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时间:2020-09-11
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1、物理化学核心教程--沈殿霞课后习题答案第一章气体三.思考题参考答案1.如何使一个尚未破裂而被打瘪的乒乓球恢复原状?采用了什么原理?答:将打瘪的乒乓球浸泡在热水中,使球的壁变软,球中空气受热膨胀,可使其恢复球状。采用的是气体热胀冷缩的原理。2.在两个密封、绝热、体积相等的容器中,装有压力相等的某种理想气体。试问,这两容器中气体的温度是否相等?答:不一定相等。根据理想气体状态方程,若物质的量相同,则温度才会相等。3.两个容积相同的玻璃球内充满氮气,两球中间用一根玻管相通,管中间有一汞滴将两边的气体分开。当左边球的温度为273K,右边球的温度为293K时,汞滴处在中间达成平衡。试问:(1)若将
2、左边球的温度升高10K,中间汞滴向哪边移动?(2)若将两个球的温度同时都升高10K,中间汞滴向哪边移动?答:(1)左边球的温度升高,气体体积膨胀,推动汞滴向右边移动。(2)两个球的温度同时都升高10K,汞滴仍向右边移动。因为左边球的起始温度低,升高10K所占的比例比右边的大,283/273大于303/293,所以膨胀的体积(或保持体积不变时增加的压力)左边的比右边的大。4.在大气压力下,将沸腾的开水迅速倒入保温瓶中,达保温瓶容积的0.7左右,迅速盖上软木塞,防止保温瓶漏气,并迅速放开手。请估计会发生什么现象?答:软木塞会崩出。这是因为保温瓶中的剩余气体被热水加热后膨胀,当与迅速蒸发的水汽
3、的压力加在一起,大于外面压力时,就会使软木塞崩出。如果软木塞盖得太紧,甚至会使保温瓶爆炸。防止的方法是,在灌开水时不要灌得太快,且要将保温瓶灌满。5.当某个纯的物质的气、液两相处于平衡时,不断升高平衡温度,这时处于平衡状态的气-液两相的摩尔体积将如何变化?答:升高平衡温度,纯物质的饱和蒸汽压也升高。但由于液体的可压缩性较小,热膨胀仍占主要地位,所以液体的摩尔体积会随着温度的升高而升高。而蒸汽易被压缩,当饱和蒸汽压变大时,气体的摩尔体积会变小。随着平衡温度的不断升高,气体与液体的摩尔体积逐渐接近。当气体的摩尔体积与液体的摩尔体积相等时,这时的温度就是临界温度。6.Dalton分压定律的适用
4、条件是什么?Amagat分体积定律的使用前提是什么?答:这两个定律原则上只适用于理想气体。Dalton分压定律要在混合气体的温度和体积不变的前提下,某个组分的分压等于在该温度和体积下单独存在时的压力。Amagat分体积定律要在混合气体的温度和总压不变的前提下,某个组分的分体积等于在该温度和压力下单独存在时所占有的体积。7.有一种气体的状态方程为(b为大于零的常数),试分析这种气体与理想气体有何不同?将这种气体进行真空膨胀,气体的温度会不会下降?答:将气体的状态方程改写为,与理想气体的状态方程相比,这个状态方程只校正了体积项,未校正压力项。说明这种气体分子自身的体积不能忽略,而分子之间的相
5、互作用力仍可以忽略不计。所以,将这种气体进行真空膨胀时,气体的温度不会下降,这一点与理想气体相同。8.如何定义气体的临界温度和临界压力?答:在真实气体的图上,当气-液两相共存的线段缩成一个点时,称这点为临界点。这时的温度为临界温度,这时的压力为临界压力。在临界温度以上,无论加多大压力都不能使气体液化。9.vanderWaals气体的内压力与体积成反比,这样说是否正确?答:不正确。根据vanderWaals气体的方程式,,其中被称为是内压力,而是常数,所以内压力应该与气体体积的平方成反比。10.当各种物质都处于临界点时,它们有哪些共同特性?答:在临界点时,物质的气-液界面消失,液体和气体的
6、摩尔体积相等,成为一种既不同于液相、又不同于气相的特殊流体,称为超流体。高于临界点温度时,无论用多大压力都无法使气体液化,这时的气体就是超临界流体。四.概念题参考答案1.在温度、容积恒定的容器中,含有A和B两种理想气体,这时A的分压和分体积分别是和。若在容器中再加入一定量的理想气体C,问和的变化为()(A)和都变大(B)和都变小(C)不变,变小(D)变小,不变答:(C)。这种情况符合Dalton分压定律,而不符合Amagat分体积定律。2.在温度、容积都恒定的容器中,含有A和B两种理想气体,它们的物质的量、分压和分体积分别为和,容器中的总压为。试判断下列公式中哪个是正确的?()(A)(B
7、)(C)(D)答:(A)。题目所给的等温、等容的条件是Dalton分压定律的适用条件,所以只有(A)的计算式是正确的。其余的之间的关系不匹配。3.已知氢气的临界温度和临界压力分别为。有一氢气钢瓶,在298K时瓶内压力为,这时氢气的状态为()(A)液态(B)气态(C)气-液两相平衡(D)无法确定答:(B)。仍处在气态。因为温度和压力都高于临界值,所以是处在超临界区域,这时仍为气相,或称为超临界流体。在这样高的温度下,无论加多大压力,都
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