【9A文】物理化学-傅献彩-上册习题答案

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1、【MeiWei_81重点借鉴文档】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；

2、（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（绝热可逆），在V2相同时，p=nRT/V,则p2（绝热不可逆）大于p2（绝热可逆）。在终态p2相同时，V=nRT/p，

3、V2（绝热不可逆）大于V2（绝热可逆）。不可逆过程与等温可逆过程相比较：由于等温可逆过程温度不变，绝热膨胀温度下降，所以T2（等温可逆）大于T2（绝热不可逆）；在V2相同时，p2（等温可逆）大于p2（绝热不可逆）。在p2相同时，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相同时，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相同时，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

4、上，绝热不可逆做功最小。补充思考题Cp,m是否恒大于Cv,m？有一个化学反应，所有的气体都可以作为理想气体处理，若反应的△Cp,m>0,则反应的△Cv,m也一定大于零吗？【MeiWei_81重点借鉴文档】【MeiWei_81重点借鉴文档】解释：（1）Cp,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

5、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，则，则；反之，体系的体积随温度的升高而缩小的话，，则。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范围内，如水在0～4℃的范围内，随温度升高体积是减小的，所以。对于理想气体，则有。（2）对于气体都可以作为理想气体处理的化学反应，则有即所以，若反应的△Cp,m>0,反应的△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

6、别求出温度时下列过程的功：（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【MeiWei_81重点借鉴文档】【MeiWei_81重点借鉴文档】=-100×103Pa×（1×10-3）m3=-100J（2）=-10mol×8.314J·K-1·mol-1×300K=-22.45KJ(3)=-10mol×8.314J·K-1·mol-1×300K×=-57.43k

7、J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，此时由于外压内压相差极小值，因而可用内压代替外压，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。若为理想气体且等温，则可写成，等压则为，等容则为0，绝热则为【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。若以Zn和盐酸为系统，求该反应所做的功及系统热力学能的变化。解该反

8、应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，经下列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）反抗恒外压100kPa膨胀；（3）可逆膨胀。【解】（1）自由膨胀P外=0那么W=0又由于是等温过程则ΔU=0ΔH=0根据ΔU=Q+W得Q=0（2）反抗恒外压100kPa膨胀