物理化学ppt课件傅献彩

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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，则功为定值；（b）若经历一个等容过程，则Q有定值：（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，则热和功的和有定值。

解释：始终态确定时，则状态函数的变化值可以确定，非状态函数则不是确定的。但是热力学能U和焓没有绝对值，只有相对值，比较的主要是变化量。 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）若使终态的体积相同，D点应位于BC虚线的什么位置，为什么？ （b）若使终态的压力相同，D点应位于BC虚线的什么位置，为什么，参见图

pABCpp1p2VOAC(b)BVOV1V2(a)图 2.16

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，当到达相同的

终态体积V2或相同的终态压力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（

第一章 热力学第一定律

1、为什么第一定律数学表示式dU=δQ-δW 中内能前面用微分号d，而热量和功的前面用δ符号？

答：因为内能是状态函数，具有全微分性质。而热量和功不是状态函数，其微小

改变值用δ表示。

2、公式H=U+PV中H > U,发生一状态变化后有ΔH =ΔU +Δ（PV）， 此时ΔH >ΔU吗？为什么？

答：不一定。因为Δ（PV）可以为零、正数和负数。 3、ΔH = Qp , ΔU = Qv两式的适用条件是什么？

答：ΔH = Qp此式适用条件是：封闭系等压非体积功为零的体系。

ΔU = Qv此式适用条件是：封闭系等容非体积功为零的体系。 （1）状态确定后，状态函数的值即被确定。

答：对。

（2）状态改变后，状态函数值一定要改变。

答：不对。如：理想气体等温膨胀过程，U和H的值就不变化。 （3）有一个状态函数值发生了变化，状态一定要发生变化。 答：对。

4、想气体绝热向真空膨胀，ΔU=0，ΔH=0对吗？

答：对。因理想气体绝热向真空膨胀过程是一等温过程。

5、恒压、无相变的单组分封闭体系的焓值当温度升高时是增加、减少还是不变？ 答：增加。

1

6、当体系将热量传递给环境后，

第一章 热力学基础知识

习题

1-1.在压强为1atm、温度为0℃条件下，把空气视为分子量为29的相同分子组成的气体，分子的有效直径d = 3.7×10?10m。请你估算.：（a）一个一般房间的空气分子数目；(b) 单位时间内碰撞单位墙壁面的空气分子数； (c) 空气分子的平均速率；(d) 空气分子的碰撞频率；(e) 空气分子的平均自由程。

解：假设一般房间体积为150m2（此处面积之类的可自己自行设定）

PVV1.01325?105?15027（a）N? ???4?10?23kTV01.38?10?273.15N4?1027?2.7?1025 （b）n??V150??11nv??2.7?1025?485?2.17?1027 66113PV3P113P1270或者??nv?NA()2?2.17?10(利用公式v?()2?()2)

?nm66?V0（c）v?3RT3?8.31?273??485ms ?3Mm29?10225?102（d）Z?2nv?d?2?2.7?10?3.14??3.7?10（e）??v?6.13?10?8m Z??485?7.9?109

相似题型： 一封闭容器内贮有水和饱和蒸汽，水的温度为100℃，压

强为1.0 atm，已

物理化学习题解答(五)

2、指出如下各系统的组分数、相数和自由度各为多少？ (1) NH4Cl(s)在抽空容器中，部分分解为NH3(g)，HCl(g)达平衡；

(2) NH4Cl(s)在含有一定量NH3(g)的容器中，部分分解为NH3(g)，HCl(g)达平衡； (3) NH4HS(s)与任意量的NH3(g)和H2S(g)混合，达分解平衡。 (4) 在900K时，C(s)与CO(g)，CO2(g)，O2(g)达平衡。 解： NH4Cl(s)==NH3(g)+HCl(g)

(1) S=3，R=1，R/=1，C=S-R-R/=1，Ф=2，f=C+2-Ф=1 (2) S=3，R=1，R/=0，C=S-R-R/=2，Ф=2，f=C+2-Ф=2 (3) S=3，R=1，R/=0，C=S-R-R/=2，Ф=2，f=C+2-Ф=2 (4) S=4，R=2，R/=0，C=S-R-R/=2，Ф=2，f=C+1-Ф=1

