《物理化学》课外阅读练习 第2章热力学定律和热力学基本方程 概念题 1.热力学第二定律要解决的基本问题是 热力学第二定律的克劳修斯说法是: 开尔文说法是 3.理想气体恒温膨胀时Q=-W,它所吸收的热全部用来做功,这是否违背开尔文说法,为 什么? 4.试写出热力学第二定律的数学表达式 5.试写出熵的定义式 熵的本质 是 6.若只用熵函数判断过程进行的方向和限度,则相应的平衡判据 为 。它的适用条件是 7.一定量的氮气经一无限小不可逆过程,温度由T变为T+dT、压力由p变为p+d,则 其dG dT+ldp(>、=、<)。 (1)在右面理想气体的p-V图上,有一条恒温线,一条绝 热可逆线。其中恒温线是 (2)若理想气体分别沿曲线1和2自压缩至V,试分别写出 所做之功的表达式 9.一容器被隔板I和Ⅱ隔开,在隔开的三部分中分别盛有N2、O2和A,它们的状态如图 所示。若三种气体均可视为理想气体,则抽去隔板ⅠN2和O2充分混合其熵变△S 同时抽去隔板Ⅰ和Ⅱ,三种气体充分混合其熵变△S= 0. 1 mol N, (g) 0. 1 molO2 (g) 0 I mol Ar(g) T, P, k T, P, L T, P, E 10.在绝热恒容容器中发生一化学反应,反应后压力降低,温度升高,则△U_0,△H 0,△S0( 12.对于理想气体,下列偏导数何者小于零? /(n aS
《物理化学》课外阅读练习 4 4 第 2 章 热力学定律和热力学基本方程 概念题 1．热力学第二定律要解决的基本问题是 。 2．热力学第二定律的克劳修斯说法是： ； 开尔文说法是 。 3．理想气体恒温膨胀时Q = −W ，它所吸收的热全部用来做功，这是否违背开尔文说法，为 什么？ 。 4．试写出热力学第二定律的数学表达式 。 5 ．试写出熵的定义式 ；熵的本质 是 。 6 ．若只用熵函数判断过程进行的方向和限度，则相应的平衡判据 为 。它的适用条件是 。 7．一定量的氮气经一无限小不可逆过程，温度由T 变为 T + dT 、压力由 p 变为 p + dp ，则 其dG − SdT +Vdp （>、=、、=、<）。 12．对于理想气体，下列偏导数何者小于零？ 。 (1) S P H ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ ，(2) V T A ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ ，(3) P T G ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ ，(4) P T S ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ ，(5) V T S ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂
《物理化学》课外阅读练习 13.试用热力学基本方程和麦克斯韦关系式证明理想气体的 14.写出下列公式的适用条件 AS=nRin PI p2 AS= △G=△H-TAS n-2△m2+c dp AH dT TAL 15.为什么水的相图中液固平衡线的斜率是负的,而苯的相图中液固平衡线的斜率是正的? 16.试述能斯特热定理 17.试述由西蒙修正的能斯特热定理 在什么条件下可对克希霍夫方程d△,Hm/dT=△Cm进行积分求任意温度的 △,Hm 19.d4≤0作为平衡判据的适用条件是 20.dG≤0作为平衡判据的适用条件是 计算题 1、2mol单原子理想气体自2982K、1500dm3分别经下列各过程膨胀,求它们各过程的功和 热力学能变化、焓变化。 (1)等温可逆膨胀到40.00d (2)外压保持在101325kPa等温膨胀到4000dm3 (3)外压保持气体的初始压力,对气体加热从2982K升高到7952K使其膨胀 2、100℃,101.325kPa的 I mol he与0℃,101.325kPa的0.5molO2按下面(如图所示)两种 方式混合,试求混合后的温度。设He和O2均可视为理想气体
《物理化学》课外阅读练习 5 5 13．试用热力学基本方程和麦克斯韦关系式证明理想气体的 ⎟ = 0 ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ V T U ： 。 14．写出下列公式的适用条件 2 1 ln p p ΔS = nR ； ∫ Δ = 2 1 d ,m T T p T T S nC ； 相变 相变 T H S Δ Δ = ； ΔG = ΔH −TΔS ； { } C RT H p + Δ = − ∗ vap m ln ； m m d d T V H T p Δ Δ = 。 15．为什么水的相图中液固平衡线的斜率是负的，而苯的相图中液固平衡线的斜率是正的？ 