大学科目《物理化学(第五版)》复习题和答案.pdf

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1、第 一 章 气 体 1.两 种 不 同 的 理 想 气 体，如 果 它 们 的 平 均 平 动 能 相 同，密 度 也 相 同，则 它 们 的 压 力 是 否 相 同？为 什 么？答：由 于 两 种 气 体 均 为 理 想 气 体，根 据 理 想 气 体 的 状 态 方 程 式 pV=nRT式 中 是 物 质 的 量 少 是 压 力,V 是 气 体 的 体 积,不 是 热 力 学 温 度,R 是 摩 尔 气 体 常 数.又 因 为/2=卷=笔 式 中 m 为 气 体 的 质 量,M 为 气 体 分 子 的 摩 尔 质 量 中 为 气 体 的 密 户 韵?T 两 边 同 除 以 V,则 得 夕=

2、鬻 我 们 已 知 气 体 分 子 的 平 均 动 能 是 温 度 的 函 数，即 瓦=等 4 8丁 所 以 气 体 分 子 的 平 均 平 动 能 仅 与 温 度 有 关.由 题 目 中 已 知 两 种 不 同 的 理 想 气 体，平 均 平 动 平 动 能 相 同，因 此 它 们 的 温 度 相 同,又 因 为 它 们 的 密 度 相 同.则 通 过 上 式 p=爵 可 知 压 力 P 仅 与 M 有 关.因 此 得 出 结 论，两 种 不 同 的 理 想 气 体 在 它 们 具 有 相 同 的 平 均 平 动 能，相 同 密 度 的 条 件 下，它 们 的 压 力 不 同.压 力 与 M

3、 成 反 比,M 越 大 则 p 越 小.2.在 两 个 体 积 相 等、密 封、绝 热 的 容 器 中,装 有 压 力 相 等 的 某 理 想 气 体，试 问 这 两 个 容 器 中 温 度 是 否 相 等？答:根 据 理 想 气 体 的 状 态 方 程 式 pV=nRT假 设 在 第 一 个 容 器 中 某 种 理 想 气 体 符 合 力 则 在 第 二 个 容 器 中 存 在 p2Vz=mRTz.又 因 为 两 容 器 的 体 积 相 等,装 有 的 理 想 气 体 的 压 力 也 相 等 所 以 p=pz V.=V2则 得“iRTi=。2田 72,两 边 同 除 以 R 则 得 w i

4、 Ti-nzTt若 两 容 器 中 装 有 相 同 物 质 的 量 的 该 理 想 气 体，则 两 个 容 器 中 温 度 相 等;否 则，两 容 器 中 温 度 不 相 等.3.Dalton分 压 定 律 能 否 用 于 实 际 气 体？为 什 么？答:根 据 气 体 分 子 动 理 论 所 导 出 的 基 本 方 程 式 p V m N u2式 中 P 是 N 个 分 子 与 器 壁 碰 撞 后 所 产 生 的 总 效 应，它 具 有 统 计 平 均 的 意 义.平 均 压 力 是 一 个 定 值，是 一 个 宏 观 可 测 的 物 理 量.对 于 一 定 量 的 气 体，当 温 度 和

5、体 积 一 定 时,它 具 有 稳 定 的 数 值.因 为 通 过 气 体 分 子 动 理 论 所 导 出 的 Dalton分 压 定 律 去=萨 或 与=口 5 是 摩 尔 分 数）适 用 于 实 际 气 体，经 得 起 实 验 的 考 验 P lymx P4.在 273 K 时,有 三 种 气 体,H z,Q 和 C Q,试 判 别 哪 种 气 体 的 根 均 方 速 率 最 大？哪 种 气 体 的 最 概 然 速 率 最 小？答:根 据:根 均 方 程 率 最 概 然 速 率 或/等 可 推 知 根 均 方 速 率、最 概 然 速 率 与 质 量 的 平 方 根 成 反 比 因 此，在

6、相 同 温 度 273 K 的 条 件 下，M%=2 X 1 0-3kg,mol-1,M%=3 2 X 10-3kg mol-,Mx,=4 4 X 10-3kg mol-1H2的 根 均 方 速 率 最 大;C O s的 最 概 然 速 率 最 小 5.最 概 然 速 率、根 均 方 速 度 和 数 学 平 均 速 率，三 者 的 大 小 关 系 如 何？各 有 什 么 用 处？答:在 Maxwell速 率 分 布 曲 线 上 有 一 最 高 点,该 点 表 示 具 有 这 种 速 率 的 分 子 所 占 的 分 数 最 大，这 个 最 高 点 所 对 应 的 速 率 称 之 为 最 概 然

