物理化学热力学计算题及答案

第一章

例4 在100℃，p?下，1mol水(1)可逆蒸发， (2)向真空蒸发为蒸气。已知 ?vapHm? = 40.7 kJ?mol-1, 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 = 40.7kJ

W = -p? ?V = -p?Vg=- RT = -3.1kJ ?U = Q-W =(40.7-3.1)kJ = 37.6kJ

(2) 始终态同(1) 故?H = 40.7kJ ?U = 37.6kJ 向真空蒸发W = 0 Q = ?U = 37.6kJ

例5 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)= 4.18 J?K-1?g-1 解：设水和冰为系统。因恒压，绝热 所以?H = Qp = 0

又 ?H =?H(水) + ?H(冰) = 0 设终态温度为T

?H =?H(水) + ?H(冰)

物理化学热力学练习

一、填空题

1、物理量Q(热量)、V(系统体积)、W(功)、P(系统压力)、U(热力学能)、T(热力学温度)，其中属于

状态函数的是 ；与过程有关的量是 ；状态函数中属于强度性质的是 ；属于容量性质是 。 2、物质的量为10mol的理想混合气体，其中组分A的物质的量为3mol，已知该混合气体的体积V=20dm3，温度T=240.56K，则混合气体的总压力p= kPa，则组分A的分压力pA= kPa，分体积VA= dm3

3、在可逆过程中，热温商之和（??Q） 体系的熵变（?S）；不可逆过程热温商之和（??Q）

TT体系的熵变（?S）。（选填：>, =, <）

4、在一绝热箱内，一电阻丝浸入水中，通以电流，若以水为体系，其余为环境，则Q 0，ΔU 0。（选填：>, =, <，不确定）

5、系统经过不可逆循环过程?H 0，?G 0。（选填：>, =, <，不确定） 6、比较水的化学势的大小（此处p=101.325kPa）：

μ(l,100℃, 2pθ) _ _μ(g,100℃, 2pθ)。（选填：>, =, <，不确定）

?G?7、吉布斯自由能与温度的关系? 。 ??

物理化学第三章模拟试卷A

班级 姓名 分数

一、选择题 ( 共10题 20分 ) 1. 2 分

假定某原子的电子态有两个主要能级，即基态和第一激发态，能级差为1.38?10-21 J，其余能级可以忽略，基态是二重简并的。则在100 K时，第一激发态与基态上的原子数之比为： ( ) (A) 3 (B) 0.184 (C) 1 (D) 0.01

2. 2 分

如果我们把同一种分子分布在二个不同能级ε与ε?上的n与n' 个分子看成是“不同种”的分子 A 与 A'，则这“两种分子”将可按 A'?A 进行转化而达到平衡。请计算这个“化学平衡”的Kn。

3. 2 分

H2O 分子气体在室温下振动运

物理化学第三章模拟试卷C

班级 姓名 分数

一、填空题 ( 共19题 38分 ) 1. 2 分

以粒子的配分函数q 表达热力学函数 F 时，独立可别粒子体系的 F = _____ 。不可别粒子体系的 F = _________ ，用体系的配分函数Z表达时，F = ________ 。

2. 2 分

热力学函数与分子配分函数的关系式对于定域粒子体系和离域粒子体系都相同的是 。

3. 2 分

在N个NO分子组成的晶体中，每个分子都有两种可能的排列方式，即NO和ON，也可将晶体视为NO和ON的混合物，在0 K时，该体系的熵值S0,m= 。

4. 2 分

300 K时，分布在J=1转动能级上的分子数是J=0能级上的3exp(-0.1)倍，则该分子转动特征温度Θr= 。

5. 2 分

1 mol纯物质的理想气体，设分子的某内部运动形式只有三种可能的能级，

物理化学电子教案—第三章

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第三章3.1 3.2 3.3 3.4 3.5

统计热力学基础概论 Boltzmann 统计 配分函数 各配分函数的计算 配分函数对热力学函数的贡献

3.63.7 上一内容

单原子理想气体热力学函数的计算双原子理想气体热力学函数的计算 下一内容 回主目录

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3.1 概论 统计热力学的研究方法 统计热力学的基本任务 定位体系和非定位体系 独立粒子体系和相依粒子体系 统计体系的分类 统计热力学的基本假定 上一内容 下一内容 回主目录

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统计热力学的研究方法物质的宏观性质本质上是微观粒子不停地运

动的客观反应。虽然每个粒子都遵守力学定律，但是无法用力学中的微分方程去描述整个体系的

运动状态，所以必须用统计学的方法。根据统计单位的力学性质(例如速度、动量、

位置、振动、转动等),经过统计平均推求体系的热力学性质，将体系的微观性质与宏观性质联 系起来，这就是统计热力学的研究方法。 上一内容 下一内容 回主目录

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统计热力学的基本任务

根据对物质结构的某些基本假定，以及实

验所得的光谱数据，求得物质结构的一些基本常数，如核间距、键角、振动频率等，从而计算分 子配分函数。再根据配分函数求出

第三章 热力学第二定律

【复习题】

【1】指出下列公式的适用范围。 （1）?minS??R?nBBlnxB;