16．试述能斯特热定理 。 17．试述由西蒙修正的能斯特热定理 。 18 ．在什么条件下可对克希霍夫方程 o r ,m o dΔrH m dT = Δ Cp 进行积分求任意温度的 o ΔrH m 。 19．dA ≤ 0作为平衡判据的适用条件是 。 20．dG ≤ 0 作为平衡判据的适用条件是 。 计算题 1、2 mol 单原子理想气体自 298.2K、15.00dm3 分别经下列各过程膨胀，求它们各过程的功和 热力学能变化、焓变化。 (1) 等温可逆膨胀到 40.00dm3 ； (2) 外压保持在 101.325kPa 等温膨胀到 40.00 dm3 ； (3) 外压保持气体的初始压力，对气体加热从 298.2 K 升高到 795.2 K 使其膨胀。 2、100℃，101.325kPa 的 1mol He 与 0℃，101.325kPa 的 0.5molO2 按下面（如图所示）两种 方式混合，试求混合后的温度。设 He 和 O2 均可视为理想气体
《物理化学》课外阅读练习 打开考 92)通多赛以 I mol he I mol He 0.molo? 0℃ 3、lmol单原子理想气体,依次经历下列四个过程:(1)从25℃,101.325kPa向真空自由膨 胀,体积增大一倍:(2)恒容加热至100℃:(3)可逆恒温膨胀,体积增大一倍:(4)可逆绝热膨 胀至25℃;试计算全过程的1U、H、AS、A、LG以及W、Q。 4、1mol水蒸气在恒定的101325Pa压力下,从200℃冷却变成25℃的液态水。试求其AS 已知水蒸气的Cpm=3021+99×10702mor),水的比热为4181g,100时水的蒸 发热为2256Jg 5、初态为05mol、270℃、10.0dm3的氮气(可视为理想气体),经恒温可逆压缩至体积ldm3 然后再绝热可逆膨胀,使终态体积恢复到10dm3。试求全过程的Q、W、△U、MH和AS。 6、在一真空容器中,有一封有1.50mol液态甲醇的玻璃泡,现设法将它打碎,使之在正常沸 点下全部蒸发成为压力为101.325kPa的甲醇蒸气。若已知甲醇在40℃时的饱和蒸气压为37.60 kPa,其蒸发热不随温度而变化,为3527kJ·mol-,且甲醇蒸气可视为理想气体。(1)试求过程 的Q、W、△U、△H、AS、△4和△G。(2)写出合适的平衡判据,并判别过程是否可逆 将1mol液态Hg,从0.1MPa、25℃恒温压缩至压力为10MPa,求该过程的AS和△G。已 知25℃时液态Hg的密度为13534gcm3(可视为不随压力改变),Hg的摩尔质量为20061g mor1,膨胀系数:1(a ar)=1:82×04k-
《物理化学》课外阅读练习 6 6 (1) 打开考克 (2) 通过多孔塞 1mol He 0.5mol O2 100℃ 0℃ po po po po 3、1mol 单原子理想气体，依次经历下列四个过程：(1) 从 25℃，101.325kPa 向真空自由膨 胀，体积增大一倍；(2) 恒容加热至 100℃；(3) 可逆恒温膨胀，体积增大一倍；(4) 可逆绝热膨 胀至 25℃；试计算全过程的ΔU、ΔH、ΔS、ΔA、ΔG 以及 W、Q。 4、1 mol 水蒸气在恒定的 101325 Pa 压力下，从 200℃冷却变成 25℃的液态水。试求其ΔS 。 已知水蒸气的 Cp,m = 30.21 + 9.92×10−3 T (J⋅K−1 ⋅mol−1 )，水的比热为 4.18J⋅K−1 ⋅g−1 ，100℃时水的蒸 发热为 2256 J⋅g−1 。 5、初态为 0.5 mol、27.0℃、10.0 dm3 的氮气（可视为理想气体），经恒温可逆压缩至体积 1dm3 ， 然后再绝热可逆膨胀，使终态体积恢复到 10dm3 。试求全过程的 Q、W、ΔU、ΔH 和ΔS 。 6、在一真空容器中，有一封有 1.50mol 液态甲醇的玻璃泡，现设法将它打碎，使之在正常沸 点下全部蒸发成为压力为 101.325kPa 的甲醇蒸气。若已知甲醇在 40℃时的饱和蒸气压为 37.60 kPa，其蒸发热不随温度而变化，为 35.27kJx mol −1 ，且甲醇蒸气可视为理想气体。(1) 试求过程 的 Q、W、ΔU、ΔH、ΔS、ΔA 和ΔG。 (2) 写出合适的平衡判据，并判别过程是否可逆。 7、将 1 mol 液态 Hg，从 0.1 MPa、25℃恒温压缩至压力为 10 MPa，求该过程的ΔS 和ΔG。已 知 25℃时液态 Hg 的密度为 13.534 g x cm−3 （可视为不随压力改变），Hg 的摩尔质量为 200.61 g x mol−1 ，膨胀系数： 4 1 1.82 10 K 1 − − = × ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ p T V V 1mol He 0.5molO2 100℃ 0℃ po po