7、速 率 或=”等分 子 的 数 学 平 均 速 率(5)为 所 有 分 子 速 率 的 数 学 平 均 值 V Km根 均 方 速 率()是 一 个 统 计 平 均 值，它 与 各 个 分 子 的 速 率 有 关,但 又 不 等 于 任 务 单 个 分 子 的 速 率.度 三 种 速 率 之 比%V?1 A/W j 128 T 224在 三 者 中,最 概 然 速 率 最 小，根 均 方 速 率 最 大,数 学 平 均 速 率 居 中.6.气 体 在 重 力 场 中 分 布 的 情 况 如 何？用 什 么 公 式 可 以 计 算 地 球 上 某 一 高 度 的 压 力？这 样 的 压 力 差

8、能 否 用 来 发 电？答:在 重 力 场 中，气 体 分 子 受 到 两 种 互 相 相 反 的 作 用.无 规 则 热 运 动 将 使 气 体 分 子 均 匀 分 布 于 它 们 所 能 达 到 的 空 间，而 重 力 的 作 用 则 要 使 重 的 气 体 分 子 向 下 聚 集.由 于 这 两 种 相 反 的 作 用，达 到 平 衡 时，气 体 分 子 在 空 间 中 并 排 均 匀 的 分 布，密 度 随 高 度 的 增 加 而 减 少 假 定 在 0%的 高 度 范 围 内 温 度 不 变，则=%exp(一 髀)由 于 在 上 述 公 式 的 积 分 过 程 中，均 将 温 度 看

9、 作 常 数，所 以 只 在 高 度 相 差 不 太 大 的 范 围 内，可 以 计 算 地 球 上 某 一 高 度 的 压 力.虽 然 存 在 这 样 的 压 力 差，但 是 由 于 存 在 重 力 场 的 原 因，在 实 际 生 活 中 我 们 不 能 用 这 样 的 压 力 差 来 进 行 发 电.7.在 一 个 密 闭 容 器 内 有 一 定 量 的 气 体，若 升 高 温 度，气 体 分 子 的 动 能 和 碰 撞 次 数 增 加，那 分 子 的 平 均 自 由 程 将 如 何 改 变？答:在 一 密 闭 的 容 器 内，若 温 度 升 高，碰 撞 次 数 增 加,平 均 速 度 匕

10、 增 加 根 据，平 均 自 由 程 7由 于 移 动 着 的 分 子 在 单 位 时 间 内 与 其 他 分 子 相 碰 的 次 数 z 可 以 用 含“的 式 子 来 表 示，例 如 书 中 以 分 子 平 均 以 90的 角 度 互 相 碰 撞 为 例，推 导 出 7=2=喘 我 们 可 以 间 接 证 明 分 子 的 平 均 自 由 程 与 温 度 无 关.8.什 么 是 分 子 碰 撞 的 有 效 截 面 积？如 何 计 算 分 子 的 互 碰 频 率？答:设 分 子 的 有 效 半 径 为，有 效 直 径 为 d.运 动 着 的 分 子，其 运 动 的 方 向 与 纸 面 垂 直，

11、以 有 效 直 径 d(d=2分 为 半 径 作 虚 线 圆，这 个 面 积 称 为 分 子 碰 撞 的 有 效 截 面 积(MF).单 位 时 间、单 位 体 积 中 分 子 平 均 相 撞 的 总 次 数 Z应 为 Z=式 中，加 代 表 A,B 分 子 的 有 效 半 径 之 和,代 表 折 合 质 量 dAB2+2 7 一 或 十 M B 9.什 么 是 气 体 的 隙 流？研 究 气 体 隙 流 有 何 用 处？答:气 体 分 子 通 过 小 孔 向 外 流 出 称 为 隙 流.G raham的 隙 流 定 律 是 指 隙 流 速 度 与 其 摩 尔 质 量 的 平 方 根 成 反

12、比，若 两 种 气 体 在 相 同 的 情 况 下 进 行 比 较 5 淄 隙 流 定 律 可 以 用 来 求 气 体 的 摩 尔 质 量,即 J=利 用 隙 流 作 用 也 可 以 分 离 摩 尔 质 量 不 同 的 气 体 混 合 物，这 在 同 位 素 分 离 中 得 到 了 应 用.10.van der W aals对 实 际 气 体 作 了 哪 两 项 校 正？如 果 把 实 际 气 体 看 作 刚 球，则 其 状 态 方 程 的 形 式 应 该 如 何？答:van der W aals对 实 际 气 体 的 体 积 和 压 力 两 项 上 提 出 了 具 有 物 理 意 义 的 修

