物理化学学习指南思考题答案(傅献彩)--全概要

第一章1.两瓶不同种类的理想气体，如果他们的平均平动能相同，密度相同，则它们的压力也相同。此结论对吗？答案：不对。P=nRT/v=mVRT/m=ρRT/M,,32tmERT,平均动能相同，则温度相同。现在已知密度相同，压力与相对分子质量有关。不同种气体，相对分支质量不同，所以压力不同。2.Dalton分压定律能应用与实际气体吗?为什么？答案：不能。由于实际气体分子间有引力，不同实际气体分子间的引力也不同，混合气体中第i中气体的分压，与第i种气体在同一温度并单独占有与混合气体相同的体积时所具有的压力不同，故不存在p=ip的关系。3.在一定容积的容器内含有一定量的气体，若升高温度，则使分子动能增加，碰撞次数增加，问其平允自由程如何变化？答案：平均自由程不变。因为212ldn，平均自由程与温度无关。4.试判别H2，O2，CO2气体在0℃时根均放速率何者最大？最概然速率何者最小？答案：根均方速率H2最大，最概然速率CO2最小。5.试写出钢球分子模型的气体状态方程。答案：p(Vm-b)=RT6.实际气体在Boyle温度时符合理想气体行为，此时分子间的引力和分子本身的体积均可忽略不计，这种说法对法？为什么？答案：当实际气体的温度低于Boyle温度时，如果压力较低，则气体体积大，分子本身体积可以忽略，但引力项不可忽略，气体容易压缩，所以pVmRT。随着压力增大分子本身的体积效应越来越显著，使pVmRT。随着直至大于RT。当实际气体温度大于Boyle温度时，在高温下引力向可以忽略不计，体积效应显现出来，所以pVmRT.7.当实际气体温度偏离Boyle温度时，试分析pVm与RT的大小关系，并解释其原因。答案：（a）A；（b）C；（c）D。8.气体A,B,C,D都服从vanderwaals方程，它们的vanderwaals气体常数a值与之比为aA：aB：aC：aD=1.2:1.2:0.4:0.01，b值之比为bA：bB：bC：bD=1:6:4:0.8。试问：（a）哪种气体具有最高临界温度？（b）哪种气体的分子体积最大？（c）哪种气体在标准状态下最接近于理想气体？答案：不对。实际气体分子具有体积且分子间有引力。如仅考虑体积效应，状态方程可以写为p(Vm-b)=RT，则pVmRT,表示气体不易压缩。如果仅考虑引力效应，状态方程可写为（p+pi）Vm=RT，则pVmRT，表示气体容易压缩，这两种相反效应的大小随温度和压力的变化而变化，在Boyle温度和低压范围内，上述两种相反因素恰好相互抵消，体现出pVm=RT的表观现象，并非说明分子间引力以忽略不计。9.压缩因子图的基本原理建立在什么原理基础上？答案；对应状态原理。10.若两种性质不同的实际气体，其p,Vm,T相同，则根据PVm=ZRT，这两种气体的Z值也应该相同，此结论对吗？试说明原因。答案：不对。不同性质的实际气体，其状态方程不同。P，Vm，T值不可能完全相同下，才有可能有相近的压缩因子，因为cZZ。11.为何宇航员在轨道舱内会感觉到血液集中于头部？答案：设人体脚步的血液浓度C0=n0/V，人体头部的血液浓度为c=n/V，人体的身高为h，则在地球上00exp()地MghcncnRT在轨道上00exp()轨MghcncnRT因为g地g轨，所以（0nn）轨（0nn）地第二章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？Um，H,Q,V,T,p,Vm，W,Hm，η，U，ρ，Cp，Cv，Cp，m，Cv，m，Ω。答案：属强度性质的有Um，T,p,Vm，Hm，η，ρ，Cp，m,Cv，m。属广度性质的有H，V,U，Cp，Cv，Ω。不属状态函数的有Q,W。2.根据Dalton分压定律Bp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pBp,mC=nC（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=Bp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）N2和O2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，Ps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Ps，溶液的蒸汽压为s'p：1）纯水恒温可逆变压spp,W0①;2）等温等压下纯水可逆蒸发为气体，ssgW-PV=-PV=-nRT②；3）水汽等温可逆蒸发为气体，，sPsP，，ssPW-nRTlnP③；4）水汽等温等压可逆冷凝入溶液，，，ssgW-PV=PV=nRT④；5）溶液等温可逆变压，sPP，W0⑤。W=W①+W②+W③+W④+W⑤=W③=-nRTln，ssPP5.指出下列公式使用的条件：1）dU=QpdV2）HUpV2221211122123),4);5)ln6)7)8)19)()1pvTTpvTTHQUQHCdTUCdTVWnRTVWpVpV常数pVpVWnRWTT答案：1）封闭系统，非膨胀功，Wf=0。2）封闭系统，平衡态。3）pH=Q，封闭系统、平衡态，不做非膨胀功，等压过程。vH=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=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,vpUQHQ，所以Qv，Qp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0pHQ。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0pHQ。10）理想气体绝热变化过程，可逆v不可逆vW=，W=CTCT，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Wf=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H2SO4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N2和H2在反应条件下合成氨，实验测得在T1和T2时放出的热量分别为Qp（T1）和Qp（T2），用Kirchhoff定律验证时发现与下述公式不符，2rm2rm1rp1（T）=（T）+CdTTTHH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AB,经绝热不可逆ADAB。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）vanderwaals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：H2（g）+Cl2(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H2，O2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（以nmol气体为系统）。9）理想气体Joule-Thomson节流过程。10）22HOl101325pa,273KHOs101325pa,273K（，）（，）。第三章答案：答案:答案:答案答案答案：第四章第五章第六章第七章