物理化學(xué)學(xué)習(xí)指南思考題答案--全

1、第一章1.兩瓶不同種類的理想氣體，如果他們的平均平動能相同，密度相同，則它們 的壓力也相同。此結(jié)論對嗎？3 -答案：不對。P=nRT/v=mVRT/m=）RT/M, Et m RT,平均動能相同，則溫度相同?，F(xiàn)在已2知密度相同，壓力與相對分子質(zhì)量有關(guān)。不同種氣體，相對分支質(zhì)量不同，所以壓力不同。分壓定律能應(yīng)用與實際氣體嗎？為什么？答案：不能。由于實際氣體分子間有引力，不同實際氣體分子間的引力也不同，混合氣體中 第i中氣體的分壓，與第i種氣體在同一溫度并單獨占有與混合氣體相同的體積時所具有的壓力不同，故不存在 p= pi的關(guān)系。.在一定容積的容器內(nèi)含有一定量的氣體，若升高溫度，則使分子動能增加，

2、 碰撞次數(shù)增加，問其平允自由程如何變化？1答案：平均自由程不變。因為 l-=一丁，平均自由程與溫度無關(guān)。,2 d2n.試判別H2,O2 CO2體在0 c時根均放速率何者最大？最概然速率何者最??？ 答案：根均方速率 H2最大，最概然速率 CO最小。.試寫出鋼球分子模型的氣體狀態(tài)方程。答案：p（Vm-b）=RT.實際氣體在Boyle溫度時符合理想氣體行為，此時分子間的引力和分子本身 的體積均可忽略不計，這種說法對法？為什么？答案：當(dāng)實際氣體的溫度低于 Boyle溫度時，如果壓力較低，則氣體體積大，分子本身體積 可以忽略，但引力項不可忽略，氣體容易壓縮，所以pVnRTo隨著壓力增大分子本身的體積效應(yīng)

3、越來越顯著，使 pVRT.當(dāng)實際氣體溫度偏離Boyle溫度時，試分析pVm與RT的大小關(guān)系，并解釋其 原因。答案：（a） A； （b） C； （c） D。.氣體A,B,C,D都服從vanderwaals方程，它們的vanderwaals氣體常數(shù)a值 與之比為 aA： aB： aC: aD二:二,b值之比為 bA： bB： bC： bD=1:6:4:。試問：（a） 哪種氣體具有最高臨界溫度？ （ b）哪種氣體的分子體積最大？ （ c）哪種氣體 在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下最接近于理想氣體？ 答案：不對。實際氣體分子具有體積且分子間有引力。如僅考慮體積效應(yīng)，狀態(tài)方程可以寫為p（Vm-b）=RT ,則pVmRT表示

4、氣體不易壓縮。如果僅考慮引力效應(yīng)，狀態(tài)方程可寫為（p+pi） Vn=RT,則pVmRT,表示氣體容易壓縮，這兩種相反效應(yīng)的大小隨溫度和壓力的變化而變化， 在Boyle溫度和低壓范圍內(nèi)，上述兩種相反因素恰好相互抵消，體現(xiàn)出pVn=RT的表觀現(xiàn)象，并非說明分子間引力以忽略不計。.壓縮因子圖的基本原理建立在什么原理基礎(chǔ)上？ 答案；對應(yīng)狀態(tài)原理。.若兩種性質(zhì)不同的實際氣體，其 p,Vm,T相同，則根據(jù)PVm=ZRT這兩種氣體 的Z值也應(yīng)該相同，此結(jié)論對嗎？試說明原因。答案：不對。不同性質(zhì)的實際氣體，其狀態(tài)方程不同。巳Vm t值不可能完全相同下，才有可能有相近的壓縮因子，因為 Z Zc c.為何宇航員在

5、軌道艙內(nèi)會感覺到血液集中于頭部？答案：設(shè)人體腳步的血液濃度Co=no/V,人體頭部的血液濃度為c=n/V ,人體的身高為h,則、工、 c nM最h在地球上一 一 exp( )C0n0RTcnMg力 h在軌道上c exp( 1)c。nRT因為g地g軌，所以軌 (2 )地n。第二章1. 下列物理量中哪些是強(qiáng)度性質(zhì)？那些是廣度性質(zhì)？哪些不是狀態(tài)函數(shù)？Um， H,Q, V, T, p, Vm,W,Hm,4,U,P ,Cp,Cz,G,m,Cv,m,Qo答案：屬強(qiáng)度性質(zhì)的有Um,T, p, VHL,刀，P,Cp,m,CvS屬廣度性質(zhì)的有H, V,UI,Op,G, Qo不屬狀態(tài)函數(shù)的有Q,W.根據(jù)Dalto

