完整版物理化学课后答案热力学第一定律Word格式.docx

1、（b）若经历一个等容过程，则Q有定值（设不做非膨胀力）；（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，则热和功的代数和有定值。（12）某一化学反应在烧杯中进行，放热Q1，焓变为H1，若安排成可逆电池，使终态和终态都相同，这时放热Q2，焓变为H2，则H1=H2。【答】（1）正确，因为状态函数是体系的单质函数，体系确定后，体系的一系列状态函数就确定。相反如果体系的一系列状态函数确定后，体系的状态也就被惟一确定。（2）正确，根据状态函数的单值性，当体系的某一状态函数改变了，则状态函数必定发生改变。（3）不正确，因为状态改变后，有些状态函数不一定改变，例如理想气体的等温变化，内

2、能就不变。（4）不正确，HQp，只说明Qp 等于状态函数H的变化值 H，仅是数值上相等，并不意味着Qp 具有状态函数的性质。HQp 只能说在恒压而不做非体积功的特定条件下，Qp 的数值等于体系状态函数 H 的改变，而不能认为 Qp 也是状态函数。（5）正确，因为恒温过程是体系与环境的温度始终保持相等且恒定，是一个自始至终保热平衡的过程，由于只有同时满足力学平衡、相平衡、化学平衡才能保持热平衡，所以这种过程必然是一个保持连续平衡状态的过程，即为可逆过程。恒温过程不同与等温过程，后者只需始终态温度相同即可，而不管中间经历的状态如何。等温可逆过程则一定是恒温过程。（6）不正确，因为这是外压一定，不是

3、体系的压力一定，绝热膨胀时，Q=0，不是Qp=0。绝热膨胀后，p2p1,T2T1,理想气体的焓是温度的函数，所以该过程中H0。（7）不正确，因为还可以降低体系的温度来对外作功。（8）不正确，因为T=0时只能说明体系的内能不变，而根据热力学第一定律，只有当功为零的时候，热才是零。（9）不正确，在等压下，机械搅拌绝热容器中的液体，是环境对体系做功，Wf0，使其H Qp。（10）不正确，虽然不管是否可逆，WR=U=CVT，但可逆与不可逆过程的最终温度不同，所以WRWIR。（11）（a）正确，因为始终态确定后，U就确定，又是绝热过程，则Q=0，根据热力学第一定律，W=U有定值；（b）正确，因为始终态确

4、定后，U就确定，又是等容过程，则W=0，根据热力学第一定律， Q=U有定值；（c）不正确，只有理想气体的等温过程，热力学能才有定值；（d）正确，因为始终态确定后，U就确定，即热和功的代数和有定值。（12）正确，因为体系的始终态确定后，可以通过不同的过程来实现，一般在不同的过程中W、Q的数值不同，但焓是状态函数，而状态函数的变化与过程无关。即H1=H2。【2】回答下列问题。（1）在盛水槽中放置一个盛水的封闭试管，加热盛水槽中之水，使其达到沸点。试问试管中的水是否会沸腾，为什么？（2）夏天将室内电冰箱的门打开，接通电源并紧闭门窗（设墙壁、门窗都不传热），能否使室内温度降低，为什么？（3）可逆热机的

5、效率最高，在其他条件都相同的前提下，用可逆热机去牵引火车，能否使火车的速度加快，为什么？（4）Zn与稀硫酸作用，（a）在敞口的容器中进行；（b）在密闭的容器中进行。哪一种情况放热较多，为什么？（5）在一铝制筒中装有压缩空气，温度与环境平衡。突然打开筒盖，使气体冲出，当压力与外界相等时，立即盖上筒盖，过一会儿，筒中气体压力有何变化？（6）在N2和N1的物质的量之比为1 ：3的反应条件下合成氨，实验测得在温度T1和T2时放出的热量分别为QP（T1）和QP（T2），用Kirchhoff定律验证时，与下述公式的计算结果不符，试解释原因。rHm（T2）=rHm（T1）+ （7）从同一始态A出发，经历三种

6、不同途径到达不同的终态：（1）经等温可逆过程从AB；（2）经绝热可逆过程从AC；（3）经绝热不可逆过程从AD。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2.16。（8）在一个玻璃瓶中发生如下反应：反应前后T,p,V均未发生变化，设所有的气体都可以看作是理想气体。因为理想气体的热力学能仅是温度的函数，U=U（T），所以该反应的U=0。这个结论对不对？为什么？（1）不会，因为要使液体沸腾，必须有一个大于沸点的环境热源，而槽中水的温度与试管中水的沸点温度相同无法使其沸腾。（2）不能，因为将室内看成是一个