13、 正 因 子 a 和。，这 两 个 因 子 揭 示 了 真 实 气 体 与 理 想 气 体 有 差 别 的 根 本 原 因.van der Waals 方 程 式,即(立+法)(Vmb)=R T11.在 同 温、同 压 下，某 实 际 气 体 的 摩 尔 体 积 大 于 理 想 气 体 的 摩 尔 体 积,则 该 气 体 的 压 缩 因 子 Z 是 大 于 1还 是 小 于 1?答:在 压 力 较 高 或 温 度 较 低 时,实 际 气 体 与 理 想 气 体 的 偏 差 较 大.我 们 以 书 中 提 及 的 压 缩 因 子(Z)衡 量 偏 差 的 大 小.2=若=焉；在 同 温.同 压 下

14、，某 实 际 气 体 的 摩 尔 体 积 大 于 理 想 气 体 的 摩 尔 体 积,则 该 气 体 的 压 缩 因 子 R T,实 际 气 体 的 可 压 缩 性 比 理 想 气 体 小.同 理 我 们 可 以 推 出 在 相 同 情 况 下,若 实 际 气 体 的 摩 尔 体 积 小 于 理 想 气 体 的 摩 尔 体 积，则 该 气 体 的 压 缩 因 子 Z V 1少 V R T,实 际 气 体 的 可 压 缩 性 比 理 想 气 体 大.12.压 缩 因 子 图 的 基 本 原 理 建 立 在 什 么 原 理 的 基 础 上？如 果 有 两 种 性 质 不 同 的 实 际 气 体,其

15、 压 力、摩 尔 体 积 和 温 度 是 否 可 能 都 相 同？其 压 缩 因 子 是 否 相 同？为 什 么？答:凡 是 van der W aals气 体 都 可 以 用 统 一 的 对 比 方 程 式 表 示，因 为 在 对 比 状 态 方 程 中(3月 一 l)=8 r没 有 出 现 气 体 的 特 性 常 数 a 6,所 以 它 是 一 个 具 有 普 遍 性 的 方 程 式.但 直 接 使 用 对 比 方 程 式 似 嫌 太 繁，特 别 是 对 高 压 气 体 的 有 关 计 算,常 使 用 压 缩 因 子 图.其 状 态 方 程 式 仍 保 留 理 想 气 体 方 程 式 的

16、形 式,pVm=Z R T y我 们 将 范 氏 方 程(+巷 y Vm-b)=R T 展 开 后 得 嗯-嗯(&+%+%?谭 二 也 可 写 成 尸 检 一 病 假 设 两 种 性 质 不 同 的 实 际 气 体 具 有 相 同 的 1 和 T,但 是 由 于 性 质 不 同，它 们 分 别 的 a、b 值 不 同，因 而 它 们 的 P 值 不 同.所 以 说 两 种 性 质 不 同 的 实 际 气 体，力、匕 和 T 值 不 可 能 同 时 相 同.因 为 今 户 芒？丁 喋 代 入 Z=卷 后 得，Z=*又 根 据 书 中 提 及 式 士=告 已 证 明 丫 皿 der W aals气

17、 体 的 卷 工 接 近 一 个 常 数,所 以 两 种 性 质 不 同 的 实 际 气 体 若 具 有 相 同 的 对 比 状 态，即”、B、r 值 相 同，则 它 们 的 压 缩 因 子 相 同;否 则，压 缩 因 子 相 同.第 二 章 热 力 学 第 一 定 律1.判 断 下 列 说 法 是 否 正 确.(D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 从 7=(,H=Q,所 以 Q,Q,是 特 定 条 件 下 的 状 态

18、函 数.(5)恒 温 过 程 一 定 是 可 逆 过 程.(6)汽 缸 内 有 一 定 量 的 理 想 气 体，反 抗 一 定 外 压 做 绝 热 膨 胀，则 H=Q0=O.(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 热 量.(8)系 统 从 状 态 I 变 化 到 状 态 0，若 AT=O,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 H=Q,=O.(10)理 想 气 体 绝 热 变 化 过 程

19、中,即 W R=&J=C v 7,Wm=&；=&T,所 以 W R=W%(ID 有 一 个 封 闭 系 统，当 始 态 和 终 态 确 定 后：(a)若 经 历 一 个 绝 热 过 程，则 功 有 定 值；(b)若 经 历 一 个 等 容 过 程，则 Q有 定 值(设 不 作 非 膨 胀 功)；(c)若 经 历 一 个 等 温 过 程，则 热 力 学 能 有 定 值；(山 若 经 历 一 个 多 方 过 程，则 热 和 功 的 代 数 和 有 定 值.(12)某 一 化 学 反 应 在 烧 杯 中 进 行，放 热 Q,结 变 为 A H i，若 安 排 成 可 逆 电 池,使 始 态 和 终