6、n分壓定律p pb可見，壓力具有加和性，應(yīng)屬于廣度性質(zhì)，此結(jié)論對嗎？何故？答案：不對。壓力是強(qiáng)度性質(zhì)，在一個熱力學(xué)平衡系統(tǒng)中，當(dāng) n, T, V 一定時，壓力P處處不相等，不具加和性。所謂加和性， 是指在同一個熱力學(xué)平衡重， 某物理量的數(shù)值與系統(tǒng)中的物質(zhì)的量成正比，如 Cp =nBCp,（m B） ， 在 Dalton 分壓定律中分壓PB 的物理意義是指在同一溫度下B組分單獨占有與混合氣體相同體積時所具有的壓力，總壓 P和分壓PB不是同一熱力學(xué)平衡系統(tǒng)中的物理量，且與物質(zhì)的數(shù)量不成正比關(guān)系，故 p= pB不屬加和性。. 可逆過程有哪些基本特征？識別以下過程是否可逆。（ 1）摩擦生熱（ 2）室溫

7、，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力下，一杯水蒸發(fā)為同溫同壓的氣體。373K,標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力下，一杯水蒸發(fā)為同溫同壓的氣體。（ 4）手電筒中干電池放電使燈泡發(fā)亮。（ 5）對消法測電動勢。N2 和 O2 混合。（ 7）室溫T, 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力下，將1mol 水傾入一溶有不會發(fā)溶質(zhì)的大量溶液中（設(shè)溶液溶質(zhì)摩爾分?jǐn)?shù)為xB） 。答案： 可逆過程的三要素1 ）過程以無限小的變化進(jìn)行，由一連串接近于平衡的狀態(tài)構(gòu)成。在反向過程中必須循著原來的過程的逆過程用同樣的手續(xù)使系統(tǒng)和環(huán)境還原。3） 等溫可逆膨脹過程中系統(tǒng)對環(huán)境做最大功，等溫可逆壓縮過程中環(huán)境對系統(tǒng)做最小功，過程 3 和 5 為可逆過程，其余為不可逆過程。4，將上題中過程2和

8、7設(shè)計為可逆過程，并計算該可逆過程中的功。答案： 在上題中過程2 可以通過下述途徑實行可逆變化 : TOC o 1-5 h z （1）: 可逆等壓升溫； （2）: 可逆等溫等壓升溫； （3）: 可逆等壓降溫。或經(jīng)歷4 、 5、 6 途徑（4）可逆等溫降壓，Ps 為水在298K 時的飽和蒸汽壓；（ 5）可逆等溫等壓蒸發(fā)；可逆等溫升壓。上題中過程7 設(shè)計可逆過程如下：、 ,上圖中設(shè)定水的蒸汽壓為Ps,溶液的蒸汽壓為p :s1）純水恒溫可逆變壓pps,W）0；2）等溫等壓下純水可逆蒸發(fā)為氣體，W-Ps V=-FSVg=-nRT；3）水汽等溫可逆蒸發(fā)為氣體,PsR，W4）水汽等溫等壓可逆冷凝入溶液,W

9、-Ps V=PVg=nRT;5）溶液等溫可逆變壓 PsP , W 0。PW=WW+W+W+vu =WW=-nRTln P5.指出下列公式使用的條件:1) dU= Q pdV2)HU pVHQ, UQT2HT2 CpdT;UV5)WnRT ln V26W p V7) pV常數(shù)pV pV8WU_L2-2nR9W-(Ti T2)1答案：T2T1CvdT1）封閉系統(tǒng)，非膨脹功，Vf=0o2）封閉系統(tǒng)，平衡態(tài)。H=Q,封閉系統(tǒng)、平衡態(tài)，不做非膨脹功，等壓過程。H=Q,封閉系統(tǒng)、平衡態(tài)，不做非膨脹功，等容過程。4）封閉系統(tǒng)、平衡態(tài)，不做非膨脹功，狀態(tài)連續(xù)變化的等壓過程，對于理想氣體狀態(tài)變化 時適用于除等溫

10、過程以外的一切過程。5）封閉系統(tǒng)、平衡態(tài)、不做非膨脹功，理想氣體等溫可逆過程。6）封閉系統(tǒng)、平衡態(tài)，不做非膨脹功，等外壓過程。7）封閉系統(tǒng)、平衡態(tài)，不做非膨脹功，理想氣體絕熱可逆過程。8）封閉系統(tǒng)、平衡態(tài)，不做非膨脹功，理想氣體絕熱過程。9）理想氣體、多方可逆過程，pV =常數(shù)。6.判斷下列說法是否正確：1）狀態(tài)固定后，狀態(tài)函數(shù)都固定，反之亦然。2）狀態(tài)含稅改變后，狀態(tài)一定改變。3）狀態(tài)改變后，狀態(tài)函數(shù)一定都改變。4）因為 UQV，H Q ,所以Q, Q是特定條件下的狀態(tài)函數(shù)。5）恒溫過程一定是可逆過程。6）氣缸內(nèi)有一定量的理想氣體，反抗一定外壓做絕熱絕熱膨脹，則H Qp 0 。7）根據(jù)熱力學(xué)