7、绝热的封闭体系，接通电源后相当于环境对体系做电功Wf，QV=0；We=0; U=QV+ We+ Wf= Wf0,所以室内温度将会升高，而不是降低。（3）不能，因为可逆热机的效率是指热效率，即热转换为功的效率，而不是运动速率，热力学没有时间的坐标，所以没有速度的概念，而可逆途径的特点之一就是变化无限缓慢，所以只能使火车的速度减慢而不能加快火车的速度。（4）在密闭的容器中放热较多，因为Zn与稀硫酸作用，在敞口的容器中进行时放出的热为QP，在密闭的容器中进行时放出的热为QV，而QP=QV+n（RT），n=1，QP和QV均为负值，所以|QV|QP| 。（5）压缩空气突然冲出筒外，可视为决热膨胀过程，终

8、态为室内气压p ，筒内温度降低，盖上筒盖，过一会儿，温度升至室温，压力大于p 。（6） Kirchhoff定律中的rHm（T2）和rHm（T1）是按反应计量系数完全进行到底，即=1mol 时的热效应，实验测得的热量是反应达到平衡时放出的热量，即1mol，它们之间的关系为rHm =rH / ，所以rH 的值不符合Kirchhoff定律。（7）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

9、p2（绝热不可逆）大于 p2（绝热可逆）。在终态p2相同时，V =nRT/p ，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）。（8）由热力学第一定律：，而，体积

10、没有变，所以，为非体积功，在该反应中为光能，是另一种形式的功，所以，所以该判断不对。【3】.可逆过程有哪些基本特征？请识别下列过程中哪些是可逆过程。（1）摩擦生热；（2）室温和大气压力（101.3 kPa）下，水蒸发为同温、同压的气；（3）373K和大气压力（101.3kPa）下，水蒸发为同温、同压的气；（4）用于电池使灯泡发光；（5）用对消法测可逆电池的电动势；（6）N2（g），O2（g）在等温、等压下温和；（7）恒温下将1 mol水倾入大量溶液中，溶液浓度不变；（8）水在冰点时变成同温同压的冰。答：可逆过程基本特征：（1）过程以无限小变化进行，由一连串接近于平衡的状态构成；（2）在反向过程

11、中必须沿着原来过程的逆过程用同样的手续使体系和环境复原；（3）等温可逆膨胀过程中体系对环境做最大功，等温可逆压缩过程中环境对体系做最小功。只有（3）、（5）和（8）是可逆过程，其余过程均为不可逆过程。【4】试将如下的两个不可逆过程设计成可逆过程：（1）在298K，101.3kPa压力下，水蒸发为同温、同压的气；（2）在268K，101.3kPa压力下，水凝结为同温、同压的冰。解 （1）设计过程如下：a为等压可逆升温；b为可逆等温等压蒸发；c为等压可逆降温。或经过d、e、f过程d为可逆等温降压，PS为水在298K时的饱和蒸汽压；e为可逆等温等压蒸发；f为可逆等温升压。（2）设计过程如下：b为可逆

12、等温等压相变；【5】判断下列各过程中的Q，W，U和可能知道的H值，用0,=0Q0，W=0，U0 。（3）以锌粒和盐酸为体系，W0，Q0，U0 ，Q0，U（5）因为是恒容、绝热反应，则QV=0，W=P外V=0，U=Q+W=0，H=U+（PV）=U+ VP 0（因为V不变，该反应为放热反应，在绝热容器中温度升高，故压力也升高，P0）。（6） 因为是恒容、非绝热反应，QV0W=P外V=0，U=Q+W0，H=U+（PV）=U+ VP 0（因为V不变，该反应为放热反应，在非绝热容器中温度不变，故压力也不变，P=0）。（7）W0 ，Q0 （8）理想气体Joule-Thomson的节流过程Q=0，H=0。J-T系数的表达式为：对于理想气体：，则又因为所以，理想气体的内能是温度的函数。U=0，W=U-Q=0【6】请列举4个不同类型的等焓过程。例：（1）Joule-Thomson的节流过程；（2）理想气体的等温过程；（3）绝热等压反应（非体积功为0）（4）理想气体的自由膨胀过程【7】在下列关系式中，请指出哪几个是准确的，哪几个是不准确的，并简单