20、态 都 相 同，这 时 放 热 Q，婚 变 为 柱，则 产 力.答：(1)对.(2)对.(3)错.若 外 界 条 件 不 变，即 状 态 给 定 后,所 有 的 状 态 函 数 都 有 一 定 的 数 值.当 某 一 个 或 某 几 个 状 态 函 数 发 生 变 化 时，状 态 一 定 改 变;反 之，当 状 态 改 变，状 态 函 数 中 一 定 有 某 一 个 或 某 几 个 发 生 变 化，而 不 一 定 是 全 部 的 状 态 函 数 都 发 生 改 变.(4)错.热 力 学 能 U 和 熠 H 是 状 态 函 数，它 的 改 变 值 决 定 于 系 统 的 起 始 和 终 了 的

21、状 态，与 途 径 无 关.功 和 热 决 定 于 引 起 状 态 发 生 变 化 的 方 法,于 途 径 有 关.在 特 定 条 件 下,断 定 Qv、Q,就 是 状 态 函 数 是 不 充 分 的.一 用 点 融 悯 程 鬲 瓶 出 翻 穗 睇 鼎 规 西 翻 博 豺 慰、“微 耕 k 衡 的 过 程 野 系 统 的 保 种 性 质 不 随 时 间 而 改 变，则 系 统 处 丁 热 力 学 甲 衡 快 志.满 足 可 逆 过 程 地 要 求，即 保 持 速 有 平 衡 快 总 的 过 程.(6)错.等 外 压 与 等 压 不 是 同 一 概 念，勿 混 淆;绝 热 膨 胀 过 程 中 Q

22、=0,而 不 是 QP=0.结 是 状 态 函 数,在 绝 热 膨 胀 过 程 压 力 由 四 至 上，1 至 7、式 PZV%,T ZV T I)可 得 出 AH0.(7)错.热 力 学 第 一 定 律 说 明 热 力 学 能(U)、热(Q)和 功(W)可 以 互 相 转 化，又 表 述 了 它 们 转 化 时 的 定 量 关 系，所 以 它 又 是 一 个 能 量 守 恒 定 律.因 此 可 知，系 统 热 力 学 能 的 变 化 是 6 U=Q+W.所 以 功 的 转 化 形 式 不 仅 有 热.也 可 通 过 热 力 学 能.(8)错.热(Q)的 变 化 值 与 具 体 的 变 化 途

23、 径 有 关，它 不 是 状 态 函 数.当 了 二。时，只 说 明 初 始 和 终 了 的 温 度 相 同，而 不 能 说 明 整 个 过 程 的 变 化 情 况，故 Q不 一 定 为 零.竺 牌 矗 曾 爵 自 由 膨 胀(或 说 等 温 自 由 膨 胀)过 程 就 是(9)错.H=Q 0是 在 没 有 其 他 功 的 条 件 下 才 存 在 的 等 式.题 目 中 提 及 机 械 搅 拌 使 液 体 升 温，则 说 明 存 在 机 械 功，即 3 W/X 0.所 以，上 面 等 式 H=Q,不 成 立.(10)错.由 同 一 状 态 I 出 发，经 过 绝 热 可 逆 过 程 达 到 的

24、 状 态 n 和 经 过 绝 热 不 可 逆 过 程 达 到 的 状 态 II两 状 态 的 温 度 一 定 不 相 同，故 RWATm,所 以 WRN W*对.绝 热 过 程,卬=三 p=a(T 2-n).(b)对.等 容 过 程 中(不 作 非 膨 胀 功)。=&；.(c)错.等 温 过 程，丛 7=0.解 释 的 不 严 谨，只 有 对 于 理 想 气 体 等 温 过 程，U=0,热 力 学 能 才 有 定 值，八 a(八 解 释 的 不 严 谨，只 有 对 于 理 想 气 体 上 面 公 式 才 成 立，用 公 式 Q+W=AU解 释 更 合 理，因 为 状 态 函 数(d)对.多 方

25、 可 逆 Q+W=j C v d f.的 变 化 值 AU只 与 始 终 态 有 美，始 终 态 确 定 后，AU就 确 定 了，那 么 热 和 功 的 代 数 和 就 有 定 值。(12)对.Q是 非 状 态 函 数，由 于 经 过 的 途 径 不 同，则 Q 值 将 会 不 同.籍(H)是 状 态 函 数,只 要 始 终 态 相 同,不 考 虑 所 经 过 的 过 程，则 两 焙 变 值 A H 和 相 等.2.回 答 下 列 问 题.(1)在 盛 水 槽 中 放 置 一 建 水 的 封 团 g，加 热 盛 水 槽 中 之 水,使 其 达 到 沸 点.试 问 试 管 中 的 水 是 非 会