11、第一定律，因為能量不能無中生有，所以一個系統(tǒng)若要對外做功，必須從外 界吸收熱量。8）系統(tǒng)從狀態(tài)I變化到n ,若 T 0,則Q 0,無熱量交換。9）在等壓下，機(jī)械攪拌絕熱容器中的液體，使其溫度上升，則H Qp 0 。10）理想氣體絕熱變化過程，W逆二&, T, W可可逆二 T,所以以熱可逆二叫熱不可逆。11） 一個封閉系統(tǒng)，當(dāng)初始態(tài)確定后：a）若經(jīng)歷一個絕熱過程，則功為定值；b）若經(jīng)歷一個等容過程（設(shè) W=0）,則Q有定值；c）若經(jīng)歷一個等溫過程，則熱力學(xué)能有定值；d）若經(jīng)歷一個多方方程，則熱和功的和有定值。答案： 1 對； 2 對； 3 錯； 4 錯；7. 回答下列問題：1）恒溫過程一定是可逆

12、的嗎？2）在盛水槽中放置一個盛水的封閉試管，加熱盛水槽中的水，使其達(dá)到沸點。試問試管中的水是否會沸騰？為什么？3 ）夏天將室內(nèi)電冰箱門打開，接通電源緊閉門窗（設(shè)墻壁門窗均不傳熱） ，能否使火車的 速度加快？何故？4）可逆熱機(jī)的效率最高，在其他條件都相同的前提下用可逆熱機(jī)去牽引火車，能否使火車的速度加快?何故？5） Zn和稀HaSO作用：a）在敞口瓶中進(jìn)行；b）在封口瓶中進(jìn)行。何者放熱較多？何故？6）一鋁制筒中裝有壓縮空氣，突然打開桶蓋，使氣體沖出，當(dāng)壓力與外界相等時，立即蓋上筒蓋，過一會兒后筒中氣體壓力如何變化 ?7）用1:3的Nb和Hb在反應(yīng)條件下合成氨，實驗測得在Ti和T2時放出的熱量分別

13、為Q （Ti）和 Qp （ Ta ） ，用Kirchhoff 定律驗證時發(fā)現(xiàn)與下述公式不符，Tb r H（m Tb） = r H（m T1） + T1r CpdT8） 從同一始態(tài)A 出發(fā)，經(jīng)三種不同路徑達(dá)到不同終態(tài)，經(jīng)等溫可逆 A B , 經(jīng)絕熱不可逆A DA B。a）若終態(tài)體積相同，問D點位于BC線上什么位置？有人認(rèn)為由于絕熱不 可逆過程的功小于絕熱可逆過程的功，所以D點的位置應(yīng)在C點下面。此說法對否？為什么？b）若終態(tài)壓力相同，問 D點位于BC線上什么位置？答案：8. 判斷下列各過程中的Q， W，U ，以及可能知道的 H 值（用“ +” ，“-”， “0”表示） ：1）如圖2-2所示，當(dāng)電

14、池放電后，若（a）以水和電阻絲為系統(tǒng)，（b）以水為系統(tǒng)，（c）以 電阻絲為系統(tǒng)，（d）以電池為系統(tǒng)，（e）以電池、電阻絲為系統(tǒng)，（f）以電池、電阻絲、水 為系統(tǒng)。一個外有絕熱層的橡皮球內(nèi)充100kpa 的理想氣體，突然投入真空中，球體積增加一倍。van der waals 氣體等溫自由膨脹。4）密閉非絕熱容器中盛由鋅粒和鹽酸，容器上不有可移動的活塞。5）恒容絕熱容器中發(fā)生下述反應(yīng)：H2 （ g ） +Cl 2（g）=2HCl （ g）6）如果在上述容器中設(shè)法通入冷卻水，使系統(tǒng)溫度維持不變。7）在大量水中有一含H2， O2 混合氣體的氣泡，通電火花使其化合變?yōu)樗曰旌蠚怏w為系統(tǒng)。8） 一體積為V的鋼瓶，有nmol理想氣體（圖2-3）,其壓力為p （p大于室內(nèi)氣壓