物理化学学习指南思考题第2章答案(傅献彩)

第二章
1.下列物理量中哪些是强度性质？那些是广度性质？哪些不是状态函数？U m ，H, Q, V , T, p, V m ，W, H m ，η，U ，ρ，C p ，C v ，C p ，m ，C v ，m ，Ω。

答案：属强度性质的有U m ，T, p, V m ，H m ，η，ρ，C p ，m ,C v ，m 。

属广度性质的有H ，V, U ， C p ，C v ，Ω。

不属状态函数的有Q,W 。

2.根据Dalton 分压定律B p =∑p 可见，压力具有加和性，应属于广度性质，此结论对吗？何故？
答案：不对。

压力是强度性质，在一个热力学平衡系统中，当n ，T ，V 一定时，压力P 处处不相等，不具加和性。

所谓加和性，是指在同一个热力学平衡重，某物理量的数值与系统中的物质的量成正比，如p B p,m
C =
n C （B ）
∑，在Dalton 分压定律中分压PB 的物理意义是指在同一温度下B 组分单独占有与混合气体相同体积时所具有的压力，总压P 和分压PB 不是同一热力学平衡系统中的物理量，且与物质的数量不成正比关系，故p=B p ∑不属加和性。

3.可逆过程有哪些基本特征？识别以下过程是否可逆。

（1）摩擦生热
（2）室温，标准大气压力下，一杯水蒸发为同温同压的气体。

（3）373K ，标准大气压力下，一杯水蒸发为同温同压的气体。

（4）手电筒中干电池放电使灯泡发亮。

（5）对消法测电动势。

（6）N 2和O 2混合。

（7）室温T,标准大气压力下，将1mol 水倾入一溶有不会发溶质的大量溶液中（设溶液溶质摩尔分数为xB ）。

答案：可逆过程的三要素1）过程以无限小的变化进行，由一连串接近于平衡的状态构成。

2）在反向过程中必须循着原来的过程的逆过程用同样的手续使系统和环境还原。

3）等温可逆膨胀过程中系统对环境做最大功，等温可逆压缩过程中环境对系统做最小功， 过程3和5为可逆过程，其余为不可逆过程。

4，将上题中过程2和7设计为可逆过程，并计算该可逆过程中的功。

答案：在上题中过程2可以通过下述途径实行可逆变化:
(1):可逆等压升温；(2):可逆等温等压升温；(3):可逆等压降温。

或经历4、5、6途径（4）可逆等温降压，P s 为水在298K 时的饱和蒸汽压；（5）可逆等温等压蒸发；可逆等温升压。

上题中过程7设计可逆过程如下：
上图中设定水的蒸汽压为P s ，溶液的蒸汽压为s
'
p ：
1）纯水恒温可逆变压s p p ,W 0①θ→≈;
2）等温等压下纯水可逆蒸发为气体， s s g W -P V=-P V =-nRT ②=∆； 3）水汽等温可逆蒸发为气体，，
s
Ps P
→，，
s s
P W
-nRTln P ③=；
4）水汽等温等压可逆冷凝入溶液， ，
，s s g W -P V=P V =nRT ④=∆； 5）溶液等温可逆变压，s P P θ→， W 0⑤≈。

W=W ①+W ②+W ③+W ④+W ⑤=W ③=-nRTln ，
s s
P P
5.指出下列公式使用的条件： 1）dU=Q pdV δ- 2）H U pV =+
222
1
21
11
22
123),4);5)ln 6)7)8)19)()
1
p v T T p v T
T
H Q U Q H C dT U C dT
V W nRT V W p V
pV 常数
pV p V W nR W T T γγδ∆=∆=∆=
∆==-=-∆=-=--=-
--⎰⎰
答案：
1）封闭系统，非膨胀功，W f =0。

