2016全国卷)关于气体的内能，下列说法正确的是( )A质量和温度都相同的气体，内能一定相同B气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大C气体被压缩时，内能可能不变D一定量的某种理想气体的内能只与温度有关E一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加解析：选 CDE 气体的内能由物质的量、温度和体积决定，质量和温度都相同的气体，内能可能不同，A 错误。
内能与物体的运动速度无关，B 错误。
气体被压缩时，同时对外传热，根据热力学第一定律知内能可能不变，C 正确。
一定量的某种理想气体的内能只与温度有关，D 正确。
根据理想气体状态方程，一定量的某种理想气体在压强不变的情况下，体积变大，则温度一定升高，内能一定增加，E 正确。
3.多选如图，一绝热容器被隔板 K隔成 a、 b两部分。
已知 a内有一定量的稀薄气体，b内为真空，抽开隔板 K后 a内气体进入 b，最终达到平衡状态。
在此过程中( )A气体对外界做功，内能减少B气体不做功，内能不变C气体压强变小，温度降低D气体压强变小，温度不变解析：选 B。

17、计算,3.8 理想气体s的计算,本章目录,3.1 热力学能和总能,分子动能:（移动、转动、振动）：f(T) 分子位能（相互作用）: f(v) 核能 化学能,1、热力学能（内能）U,内能是状态量,U : 广延参数 kJ u = U /m: 比参数 kJ/kg, 内能总以变化量出现，内能零点人为定,说明：,注意： 对理想气体u=f (T),2、外部储存能,重力位能：,宏观动能：,组成,工质宏观运动的速度,（J）,（J）,工质在重力场中的高度,3、系统总能,外部储存能：,宏观动能 Ek= mc2/2,系统总能：,E = U + Ek + Ep,e = u + ek + ep,（J）,（J/kg）,宏观位能 Ep= mgz,3.2 系统与外界传递的能量,功,随物质传递的能量,热量,外界热源,外界功源,外界质源,系统,1、热量,kJ 或 kcal 且l kcal=4.1868kJ,定义：,在温差作用下,系统与外界通过界面传递的能量。
,规定:,特点:,是传递过程中能量的一种形式，与热力过程有关 ， 是过程量。
,系统吸热热量为正，系统放热热量为负,单位：,2。

18、的微观结构和反应机理。
,能判断变化能否发生以及进行到什么程度，但不考虑变化所需要的时间。
,局限性,不知道反应的机理、速率和微观性质，只讲可能性，不讲现实性。
,2018/10/12,体系与环境,体系（System）,在科学研究时必须先确定研究对象，把一部分物质与其余分开，这种分离可以是实际的，也可以是想象的。
这种被划定的研究对象称为体系，亦称为物系或系统。
,环境（surroundings）,与体系密切相关、有相互作用或影响所能及的部分称为环境。
,2018/10/12,体系分类,根据体系与环境之间的关系，把体系分为三类：,（1）敞开体系（open system）体系与环境之间既有物质交换，又有能量交换。
,例如：工厂车间的反应釜；精馏塔等。
,2018/10/12,体系分类,根据体系与环境之间的关系，把体系分为三类：,（2）封闭体系（closed system）体系与环境之间无物质交换，但有能量交换。
,例如：在实验室进行的化学实验。
,2018/10/12,体系分类,根据体系与环境之间的关系，把体系分为三类：,（3）孤立体系（isolated system）体系与环境之间既无物质交换，又无能量交。

19、和可靠性。
,2. 热力学研究的目的和內容,3. 热力学研究的基础,热力学的一切结论主要建立在热力学第一、第二和第三定律的基础上。
,经验定律特征： 1. 是人类的经验总结，其正确性由无数次实验事实所证实； 2. 它不能从逻辑上或其他理论方法来加以证明（不同于定理）。
,(1) 广泛性：只需知道体系的起始状态、最终状态，过程进行的外界条件，就可进行相应计算；而无需知道反应物质的结构、过程进行的机理，所以能简易方便地得到广泛应用。
,4热力学研究方法,b. 其研究对象是有足够大量质点的体系，得到物质的宏观性质，因而对体系的微观性质，即个别或少数分子、原子的行为，无法解答。
,(2) 局限性：,由于热力学无需知道过程的机理，所以它对过程自发性的判断只能是知其然而不知其所以然；,c. 热力学所研究的变量中，没有时间的概念，不涉及过程进行的速度问题。
这对实用的化学反应来讲显然是不够的，需用化学动力学来解决。
,1. 体系（物系、系统）和环境,将某一事物的一部分从其他部分划分出来，作为研究对象，而这一部分的物质称为 “体系”； 体系以外的部分叫做 “环境”。
,二基本概念,体系与环境示意图,a、敞开物系：。