26、 沸 腾.为 什 么？不 会 沸 腾 只 有 P饱 和 蒸 气 压 P外 压 才 能 沸 腾 在 盛 水 的 封 闭 试 管 中 的 水 的 P饱 和 蒸 气 压 W p外 压(2)夏 天 将 室 内 电 冰 箱 的 门 打 开，接 通 电 源 并 紧 闭 门 窗(设 墙 壁、门 窗 均 不 传 热)，能 否 使 室 内 温 度 降 低，为 什 么？(3)可 逆 热 机 的 效 率 最 高，在 其 他 条 件 都 相 同 的 前 提 下，用 可 逆 热 机 去 牵 引 火 车,能 否 使 火 车 的 速 度 加 快,为 什 么？(4)Zn与 稀 硫 酸 作 用,(a)在 敞 口 的 容 器 中

27、 进 行 Mb)在 密 闭 的 容 器 中 进 行.哪 一 种 情 况 放 热 较 多,为 什 么？(5)在 一 铝 制 筒 中 装 有 压 缩 空 气，温 度 与 环 境 平 衡.突 然 打 开 筒 盖.使 气 体 冲 出，当 压 力 一 外 界 相 等 时，立 即 盖 上 筒 盖，过 一 会 儿,筒 中 气 体 的 压 力 有 何 变 化？(6)在 N2和 H2的 物 质 的 量 之 比 为 1 3 的 反 应 条 件 下 合 成 获.实 验 测 得 在 温 度 T,和 Tz时 放 出 的 热 址 分 别 为 Q/()和 Q,(K)，用 Kirchhoff定 律 验 证 时,与 下 述 公

28、 式 的 计 算 结 果 不 符，试 解 释 原 因.AHe+SrC.dTJ T1(7)从 同 一 始 态 A 出 发,经 历 三 种 不 同 途 径 到 达 不 同 的 终 态 经 等 温 可 逆 过 程 从 A f B；(2)经 绝 热 可 逆 过 程 从 A-C；(3)经 绝 热 不 可 逆 过 程 从 A f D.试 问：(a)若 使 终 态 的 体 积 相 同，D 点 应 位 于 B C 虚 线 的 什 么 位 置，为 什 么？(b)若 使 终 态 的 压 力 相 同，。点 应 位 于 B C 虚 线 的 什 么 位 置，为 什 么,参 见 图 23.(8)在 一 个 玻 璃 瓶 中

29、 发 生 如 下 反 应：Hz(g)+Clz(g 的 2HCl(g)反 应 前 后 均 未 发 生 变 化，设 所 有 的 气 体 都 可 看 作 是 理 想 气 体.因 为 理 相 气 体 的 热 力 学 能 仅 是 温 这 个 结 论 不 正 确，因 为 理 想 气 体 的 热 力 学 能 仅 是 温 度 的 函 数，U=U T)只 是 对 组 成 一 定 的 理 想 气 体 适 用，而 这 一 题 中 的 理 想 气 体 发 生 了 化 学 反 应，而 且 是 个 放 热 的 化 学 反 应，4 U不 可 能 为 零。度 的 函 数.U=U(T)，所 以 该 反 应 的&J=0.这 个

30、结 论 对 不 对？为 什 么？答:(1)不 会.由 于 水 槽 中 的 水 与 水 的 沸 点 相 同，不 满 足 只 有 环 境 的 温 度 高 于 液 体 的 沸 点，液 体 才 能 沸 腾 的 条 件.所 以 试 管 中 的 水 不 会 沸 腾.(2)不 能.由 于 墙 壁、门 窗 不 传 热.则 可 把 整 个 屋 子 看 作 是 一 个 绝 热 等 容 的 系 统,又 因 为 TJ=Q+W.而 Q=0(绝 热 过 程)，电 冰 箱 做 电 功，即 环 境 对 系 统 做 功 W 0,所 以,温 度 升 高.(3)不 能.热 机 效 率 7=彳 产 是 指 从 高 温 热 源 所 吸

31、 的 热 最 大 的 转 换 成 对 环 境 所 做 的 功.但 是 同 时 可 逆 热 机 循 环 一 周 是 一 个 缓 慢 的 过 程 匝 辿 恒 屿 圆 口 又 由 P=W=F v 可 推 出 v 将 无 限 的 小，因 此 用 可 逆 热 机 牵 到 火 车 的 做 法 是 不 实 际 的，不 能 增 加 火 车 的 速 度 只 会 降 低.(4)在 密 闭 的 容 器 中 进 行 的 反 应 放 热 较 多.这 是 由 于 在 热 化 学 中,Q,=Q+&(R D而 在 这 个 反 应 中 Zn+HzSO,ZnSO,+%.=1.又 因 为 该 反 应 为 放 热 反 应 Q、Q，的

32、 值 均 为 负 数，IQ l I Q I.膨 胀 Q=O,AU=Cv(T2-Tl)=W0,T2Tl(5)筒 内 的 压 力 变 化 过 程：当 压 缩 空 气 气 体 冲 出，在 绝 热 可 逆 过 程 有*当 气 体 的 压 力 与 外 界 相 等 时,筒 中 温 度 降 低.立 即 盖 上 筒 盖，过 一 会 儿,系 统 与 环 境 的 温 度 完 全 相 等，温 度 升 高，则 压 力 也 升 高.即 大 于 环 境 中 的 标 准 大 气 压.(6)A,Hm=鬻,实 际 上 是 指 按 所 给 反 应 式，进 行 也 为 Im ol反 应 时 的 婚 变，实 验 中 测 得 的 数

