物理化学课程讲义-物理化学复习答疑.pptx

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1、物理化学课程讲义——习题答疑课2一、基本概念和公式1、系统分类：密闭；开放；孤立系统2、状态函数性质：只决定于始终态，而与途径无关(通过设计)devise如：U=Q+WQr+Wr3pex=0自由膨胀W=0；pex=常数抗恒外压膨胀W=pexV；相变W=pV=pVg=nRT；pex=pdPp理想气体等温可逆膨胀pV=constantQ=W=∫pdV=nRTln(V2/V1)理想气体绝热可逆膨胀pV=constant理想气体绝热膨胀W=U=CV(T1T2)3功：W=∫pexdV4过程特点理想气体实际

2、气体等温膨胀绝热自由膨胀绝热节流膨胀H=0U=0T=0即T<0(除H2,He)54、热Q：无相变无化学变化，只做体积功的任意物质（从①②式可得）：(dU)V=QV=CVdT，(dH)p=Qp=CpdT，dU=QV=CVdT（理想气体）dH=Qp=CpdT（理想气体）6Cp和CV的关系:根据定义式,对于任何物质:理想气体Cp并不是一定大于Cv75、摩尔反应热（焓）只做体积功，()T,VrU=QV()T,prH=QprHm-rUm=RTn(g)rHm=ifHm,irHm=-

3、icHm,i基尔霍夫方程：HESS定律8二、例题例1判断下列各过程的Q,W,U,H是>0,=0,<0，还是不能确定？（1）理想气体等温可逆膨胀：（2）理想气体绝热节流膨胀：（3）理想气体定压膨胀：（4）理想气体自由膨胀：（5）实际气体绝热自由膨胀：U=0,H=0,Q>0,W>0Q=0,H=0,U=0,W=0W>0,U>0,H>0,Q>0W=0,U=0,H=0,Q=0W=0,Q=0,U=0,H=9上接例1（6）0℃，p冰熔化成水：（7）水蒸气通过蒸汽机做功后恢复原状：（8）在充满O

4、2的绝热定容容器中，石墨剧烈燃烧，以反应器和其中所有物质为系统：Q>0,H>0,U>0,W<0U=0,H=0,Q>0,W>0W=0,Q=0,U=0,H>010例2在100℃，p下，1mol水定温蒸发为蒸气，假设蒸气为理想气体，因为这一过程中的温度不变，所以，U=0,Qp=∫CpdT=0这一结论对否？为什么？答：错。因1）定温过程U=0，只适用于理想气体的简单状态变化。这是相变过程，不适用；2）Qp=∫CpdT=0，只适用于无相变，无化学变化的单纯变温过程，相变过程中：Qp=vapHm(气化热)

5、例3.判断下列各过程中的Q，W,ΔU，以及可能知道的ΔH值（用+、-、0表示）：(1)如图所示，当电池放电后，若（a）以水和电阻丝为系统；（b）以水为系统；（c）以电阻丝为系统；（d）以电池为系统；（e）以电池、电阻丝为系统；（f）以电池、电阻丝、水为系统。(a)(b)(c)(d)(e)(f)W+0+-00Q-+-0-0ΔU+++--012例4某理想气体从始态1经下列三个途径到达终态2，求Q,W,U的表达式。已知CV,Cp为常数1(p1,V1,T1)C(Tc)AB（1）1→A→22(p2,V2,T2)（3）1→

6、C→2（2）1→B→2pV()T,r()S13解：所有的过程始终态都相同，故U=nCV,m(T2–T1)(1)定容+定压：W=p2(V2–V1)Q=U+W=nCV,m(T2–T1)+p2(V2–V1)(2)定温可逆+定容：W=nRT1ln(V2/V1)Q=U+W=nCV,m(T2–T1)+nRT1ln(V2/V1)(3)绝热可逆+定容：W=nCV,m(T1–TC)或Q=nCV,m(T2–TC)14例5在100℃，p下，1mol水(1)可逆蒸发，vapHm=40.7kJmol-1,(2)向真空蒸发为蒸

7、气，假设蒸气为理想气体，液体水的体积可忽略不计，求Q,W,U,H。解：(1)H=Qp=40.7kJW=pV=pVg=RT=3.1kJU=Q-W=(40.7-3.1)kJ=37.6kJ(2)始终态相同故H=40.7kJU=37.6kJ但W=0Q=U=37.6kJ15例6将100g,40℃水和100g,0℃的冰在杜瓦瓶中(恒压，绝热)混合，求平衡后的状态，及此过程的H。已知冰的熔化热=335Jg-1,Cp(水)=4.18JK-1g-1解：设水和冰为系统。因恒压，绝热所以H=Qp=0又H

8、=H(水)+H(冰)=0设终态温度为TH=H(水)+H(冰)=1004.18(T–313)+100335=0T=253K？？？16该结果是不可能的！100g水全部降温至0℃，放热：H(水)=-1004.1840=-16.7kJ100g冰全部融化吸热：H(冰)=33.5kJ说明冰不能全部融化，终态应是0℃的冰水混合物。设m克冰融化,H=H(冰)+