统计热力学基础练习题一答案.doc

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1、物理化学试卷答案一、选择题(共10题20分)1.2分(1546)[答](D)2.2分(1369)[答](B)3.2分(1551)[答](B)4.2分(1476)[答](C)Qv=hc/k=308.5K5.2分(1513)[答]A(2分)因对CO,对N2,6.2分(1433)[答]B(1分)=0.184(1分)7.2分(1680)[答]A(2分)8.2分(1548)[答](A)Sr,m=R[lnT/sQr+1]s(CO)=1；s(N2)=2则Sm(CO)>Sm(N2)9.2分(1304)[答](D)*.2分(1540)[答](D)二、填空题(共10题20分)11.2分(1368)[答]

2、Ni=(N/q)×giexp(-ei/kT)(1分)近独立粒子体系，且为处于热力学平衡态的孤立体系(1分)12.2分(0093)[答]ΔH+gΔZ+ΔU2=Q-W轴(1分)稳流过程中的敞开体系(1分)13.2分(1676)[答]N1/N0=gr,1exp(-εr,1/kT)/gr,0exp(-εr,0/kT)=3exp(-0.1)(1分)(1分)14.2分(1681)[答](1分)=(1分)15.2分(1512)[答](2分)16.2分(1439)[答](1分)=exp[-143.98/(T/K)]=exp(-143.98/100)=0.2370(1分)17.2分(1468)[答]F

3、=-kTlnqN(0.5分)F=-kTlnqN/N!(0.5分)F=-kTlnZ(1分)18.2分(1675)[答]=308.5K(2分)19.2分(1366)[答]Ni+1/Ni=exp(-Δe/kT)=0.35220.2分(1421)[答](1分)=0.595(1分)三、计算题(共5题40分)21.10分(1390)[答](a)qe=g1exp(-e1/kT)+g2exp(-e2/kT)+g3exp(-e3/kT)=1+3exp(-100/200)+5exp(-300/200)=3.9353(4分)(b)N2=(NA/qe)g2exp(-e2/kT)=2.784×1023mol-

4、1(3分)(c)N1:N2:N3=g1:g2:g3=1:3:5(T→∞)(3分)22.10分(1387)[答]因为=1/l=n/c=hn/hc=e/hc所以qe=g0exp(-e0/kT)+g1exp(-e1/kT)+g2exp(-e2/kT)=5.118(4分)电子在基态上分布分数为：N0/N=g0/qe=0.782(2分)电子分配在第一激发态上分布分数为：N1/N=[g1exp(-e1/kT)]/qe=0.218(2分)电子分配在第二激发态的分布分数为：N2/N=[g2exp(-e2/kT)]/qe≈0(2分)23.10分(1397)[答]在转动能级上Boltzmann分布为：P

5、=Ni/N=[giexp(-ei,r/kT)]/qr=[(2J+1)exp{-J(J+1)h2/(8p2IkT)}/qγ(3分)能级分布数最多的J值应为：dP/dJ=0而qr为常数不是J的函数(2分)dP/dJ=(1/qr)[2exp(-J(J+1)Qr/T)-(2J+1)2×(Qr/T)×exp(-J(J+1)Qr/T)]=02-(2J+1)2Qr/T=0J=(T/2Qr)1/2-1/2(2分)当T=270K，Qr=2.8K时，J=6.4≈6(3分)24.5分(1406)[答]e0=0e1=ee2=2e3=3分布g0=1g1=3g2=4g3=6(1分)(1)2001因只有一

6、个量子态,故该分布不可能。(1分)(2)1110W2=[1!/(0!1!)][3!/(1!2!)]×[4!/(1!3!)]=12(1分)(3)0300W=3!/(3!0!)=1(1分)不能用的原因是g不大。(1分)25.5分(1621)[答]Ur=nRT=(2mol)×(8.314J·K-1·mol-1)×(298K)=4960J(2分)Sr=nR(lnqr+1)=(2mol)×(8.314J·K-1·mol-1)×(ln121.2+1)=96.4J·K-1(3分)四、问答题(共3题20分)26.10分(1566)[答](1)St,m=(5/2)R+Rln{[(2pMkT)3/2/(

7、L3/2h3)]×V/L}故M愈大，St,m愈大，HBr气体平动熵最大(2分)Sr,m=R+Rln(T/sQr)Qr愈大，Sm,r愈小，故Cl2气体摩尔转动熵最大(2分)Qr=hn/k故Cl2分子基本振动频率最小(1分)(2)S=S+S+S+S=[12.47J·K-1·mol-1ln(M/g·mol-1)+108.784J·K-1·mol-1]+R+Rln(T/sQr)+R(Qv/T)/[exp(Qv/T)-1]-Rln(1-exp(-Qv/T))+Rln