33、值 是 反 应 达 到 平 衡 时 放 出 的 热 量,此 时 e V lm o l,因 此 经 过 计 算 使 用 Kirchhoff定 律 计 算 的 结 果 与 实 验 不 符.(7)结 果 如 图 24.绝 热 图 2-4，我 们 可 知 绝 热 可 逆 膨 胀 的 功 最 大.绝 热 过 程 中,W=Cv(T?-1),由 于 是 膨 胀 过 程，所 以 W|W w I，所 以 T Q T21t.又 根 据 理 想 气 体 状 态 方 程 加 片=成，当 相 同 时 p2mPzR.当 P1相 同 时,匕 次 匕 2绝 热 膨 胀 在 实 际 过 程 中 是 一 个 降 温 过 程，与

34、等 温 可 逆 相 比,72成 22次；当/(2相 同 时，匕*%!?.丫(8)ALT=O这 个 结 论 不 正 确.根 据 热 力 学 第 一 定 律&J=Q+W,由 于 反 应 前 后 的 T 未 变,(3=法;=W.虽 然 整 个 反 应 中 V 未 变，但 此 化 学 反 应 由 于 光 照 而 引 发，以 这 种 的 形 式 对 反 应 做 功，所 以;#().解 释 有 误!3.可 逆 过 程 有 哪 些 基 本 特 征？请 识 别 下 列 过 程 中 哪 些 是 可 逆 过 程.(1)摩 擦 生 热；热 功 转 化 是 不 可 逆 的(2)室 温 和 大 气 压 力(101.3

35、kPa)下,水 蒸 发 为 同 温、同 压 的 气；不 是 相 变 点 发 生 的 相 变 是 不 可 逆 相 变(3)373 K 和 大 气 压 力(101.3 kPa)下，水 蒸 发 为 同 温、同 压 的 气；相 变 点 发 生 的 相 变 是 可 逆 相 变(4)用 干 电 池 使 灯 泡 发 光；阻 力 和 推 动 力 相 差 有 限 量，是 不 可 逆 过 程(5)用 对 消 法 测 可 逆 电 池 的 电 动 势；黑 黑 推 动 力 相 差 无 限 小 无 限 小 是 可 逆 过 程(6)NZ(g)Q(g)在 等 温、等 压 条 件 下 面 吝；混 合 是 不 可 逆 过 程 恒

36、 温 卜 将 1 m ol水 倾 入 大 量 溶 液 中，溶 液 浓 度 未 变；浓 差 为 有 限 量，是 不 可 逆 过 程 水 在 冰 点 时 变 成 同 温、同 压 的 冰 相 变 点 时 的 相 变 是 可 逆 相 变 冬 H七 Y班 苴 卡 蛀 加：状 态 变 化 时 推 动 力 与 阻 力 相 差 无 限 小，系 统 与 环 境 始 终 无 限 接 近 平 衡 态：答：可 逆 过 程 基 本 特 征：完 成 有 限 变 量 需 无 限 长 时 间：通 升 常 华 饱、和 凝 蒸 结 气、凝 压 华 下：的 澈 汽 固 化 点、过 程 中 的 每 一 步 都 可 向 相 反 的 方

37、 向 进 行，而 且，系 统 复 原 后 在 环 境 中 并 不 引 起 其 他 变 化.褶 麴 总 嵯 选 1M 为 经 过 无 限 慢 的 膨 胀 与 压 缩.在 可 逆 膨 胀 中 系 统 做 的 功 最 大,在 系 统 复 原 可 逆 压 缩 过 程 中 对 环 境 做 的 功 最 小.(3)、(5)和(8)的 过 程 为 可 逆 过 程,其 余 均 不 是.4.试 将 如 下 的 两 个 不 可 逆 过 程 设 计 成 可 逆 过 程：(1)在 298 K,101.3 kP a压 力 下，水 蒸 发 为 同 温、同 压 的 气；(2)在 268 K,101.3 kP a压 力 下，水

38、 凝 结 为 同 温、同 压 的 冰.答：(DH2O(l,298K,101.3kPa)-H2O(g,298K,101.3kPa)分 解 等 过 程 可 以 看 成 M 逆 过 程.等 压 可 逆 升 温 等 压 可 逆 降 温 H2O(l,373K,101.3kPa)等 温 等 压 可 逆 蒸 发 口、-H2O(g,373K,101.3kPa).(2)H2O(l,268K,101.3kPa)H2O(s,268K,101.3kPa)等 压 可 逆 升 温 等 压 可 逆 降 温 H2O(l,273K,101.3kPa)等 温 等 压 可 逆 凝 结-HzO(s,273K,101.3kPa).5.

