物理化学傅献彩上册习题答案

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1、-.第二章热力学第一定律思考题.：1.一封闭系统，当始终态确定后：〔a〕当经历一个绝热过程，那么功为定值；〔b〕假设经历一个等容过程，那么Q有定值：〔c〕假设经历一个等温过程，那么热力学能有定值：〔d〕假设经历一个多方过程，那么热和功的和有定值。解释：始终态确定时，那么状态函数的变化值可以确定，非状态函数那么不是确定的。但是热力学能U和焓没有绝对值，只有相对值，比拟的主要是变化量。2.从同一始态A出发，经历三种不同途径到达不同的终态：〔1〕经等温可逆过程从A→B；〔2〕经绝热可逆过程从A→C；〔3〕经绝热不可逆过程从A→D。试问：〔a〕假设使终态的体积一样，D点应位于BC虚

2、线的什么位置，为什么？〔b〕假设使终态的压力一样，D点应位于BC虚线的什么位置，为什么，参见图解释：从同一始态出发经一绝热可逆膨胀过程和一经绝热不可逆膨胀过程，当到达一样的终态体积V2或一样的终态压力p2时，绝热可逆过程比绝热不可逆过程作功大，又因为W〔绝热〕=CV〔T2-T1〕，所以T2〔绝热不可逆〕大于T2〔绝热可逆〕，在V2一样时，p=nRT/V,那么p2〔绝热不可逆〕大于p2〔绝热可逆〕。在终态p2一样时，V=nRT/p，V2〔绝热不可逆〕大于V2〔绝热可逆〕。-.word.zl.-.不可逆过程与等温可逆过程相比拟：由于等温可逆过程温度不变，绝热膨胀温度下降，所以T

3、2〔等温可逆〕大于T2〔绝热不可逆〕；在V2一样时，p2〔等温可逆〕大于p2〔绝热不可逆〕。在p2一样时，V2〔等温可逆〕大于V2〔绝热不可逆〕。综上所述，从同一始态出发经三种不同过程，当V2一样时，D点在B、C之间，p2〔等温可逆〕＞p2〔绝热不可逆〕＞p2〔绝热可逆〕当p2一样时，D点在B、C之间，V2〔等温可逆〕＞V2〔绝热不可逆〕＞V2〔绝热可逆〕。总结可知：主要切入点在温度T上，绝热不可逆做功最小。补充思考题Cp,m是否恒大于Cv,m？有一个化学反响，所有的气体都可以作为理想气体处理，假设反响的△Cp,m>0,那么反响的△Cv,m也一定大于零吗？解释：〔1〕Cp,

4、m不一定恒大于Cv,m。气体的Cp,m和Cv,m的关系为：上式的物理意义如下：恒容时体系的体积不变，而恒压时体系的体积随温度的升高要发生变化。(1)项表示，当体系体积变化时外界所提供的额外能量；(2)项表示，由于体系的体积增大，使分子间的距离增大，位能增大，使热力学能增大所需的能量；由于和都为正值，所以与的差值的正负就取决于项。如果体系的体积随温度的升高而增大，那么，那么；反之，体系的体积随温度的升高而缩小的话，，那么。-.word.zl.-.通常情况下，大多数流体〔气体和液体〕的；只有少数流体在某些温度围，如水在0～4℃的围，随温度升高体积是减小的，所以。对于理想气体，那

5、么有。〔2〕对于气体都可以作为理想气体处理的化学反响，那么有即所以，假设反响的△Cp,m>0,反响的△Cv,m不一定大于零习题解答【2】有10mol的气体〔设为理想气体〕，压力为1000kPa，温度为300K，分别求出温度时以下过程的功：〔1〕在空气压力为100kPa时，体积胀大1dm3；〔2〕在空气压力为100kPa时，膨胀到气体压力也是100kpa;〔3〕等温可逆膨胀至气体的压力为100kPa.【解】〔1〕气体作恒外压膨胀：故=-100×103Pa×〔1×10-3〕m3=-100J〔2〕=-10mol×8.314J·K-1·mol-1×300K=-22.45KJ(3)=

6、-10mol×8.314J·K-1·mol-1×300K×-.word.zl.-.=-57.43kJ总结：W的计算有多种方式，最一般的是公式，当外压恒定时，可以写成，这两个公式并不一定局限于平衡态，也不局限于理想气体，如题4，当变化为可逆过程时，此时由于外压压相差极小值，因而可用压代替外压，可写成积分形式，进而可利用气体状态方程代入，不同的气体有不同的状态方程。假设为理想气体且等温，那么可写成，等压那么为，等容那么为0，绝热那么为【4】在291K和100kPa下，1molZn(s)溶于足量稀盐酸中，置换出1molH2(g)，并放热152KJ。假设以Zn和盐酸为系统，求该反响

7、所做的功及系统热力学能的变化。解该反响Zn(s)+2HCl(a)=ZnCl2(s)+H2(g)所以【5】在298K时，有2molN2(g)，始态体积为15dm3，保持温度不变，经以下三个过程膨胀到终态体积为50dm3，计算各过程的ΔU，ΔH，W和Q的值。设气体为理想气体。〔1〕自由膨胀；〔2〕对抗恒外压100kPa膨胀；〔3〕可逆膨胀。【解】〔1〕自由膨胀P外=0那么W=0又由于是等温过程那么ΔU=0ΔH=0-.word.zl.-.根据ΔU=Q+W得Q=0〔2〕对抗恒外压100kPa膨胀W=-P外ΔV=-100×(