物理化学概念辨析 2.doc

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1、物理化学第一章热力学体系与状态142156158问题摘要一、体系·环境·界面【1.2】容器中进行如下化学反应：Zn(s)+2HCl(aq)T,PZnCl2(aq)+H2(g)这是什么体系?界面在什么位置?解答：按照质量守恒定律，上述反应应属于封闭体系。如果是恒温恒压的封闭体系，反应过程中不断产生的氢气就应始终包含在界面之内，所以界面应不断扩大。如果所设想的界面停留在容器中液体的表面不动，则在恒温恒压下，氢气必将穿过此界面而逸出，这时的反应体系就称为开放体系。由此可见明确界面位置对于选取体系的重要性。由此例还可看出，在封闭体系中也是可以进行各种物理或化学变化的，但在变化中体系的总质量不

2、变。也就是说：“封闭体系”是建立在质量守恒定律上的一个概念。所以一般而言，一个配平的化学反应方程式，实际上已表明该反应是在封闭体系当中进行的。如果上述反应不是在恒温恒压下进行，而是在一个恒容、绝热、不透光、不导电的容器中进行，这就是一个隔离体系。对同一问题，限定不同的条件，体系的性质就不相同。即选择体系有一定的任意性。值得注意的是，体系的性质一旦选定，在处理问题的过程中就不能变动，否则会出现矛盾(见题【2.14】)。【1.5】一个爆炸反应体系是属于绝热体系，还是属于孤立体系?解答：绝热体系是指与环境完全没有热交换的体系。由于实际上没有完全绝热的材料存在，所以绝热体系只能是一种理想状况

3、。实践中常把进行得很快而来不及与环境充分进行热交换的变化体系称为绝热体系，如爆炸反应体系、恒外压膨胀等。孤立体系是指完全不受环境影响的体系(既没有物质交换也没有能量交换。)当然，这也仅是一种理想的情况，实际上并不存在，而且也没有研究价值。实践中常把受环境影响很小的体系近似看做孤立体系，如体系的自由膨胀等。爆炸反应体系属于绝热体系，但不属于孤立体系，因为爆炸反应常伴随着光能及振动能的传递。二、状态·状态函数【1.8】体系的同一状态能否具有不同的体积?体系的不同状态能否具有相同的体积?体系的状态改变了，是否其所有的状态函数都要发生变化?体系的某一状态函数改变了，是否其状态必定发生变化?解

4、答：根据多变量公理以及状态函数的单值性，体系的同一状态不能具有不同的体积；体系的不同状态可以具有相同的体积。体系的状态改变了，其所有的状态函数不一定都要发生变化；但体系的某一状态函数改变了，其状态必定发生变化。【1.9】如果物体A分别与物体B、C达到温度一致，则物体B与C是否达到热平衡?解答：温度是一种状态函数，是强度性质。温度是体系中大量微观粒子无规则运动的平均动能大小的宏观量度。当两个温度不同的物体相接触时，热量就会自发从高温物体不断传递给低温物体。经过一段时间之后，两个物体内的微观粒子热运动的平均动能终会趋于一致，即具有相同的温度，此时称这两个物体达到了热平衡。如果物体A的温度

5、分别与物体B及物体C达到一致，说明物体B和C中的微观粒子的平均动能亦相等，即也达到了热平衡。具有相同的温度。这一结论称为热力学第零定律。只有有了第零定律，才使得运用温度计作为测量各种体系冷热程度的参比标准成为可能。所以热力学第零定律是一条更为基本的定律。【1.11】某体系可以从状态B变化到状态A，也可以从状态C变化到状态A。这两种状态A以及各状态函数在此两种状态A的数值是否都完全相同?解答：完全相同。状态及状态函数都只与体系的某一现实状况有关，而与这种状况是由哪一个初始状态变化而来，以及这种状况将向哪一个状态变化而去无关；与变化的途径以及变化的时间长短亦无关。当体系从某一状态出发，经

6、历了若干步骤又变回到原来状态时，所有的状态函数也就都恢复到了原来的数值。【1.12】在一个多相共存的体系中，体系的压力指的是什么?解答：压力是体系的一种强度性质，是体系中大量微观粒子无规则运动的动量改变大小的宏观量度。一般而论，如果体系中仅有气相物质，则体系的压力即指各气体分压的总和；如果体系仅有凝聚相(包括液相和固相)，则体系的压力即指此凝聚相表面上所承受的压力值；如果体系中气相、液相与固相共存，则体系的压力即为其中气相物质的总压力。有人可能会问：由物理力学得知，在液体或固体内部，不同高度上的压力有明显差别。上述确定体系压力的方法，是否过于笼统而不够精确?经典热力学在考虑有限的宏观

7、体系的压力时，一般都忽略外界重力场的影响。除此之外，其他外场如电磁场、离心力场等的影响也被忽略。通常情况下，这种忽略所造成的误差都在允许范围之内，却可以大大简化计算。但是，如果对于某一课题，外场的影响已大到不可忽略的程度时，也须将此影响计算在内。【1.13】体系的压力与环境的压力有何关系?解答：体系的压力p体与环境的压力p外是两个不同的概念，相互有联系也有区别，应予正确区分。如果体系的界面是一个四壁均不可移动的坚固容器，则体系的压力与外压无关；如果界面的某