39、判 断 下 列 各 过 程 中 的 Q,W,U和 可 能 知 道 的 值，用 0,V 0或=0 表 示.(1)如 图 25所 示，当 电 池 放 电 后，选 择 不 同 的 对 象 为 研 究 系 统，以 水 和 电 阻 丝 为 系 统 以 水 为 系 统 以 电 阻 丝 为 系 统 以 电 池 和 电 阻 丝 为 系 统 以 水、电 池 和 电 阻 丝 为 系 统；(2)van der W alls气 体 等 温 自 由 膨 胀；(3)密 闭 非 绝 热 容 器 中 盛 有 锌 粒 和 盐 酸，容 器 上 部 有 可 移 动 的 活 塞；(4)C6H6(s,101.3 kPa,T()-CsH

40、6(1,101.3 kP a,7;)；(5)恒 容 绝 热 容 器 中 发 生 如 下 反 应 H2(g)+C l2(g)2HCl(g)L _图 2-5(6)恒 容 非 绝 热 容 器 中,发 生 与(5)相 同 的 反 应,反 应 前 后 温 度 相 同；(7)在 大 量 的 水 中，有 一 个 含 有 H z(g),6(g)的 气 泡，通 一 电 火 花 使 其 化 合 变 为 水，以 Hz(g),d(g)混 合 气 为 系 统，忽 略 电 火 花 能 量；(8)理 想 气 体 Joule-T hom son的 节 流 过 程.答:(1)W 0,水 和 电 阻 丝 为 一 整 体 看 待

41、Q=0,(；=?+W 0.以 水 为 系 统，对 外 不 做 功,W=0,系 统 吸 热 Q 0,故 L 7=W+Q 0.以 由 阳 丝 为 系 统，电 阻 丝 的 状 态 未 走 牛 改 年.所 以 星=。案 统 放 执 Q V 0,所 以 W 0.环 境 对 电 阻 丝 做 电 功，W 0,在 电 能 转 变 为 热 能 的 过 程 中，电 阻 丝 会 发 热，Q 0,同 时 电 阻 丝 本 身 温 度 也 会 升 高，AU0 以 电 池 电 阻 丝 为 系 统，不 存 在 对 外 做 功,W=o.系 统 为 放 热 反 应,Q V 0，&7=Q+W o一 所 以 可 知.AT/=Q+S

42、O 加 i.热 力 学 能 增 加，(),(=A u o(3)由 于 Zn+2HC1=ZnCl2+H2 f 体 积 增 加,活 塞 移 动 对 外 做 功,W V O.此 反 应 为 放 热 反 应，所 以 Q 0.同 理,Z JnQ+W V O.(4)由 固 体 变 为 液 体，在 凝 固 点 和 等 压 条 件 下，吸 热.Q=Q=A H O.W=-p V)=-p(Vt-Vs)0.(5)恒 容 绝 热 的 容 器 中 发 生 反 应,Q=Q=O,W=O故 从 7=0；因 为 该 反 应 为 放 热 反 应,反 应 后 温 度 升 高，由 理 想 气 体 状 态 方 程 可 知 立=爷 V

43、不 变，力 随 丁 增 加 而 增 加.又 因 H=A l；+a(p V)=V S p)0.(6)恒 容 容 器 内 W=0；由 于 是 非 绝 热 容 器，该 反 应 为 放 热 反 应，故 Q=Q，0；同 理 U 0.H=A U 0.该 反 应 帔 热 反 应,Q H2O(g)&*(3 7 3 10=晞(匕 0,1)=&孤(氏 0,8)-&抽(乩 0,1)结 果 正 确.(6)根 据 定 义 A H H z,g)=A H 算 HzO,g)等 式 成 立.所 以 题 中 表 示 结 果 错 误.8.G，m是 否 恒 大 于 Cv.m?有 一 个 化 学 反 应，所 有 的 气 体 都 可 以

44、 作 为 理 想 气 体 处 理，若 反 应 的 AC/m 0,则 反 应 的 Cv.m也 一 定 大 于 零 吗？证 明：C 一 Cv=(需)/一(券%_(U+p V)一(dT)(券)V=(券),+夕 借)(第 V=（豹 v+（患）T（券）,+川 给（第 v一 般 情 况 下，1、2式 都 大 于 零,CP.BCv,m,但 对 于 液 态 水 在 4c 密 度 最 大，2式 为 0,品，巾=G,在 0-4C之 间,2式 小 于 零,Cp,0 时 则 C，,m也 一 定 大 于 零.对 于 一 个 气 体 都 可 以 作 为 理 想 气 体 的 化 学 反 应，A C p.-ACv.B=AnR