3、在制水煤气的过程中，有五种物质：C(s)，CO(g)，CO2(g)，O2(g)和H2O(g)建立如下三个平衡，试求该系统的独立组分数。

C(s) + H2O(g) == H2(g) + CO(g) (1) CO2(

物理化学思考题

目 录

第一章 第二章 第三章 热力学第一定律 ?????????????? 2 热力学第二定律 ?????????????? 6 统计热力学初步 ??????????????10 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章 第十一章 第十二章

溶 液???????????????????13 相平衡 ????????????????? 16 化学平衡 ?????????????????20 电解质溶液???????????????? 22 可逆电池的电动势及其应用 ?????????25 电解与极化作用 ??????????????29 化学动力学基础?????????????? 32 界面现象????????????????? 36 胶体分散体系与大分子溶液????????? 38

第一章 热力学第一定律

1、为什么第一定律数学表示式dU=δQ-δW 中内能前面用微分号d，而热量和功的前面用δ符号？

答：因为内能是状态函数，具有全微分性质。而热量和功不是状态函数，其微小改变值用δ

表示。 2、公式H

物理化学思考题

目录

第一章热力学第一定律 (2)

第二章热力学第二定律 (6)

第三章统计热力学初步 (10)

第四章溶液 (13)

第五章相平衡 (16)

第六章化学平衡 (20)

第七章电解质溶液 (22)

第八章可逆电池的电动势及其应用 (25)

第九章电解与极化作用 (29)

第十章化学动力学基础 (32)

第十一章界面现象 (36)

第十二章胶体分散体系与大分子溶液 (38)

第一章热力学第一定律

1、为什么第一定律数学表示式dU=δQ-δW 中内能前面用微分号d，而热量和功的前面用δ符号？

答：因为内能是状态函数，具有全微分性质。而热量和功不是状态函数，其微小改变值用δ表示。

2、公式H=U+PV中H > U,发生一状态变化后有ΔH =ΔU +Δ（PV），

此时ΔH >ΔU吗？为什么？

答：不一定。因为Δ（PV）可以为零、正数和负数。

3、ΔH = Qp , ΔU = Qv两式的适用条件是什么？

答：ΔH = Qp此式适用条件是：封闭系等压非体积功为零的体系。

ΔU = Qv此式适用条件是：封闭系等容非体积功为零的体系。

（1）状态确定后，状态函数的值即被确定。

答：对。

（2）状态改变后，状态函数值一定要改变。

答：不对。如：理想气体等温膨胀过程，U和H的值就不变化。

（3）有

物理化学

第一章热力学第一定律

1．“根据道尔顿分压定律p＝∑B pB压力具有加和性，因此是广延性质。”这一结论正确否？为什么？

答：不对。压力与温度一样是强度性质。不具有加和性，所谓加和性，是指一个热力学平衡体系中，某物质的数量与体系中物质的数量成正比，如Cp＝∑nBCp，m(B)。而道尔顿分压定律中的分压pB是指在一定温度下，组分B单独占有混合气体相同体积时所具有的压力。总压与分压的关系不是同一热力学平衡体系中物量之间的关系，与物质的数量不成正比关系，故p＝∑pB不属加和性。本题所犯错误是把混和气体中总压p与各组分分压pB 关系误认为是热力学平衡体系中整体与部分的关系。

2．“凡是体系的温度升高时就一定吸热，而温度不变时，体系既不吸热也不放热”，这种说法对否？举实例说明。答：不对。例如：绝热条件下压缩气体，体系温度升高，但并未从环境中吸热。又如：在绝热体容器中，将H2SO4 注入水中，体系温度升高，但并未从环境吸热。再如：理想气体等温膨胀，从环境吸了热，体系温度并不变化。在温度不变时，体系可以放热或吸热，相变时就是这样。例如水在1atm、100℃下变成水蒸气，温度不变则吸热。