（2）?S?nRlnp1?CTV2?CT2pPln2?nRlnvln; 2T1V1T1（3）dU?TdS?pdV； （4）?G??Vdp

（5）?S,?A,?G作为判据时必须满足的条件。

【解】 （1）封闭体系平衡态，理想气体的等温混合，混合前后每种气体单独存在时的压力都相等，且等于混合后气体的总压力。

（2）非等温过程中熵的变化过程，对一定量的理想气体由状态到状态A（P2、V2、T2）时，可由两种可逆过程的加和而求得。（3）均相单组分（或组成一定的多组分）封闭体系，非体积功为成可变的多相多组分封闭体系，非体积功为0的可逆过程。 （4）非体积功为0，组成不变的均相封闭体系的等温过程。 （5）?S：封闭体系的绝热过程，可判定过程的可逆与否； 隔离体系，可判定过程的自发与平衡。

?A：封闭体系非体积功为0的等温等容过程，可判断过程的平衡与否；?G：封闭体系非体积功为0的等温等压过程，可判断过程的平衡与否；【2】判断下列说法是否正确，并说明原因。

（1）不可逆过程一定是自发的，而自发过程一定是不可逆的； （

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第二章热力学第一定律

【复习题】

【1】判断下列说法是否正确。

（1）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△U=Q v, △H =Q p，所以Q v，Q p是特定条件下的状态函数。

（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= Q p=0。

（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Ⅱ，若△T=0，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 p = 0。

（10）理想气体绝热变化过程中，W=△U，即W R=△U=C V△T，W IR=△U=C V△T，所以W R=W IR。（11）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；

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第二章 热力学第一定律

【复习题】

【1】 判断下列说法是否正确。

（1）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△U=Qv, △H =Qp，所以Qv，Qp是特定条件下的状态函数。 （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= Qp=0。

（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Ⅱ，若△T=0，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 = Qp = 0。

（10）理想气体绝热变化过程中，W=△U，即WR=△U=CV△T，WIR=△U=CV△T，所以

WR=WIR。

（11）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（设不做非膨胀力）； （c）若经历一个等温过程，则热力学能有定值； （d）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Q1，焓变为△H1，若安排

第六章 统计热力学基础

内容提要：

1、 系集最终构型：

其中“n*”代表最可几分布的粒子数目

2.玻耳兹曼关系式：

S?klnt总?klntm

玻耳兹曼分布定律： ni*gie???igie???i?? ???iNgieQ

i

lnt总?lntm?ln?ign!ni*i*i?其中，令 Q ? g e???i?ii

为粒子的配分函数。玻耳兹曼分布定律描述了微观粒子能量分布中最可几的分布方式。

3、 系集的热力学性质：

（1）热力学能U：

（2）焓H：

U?NkT2(?lnQ)N,V?T 1

（3）熵S：

（4）功函A：

（5）Gibbs函数G：

（6）其他热力学函数：

4、粒子配分函数的计算

（1）粒子配分函数的析因子性质

粒子的配分函数可写为：

2

??lnQ?H?U?pV?NkT2???NkT??T?N,VS?klntm?NklnQ?lnQ?NkT()N,V?NkN?TA??NkTlnQ?NkTNG??NkTlnQN?2lnQ?lnQ??U?CV???Nk?Nk?2?lnT??

第三章 溶液

以下题目可供《物理化学》溶液部分复习或者练习使用。仅供参考。

1. 以下偏导数中哪些是化学势？哪些是偏摩尔量？它们是哪个广度性质的偏摩尔量？

（1）(?A)?niT,p,nj（2）(?U)?niS,V,nj（3）(?Hi)?Tp,n（4）(?G)?niT,p,nj

2. 比较以下几种状态下水的化学势：

（A） H2O(l, 100?C, 101325Pa)，（B） H2O(g, 100?C, 110000Pa)， （C）H2O(l, 100?C, 110000Pa )，（D）H2O(g, 100?C, 101325Pa)， （E）H2O(l, 100?C, 90000Pa )，（F）H2O(g, 100?C, 90000Pa)。

3. 苯和氯苯形成理想溶液，90?C时，苯和氯苯的饱和蒸气压分别是135.06，27.73 kPa，若溶液的正常沸点是90?C，求理想溶液的组成及沸腾时的气相组成。

（理想溶液达到沸点时，P气=pA+pB=101.3kpa,利用拉乌尔定律，pA=pAxA，pB=pBxB，建立方程，解出x，进而根据pA和pB在气相中的分压求其气相组成）

*

*

4.20℃时，纯苯及纯甲苯的蒸气压分别为9.92×103