2）封闭系统，平衡态。

3）p H=Q ∆，封闭系统、平衡态，不做非膨胀功，等压过程。

v H=Q ∆，封闭系统、平衡态，不做非膨胀功，等容过程。

4）封闭系统、平衡态，不做非膨胀功，状态连续变化的等压过程，对于理想气体状态变化时适用于除等温过程以外的一切过程。

5）封闭系统、平衡态、不做非膨胀功，理想气体等温可逆过程。

6）封闭系统、平衡态，不做非膨胀功，等外压过程。

7）封闭系统、平衡态，不做非膨胀功，理想气体绝热可逆过程。

8）封闭系统、平衡态，不做非膨胀功，理想气体绝热过程。

9）理想气体、多方可逆过程，pV δ=常数。

6.判断下列说法是否正确：
1）状态固定后，状态函数都固定，反之亦然。

2）状态含税改变后，状态一定改变。

3）状态改变后，状态函数一定都改变。

4）因为,v p U Q H Q ∆=
∆=，所以Q v ，Q p 是特定条件下的状态函数。

5）恒温过程一定是可逆过程。

6）气缸内有一定量的理想气体，反抗一定外压做绝热绝热膨胀，则0p H Q ∆=
=。

7）根据热力学第一定律，因为能量不能无中生有，所以一个系统若要对外做功，必须从外界吸收热量。

8）系统从状态Ⅰ变化到Ⅱ，若0,0T 则Q ∆==,无热量交换。

9）在等压下，机械搅拌绝热容器中的液体，使其温度上升，则0p H Q ∆=
=。

10）理想气体绝热变化过程，可逆v 不可逆v W =，W =C T C T ∆∆，所以绝热可逆绝热不可逆W =W 。

11）一个封闭系统，当初始态确定后：a ）若经历一个绝热过程，则功为定值；b ）若经历一个等容过程（设W f =0），则Q 有定值；c ）若经历一个等温过程，则热力学能有定值；d ）若经历一个多方方程，则热和功的和有定值。

答案：1对；2对；3错；4错；
7.回答下列问题：
1）恒温过程一定是可逆的吗？
2）在盛水槽中放置一个盛水的封闭试管，加热盛水槽中的水，使其达到沸点。

试问试管中的水是否会沸腾？为什么？
3）夏天将室内电冰箱门打开，接通电源紧闭门窗（设墙壁门窗均不传热），能否使火车的速度加快？何故？
4）可逆热机的效率最高，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?何故？
5）Zn 和稀H 2SO 4作用:a)在敞口瓶中进行；b ）在封口瓶中进行。

何者放热较多？何故？ 6）一铝制筒中装有压缩空气，突然打开桶盖，使气体冲出，当压力与外界相等时，立即盖上筒盖，过一会儿后筒中气体压力如何变化? 7)用1:3的N 2和H 2在反应条件下合成氨，实验测得在T 1和T 2时放出的热量分别为Q p （T 1）和Q p （T 2），用Kirchhoff 定律验证时发现与下述公式不符，
2
r m 2r m 1
r p 1
（T ）=（T ）+C dT T T H H ∆∆∆⎰
8)从同一始态A 出发，经三种不同路径达到不同终态，经等温可逆A B →,经绝热不可逆A D →A B →。

a)若终态体积相同，问D 点位于BC 线上什么位置?有人认为由于绝热不可逆过程的功小于绝热可逆过程的功，所以D 点的位置应在C 点下面。

此说法对否？为什么？b)若终态压力相同，问D 点位于BC 线上什么位置？
答案：
8.判断下列各过程中的Q，W，U∆，以及可能知道的H∆值（用“+”，“-”，“0”表示）：
1）如图2-2所示，当电池放电后，若（a ）以水和电阻丝为系
统，（b ）以水为系统，（c ）以电阻丝为系统，（d ）以电池为系统，（e ）以电池、电阻丝为系统，（f ）以电池、电阻丝、水为系统。

2)一个外有绝热层的橡皮球内充100kpa 的理想气体，突然投入真空中，球体积增加一倍。

3）van der waals 气体等温自由膨胀。

4）密闭非绝热容器中盛由锌粒和盐酸，容器上不有可移动的活塞。

5）恒容绝热容器中发生下述反应： H 2（g ）+Cl 2(g)=2HCl （g ） 6）如果在上述容器中设法通入冷却水，使系统温度维持不变。

7）在大量水中有一含H 2，O 2混合气体的气泡，通电火花使其化合变为水，以混合气体为系统。

8）一体积为V 的钢瓶，有nmol 理想气体(图2-3)，其压力为p （p 大于室内气压），瓶上装有一根带有旋塞的毛细管，将钢瓶浸入水中，在水中有一电阻为R 的电阻丝，将瓶上旋塞打开，使瓶内气体徐徐流入大气，同时使I 电流通过电阻丝，以维持系统温度恒定。

经时间t 后，瓶内压力降至p θ
（以n mol 气体为系统）。

9）理想气体 Joule-Thomson 节流过程。

10）22H O l 101325pa,273K H O s 101325pa,273K （，）（，）
→。