45、,ACv.m=ACP.l AnR,因 此 ACp.m0,ACv,n不 一 定 大 于 0第 三 章 热 力 学 第 二 定 律 1.指 出 下 列 公 式 的 适 用 范 围.（DZSmixS=-R 2 H1 FU：B;H（2）AS=nRln+C01n 鑫 nRln g+Cyln 春；pzC）d r/=T 1 4 S _ 若 温 暹 定（双 变 V量 y系 统），刖=01的 1封 闭 系 统 的 任 意 过 程，3 R 8 P a v 小 组 成 变 化、w,=o的 封 闭 系 统 的 可 逆 过 程（或 平 衡 过 程。r 适 用 于 组 成 恒 定（双 变 量 系 统）、不 作 膨 胀 功

46、 的 封 闭 体 系 的 等 温 过 程：或 组 成 变 化、不 作 U：膨 胀 功 的 封 闭 系 统=J V d p；的 等 温 可 逆 过 程（或 等 温 平 衡 过 程）。（5）4S,AA,4G作 为 判 据 时 必 须 满 足 的 条 件.答:（1）理 想 气 体 的 等 温 等 压 过 程，并 符 合 分 体 积 定 律，打 昌，存 在 的 每 种 气 体 的 压 力 都 相 等,且 等 于 气 体 的 总 压 力.（2）适 用 于 非 等 温 过 程 中 埔 的 变 化 值，在 计 算 一 定 量 的 理 想 气 体 由 状 态 I（女.1,7）改 变 到 状 态 口（生,匕，八

47、）时，可 由 两 种 可 逆 过 程 的 加 和 而 求 得.等 号 两 边 是 两 种 不 同 的 分 步 计 算 方 法.（3）对 于 封 闭 系 统 只 做 体 积 功 时 适 用.不 完 善（4）对 于 等 温 条 件 下,封 闭 系 统 只 做 体 积 功 时 增 用.不 完 善 不 病 判 据:对 于 隔 离 系 统 或 维 黑 系 统.dSOHelmholtz自 由 能 判 据 在 等 温 等 容 整 其 他 功 的 条 件 下，若 系 统 任 其 自 然，叫 自 发 变 化 总 是 朝 向 A 减 少 的 方 向 进 行,直 至 系 统 达 到 平 衡.Gibbs自 由 能 判

48、 据:在 等 温 等 压 下，不 做 其 他 功，任 期 自 然 进 行,则 自 发 变 化 是 朝 G 减 少 的 方 向 进 行,直 至 系 统 达 到 平 衡.2.判 断 下 列 说 法 是 否 再 赣,并 说 明 原 因.（D 不 可 逆 过 程 一 定 是 扇 的，而 自 发 过 程 一 定 是 不 可 逆 的.（2）凡 嫡 增 加 过 程 都 是 自 发 过 程；（3）不 可 逆 过 程 的 嫡 永 不 减 少；（4）系 统 达 平 衡 时，端 值 最 大,Gibbs自 由 能 最 小；（5）当 某 系 统 的 热 力 学 能 和 体 积 恒 定 时,A S V 0 的 过 程 不

49、 可 能 发 生；（6）某 系 统 从 始 态 经 过 一 个 绝 热 不 可 逆 过 程 到 达 终 态，现 在 要 在 相 同 的 始、终 态 之 间 设 计 一 个 绝 热 可 逆 过 程；（7）在 一 个 绝 热 系 统 中,发 生 了 一 个 可 逆 过 程,系 统 从 状 态 1变 到 了 状 态 2,不 论 用 什 么 方 法，系 统 再 也 回 不 到 原 来 状 态 了；（8）理 想 气 体 的 等 温 膨 胀 过 程,从 7=0,系 统 所 吸 的 热 全 部 变 成 了 功，这 与 Kelvin的 说 法 不 符；（9）冷 冻 机 可 以 从 低 温 热 源 吸 热 放

50、给 高 温 热 源，这 与 Clausius的 说 法 不 符；Q O）G 恒 大 于 Cv.答:（D 错.自 发 过 程 一 定 是 不 可 逆 过 程，而 不 是 所 有 的 不 可 逆 过 程 都 是 自 发 的，有 时 需 要 环 境 对 系 统 做 功，才 可 进 行 不 可 逆 过 程.错.嫡 判 据 使 用 辱 泵 驾 牛 的,适 用 于 隔 离 系 统 或 纶 热 系 统（3）错.在 隔 离 系 统 鳖 旃 竟 发 生 了 不 可 逆 变 化，则 嫡 增 加.（4）错.不 应 笼 统 的 全 部 定 义 为 系 统.在 绝 热 系 统 或 隔 离 系 统.当 系 统 达 到 平