3．－p(外)dV与－p(外)ΔV有何不同？－pV就是体积功，对吗？为什

物理化学

第一章热力学第一定律

1．“根据道尔顿分压定律p＝∑B pB压力具有加和性，因此是广延性质。”这一结论正确否？为什么？

答：不对。压力与温度一样是强度性质。不具有加和性，所谓加和性，是指一个热力学平衡体系中，某物质的数量与体系中物质的数量成正比，如Cp＝∑nBCp，m(B)。而道尔顿分压定律中的分压pB是指在一定温度下，组分B单独占有混合气体相同体积时所具有的压力。总压与分压的关系不是同一热力学平衡体系中物量之间的关系，与物质的数量不成正比关系，故p＝∑pB不属加和性。本题所犯错误是把混和气体中总压p与各组分分压pB 关系误认为是热力学平衡体系中整体与部分的关系。

2．“凡是体系的温度升高时就一定吸热，而温度不变时，体系既不吸热也不放热”，这种说法对否？举实例说明。答：不对。例如：绝热条件下压缩气体，体系温度升高，但并未从环境中吸热。又如：在绝热体容器中，将H2SO4 注入水中，体系温度升高，但并未从环境吸热。再如：理想气体等温膨胀，从环境吸了热，体系温度并不变化。在温度不变时，体系可以放热或吸热，相变时就是这样。例如水在1atm、100℃下变成水蒸气，温度不变则吸热。

3．－p(外)dV与－p(外)ΔV有何不同？－pV就是体积功，对吗？为什

物理化学思考题

目录

第一章热力学第一定律 (2)

第二章热力学第二定律 (6)

第三章统计热力学初步 (10)

第四章溶液 (13)

第五章相平衡 (16)

第六章化学平衡 (20)

第七章电解质溶液 (22)

第八章可逆电池的电动势及其应用 (25)

第九章电解与极化作用 (29)

第十章化学动力学基础 (32)

第十一章界面现象 (36)

第十二章胶体分散体系与大分子溶液 (38)

第一章热力学第一定律

1、为什么第一定律数学表示式dU=δQ-δW 中内能前面用微分号d，而热量和功的前面用δ符号？

答：因为内能是状态函数，具有全微分性质。而热量和功不是状态函数，其微小改变值用δ表示。

2、公式H=U+PV中H > U,发生一状态变化后有ΔH =ΔU +Δ（PV），

此时ΔH >ΔU吗？为什么？

答：不一定。因为Δ（PV）可以为零、正数和负数。

3、ΔH = Qp , ΔU = Qv两式的适用条件是什么？

答：ΔH = Qp此式适用条件是：封闭系等压非体积功为零的体系。

ΔU = Qv此式适用条件是：封闭系等容非体积功为零的体系。

（1）状态确定后，状态函数的值即被确定。

答：对。

（2）状态改变后，状态函数值一定要改变。

答：不对。如：理想气体等温膨胀过程，U和H的值就不变化。

（3）有

第一章

1.两瓶不同种类的理想气体，如果他们的平均平动能相同，密度相同，则它们的压力也相同。此结论对吗？

答案：不对。P=nRT/v=mVRT/m=ρRT/M,Et,m?3RT,平均动能相同，则温度相同。现在2已知密度相同，压力与相对分子质量有关。不同种气体，相对分支质量不同，所以压力不同。

2.Dalton分压定律能应用与实际气体吗?为什么？

答案：不能。由于实际气体分子间有引力，不同实际气体分子间的引力也不同，混合气体中第i中气体的分压，与第i种气体在同一温度并单独占有与混合气体相同的体积时所具有的压力不同，故不存在p=?pi的关系。

3.在一定容积的容器内含有一定量的气体，若升高温度，则使分子动能增加，碰撞次数增加，问其平允自由程如何变化？

答案：平均自由程不变。因为l?12?dn2，平均自由程与温度无关。

4.试判别H2，O2，CO2气体在0℃时根均放速率何者最大？最概然速率何者最小？

答案：根均方速率H2最大，最概然速率CO2最小。

5.试写出钢球分子模型的气体状态方程。

答案：p(Vm-b)=RT

6.实际气体在Boyle温度时符合理想气体行为，此时分子间的引力和分子本身的体积均可忽略不计，这种说法对法？为什么？

答案：当实际气体