物理化学课件及考试习题 试卷 答案第一次习题课 (热力学第一定律、第二定律).pptVIP

第一次习题课 （热力学第一定律、热力学第二定律） 一、思考题 二、简答题 三、计算题 四、综合题 一、思考题 1. 什么是状态函数？它有哪些特征？恒压摩尔热容和恒容摩尔热容是不是状态函数？ 状态函数是用来描述系统的宏观性质的，其值由系统的状态确定，也即是系统状态的函数。当系统状态确定时，状态确定了是状态函数。 状态函数的主要特征是：其变化值只与系统的初态和终态有关，而与变化所经历的途径无关；当系统复原时，其变化值是0。 恒压摩尔热容和恒容摩尔热容都是物质的热力学性质 ，但不是终态函数。 2. 某气体从某一状态出发，分别经绝热可逆和恒温可逆过程压缩到相同体积。哪一种过程所需的功大？为什么？如果是膨胀过程，情况又将如何？ 答：理想气体恒温可逆过程的方程为：PV＝常数；绝热可逆过程的方程是： PVγ＝常数（γ＞1），故知恒温线比绝热线要平缓些。理想气体从相同的初态出发，分别经恒温可逆过程和绝热可逆过程压缩到同一体积V2时，在P-V图上恒温线在上。恒温可逆过程环境对系统作的功大于绝热可逆可逆过程的。如是可逆膨胀过程，同样是恒温可逆过程系统对环境作的功大。 恒温可逆线与绝热可逆线示意图 3. 封闭系统中，下列两种情况满足?H= ?Ｕ的条件分别是什么？（1）理想气体单纯P、V、T变化过程；（2）有理想气体参加的化学反应。 (1)对于理想气体单纯P、V、T变化过程 根据：?H= ?Ｕ+ ?(PV) ?(PV)= nR?T所以恒温过程时?H= ?Ｕ (2)对于有理想气体参加的化学反应 根据：QP=QV+ (?n)gRT 当 (?n)g=0,即反应前后气体的物质的量相等时 QP=QV 也即：?H= ?Ｕ 4. 什么是自发过程？自发过程的共同特征是什么？ 在一定条件下，能够自动进行的过程就 是自发过程。 特点： 一切自发过程都有一定的方向和限度， 不可能自动发生其逆过程； 要使发生自发过程的系统复原，环境中 必然留下热功转化的痕迹； 自发过程是不可逆过程。 5. 熵是量度系统无序度的热力学状态函数。下列情况哪一种物质的摩尔熵值更大？（1）室温下的纯铁和碳钢；（2）0℃的液态水和固体冰。 熵是量度系统无序度的热力学状态函数，它与物质的无 序度有关。 （1）纯铁为出物质而碳钢为混合物，纯物质的 无序度小于混合物，所以纯铁的熵小于碳钢。 （2）液态的无序度大于固体的无序度，所以液 态水的熵大于固体冰。 6. 试指出下列各式的适用条件：（1）? S=-RTln(P1/P2); (3) ? G= ? A；（4）dG＝-SdT+VdP （1）适用于理想气体的恒温可逆过程 （2）适用于封闭体系、恒温、恒压且可逆的过程 （3）根据： dA=-SdT-PdV ; dG=-SdT+VdP 只有当恒温且 -PdV =VdP 的条件下 ? A= ? G 欲满足以上条件，必须是一定量理想气体的恒温可 逆过程。 (4)根据热力学的相关知识，该式适用于封闭系统无 其他功的任意过程。 二、简答题 1、为什么无非体积功的等压过程的热，只决定于体系的初终态？ 根据热力学第一定律: dH=dU+d(PV) =?Q+?W+d(PV) =?Q+ ?W –psurdV+d(PV) = ?Q+ ?W +VdP 无非体积功?W =0且恒压dP=0 时,所以dH=?QP，即 ? H=QP H为状态函数,所以该过程的热只决定与体系的初终态。 2、“稳定单质的焓值等于零”；“化合物的摩尔生成热就是1mol该物质所具有的焓值”。这两种说法对吗？为什么？ 不对。 稳定单质的标准摩尔生成焓为零，标准摩尔生成焓不是单质的摩尔焓；同样，化合物的摩尔焓（在一定条件下有确定的值）与其标准摩尔生成焓不是同一个物理量，自然值也就不相同了。 3、如一化学反应的等压热效应ΔH0，则该反应发生时一定放热，且ΔS 0，对吗？为什么？ 在化学反应热效应的定义中已规定了等温的条件，但并没有限定等压条件，只有当反应在等压条件下进行时，才能说该反应发生时一定放热，否则不一定。 如果反应是等压且可逆的 则Q= ? H=T ?S ?H0时?S