物理化學(xué)課后答案解析-熱力學(xué)第一定律-文庫(kù)吧
2025-07-21 09:41 本頁(yè)面
【正文】 熱不可逆膨脹過(guò)程，當(dāng)?shù)竭_(dá)相同的終態(tài)體積V2或相同的終態(tài)壓力p2時(shí)，絕熱可逆過(guò)程比絕熱不可逆過(guò)程作功大，又因?yàn)閃（絕熱）=CV（T2T1），所以T2（絕熱不可逆）大于T2（絕熱可逆），在V2相同時(shí)，p=nRT/V,則p2（絕熱不可逆）大于 p2（絕熱可逆）。在終態(tài)p2相同時(shí)，V =nRT/p ，V2（絕熱不可逆）大于 V2（絕熱可逆）。不可逆過(guò)程與等溫可逆過(guò)程相比較：由于等溫可逆過(guò)程溫度不變，絕熱膨脹溫度下降，所以T2（等溫可逆）大于T2（絕熱不可逆）；在V2相同時(shí)， p2（等溫可逆）大于 p2（絕熱不可逆）。在p2相同時(shí)，V2（等溫可逆）大于 V2（絕熱不可逆）。綜上所述，從同一始態(tài)出發(fā)經(jīng)三種不同過(guò)程，當(dāng)V2相同時(shí)，D點(diǎn)在B、C之間，p2（等溫可逆）＞p2（絕熱不可逆）＞ p2（絕熱可逆）當(dāng)p2相同時(shí)，D點(diǎn)在B、C之間，V2（等溫可逆）＞ V2（絕熱不可逆）＞V2（絕熱可逆）。（8）由熱力學(xué)第一定律：，而，體積沒(méi)有變，所以，為非體積功，在該反應(yīng)中為光能，是另一種形式的功，所以，所以該判斷不對(duì)?！?】.可逆過(guò)程有哪些基本特征？請(qǐng)識(shí)別下列過(guò)程中哪些是可逆過(guò)程。（1）摩擦生熱；（2）室溫和大氣壓力（ kPa）下，水蒸發(fā)為同溫、同壓的氣；（3）373K和大氣壓力（）下，水蒸發(fā)為同溫、同壓的氣；（4）用于電池使燈泡發(fā)光；（5）用對(duì)消法測(cè)可逆電池的電動(dòng)勢(shì)；（6）N2（g），O2（g）在等溫、等壓下溫和；（7）恒溫下將1 mol水傾入大量溶液中，溶液濃度不變；（8）水在冰點(diǎn)時(shí)變成同溫同壓的冰。答：可逆過(guò)程基本特征：（1）過(guò)程以無(wú)限小變化進(jìn)行，由一連串接近于平衡的狀態(tài)構(gòu)成；（2）在反向過(guò)程中必須沿著原來(lái)過(guò)程的逆過(guò)程用同樣的手續(xù)使體系和環(huán)境復(fù)原；（3）等溫可逆膨脹過(guò)程中體系對(duì)環(huán)境做最大功，等溫可逆壓縮過(guò)程中環(huán)境對(duì)體系做最小功。只有（3）、（5）和（8）是可逆過(guò)程，其余過(guò)程均為不可逆過(guò)程?！?】試將如下的兩個(gè)不可逆過(guò)程設(shè)計(jì)成可逆過(guò)程：（1）在298K，水蒸發(fā)為同溫、同壓的氣；（2）在268K，水凝結(jié)為同溫、同壓的冰。解 （1）設(shè)計(jì)過(guò)程如下：a為等壓可逆升溫；b為可逆等溫等壓蒸發(fā)；c為等壓可逆降溫?；蚪?jīng)過(guò)d、e、f過(guò)程d為可逆等溫降壓，PS為水在298K時(shí)的飽和蒸汽壓；e為可逆等溫等壓蒸發(fā)；f為可逆等溫升壓。（2）設(shè)計(jì)過(guò)程如下：a為等壓可逆升溫；b為可逆等溫等壓相變；c為等壓可逆降溫?！?】判斷下列各過(guò)程中的Q，W，△U和可能知道的△H值，用0,0或=0表示.圖 (1),當(dāng)電池放電后,選擇不同的對(duì)象為研究系統(tǒng), ①以水和電阻絲為系統(tǒng)②以水為系統(tǒng)③以電阻絲為系統(tǒng)④以電池和電阻絲為系統(tǒng)⑤以水、電池和電阻絲為系統(tǒng)；（2）van der Waals 氣體等溫自由膨脹；（3）密閉非絕熱容器中盛有鋅粒和鹽酸，容器上部有可移動(dòng)的活塞；（4）C6H6（s,Tf）→C6H6(1,Tf )。(5)恒容絕熱容器中發(fā)生如下反應(yīng) H2(g)+Cl2(g)→2HCl(g)(6)恒容非絕熱容器中，發(fā)生與（5）相同的反應(yīng)，反應(yīng)前后溫度相同；（7）在大量的水中,有一個(gè)含有H2(g)，O2(g)的氣泡，通一電火花使其化合變?yōu)樗?，以H2(g),O2(g)混合氣為系統(tǒng)，忽略電火花能量；(8)理想氣體JouleThomson的節(jié)流過(guò)程?！窘狻浚?）過(guò)程①②③④⑤W0=00=0=0Q=0000=0△U0000=0（2）Q0，W=0，△U0 。（3）以鋅粒和鹽酸為體系，W0，Q0，△U0。（4）W0 ，Q0，△U0。(5)因?yàn)槭呛闳荨⒔^熱反應(yīng)，則QV=0，W=P外△V=0，△U=Q+W=0，△H=△U+△（PV）=△U+ V△P 0（因?yàn)閂不變，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，在絕熱容器中溫度升高，故壓力也升高，△P0）。(6) 因?yàn)槭呛闳?、非絕熱反應(yīng)，QV0W=P外△V=0，△U=Q+W0，△H=△U+△（PV）=△U+ V△P 0（因?yàn)閂不變，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，在非絕熱容器中溫度不變，故壓力也不變，△P=0）。（7）W0 ，Q0，△U0 (8)理想氣體JouleThomson的節(jié)流過(guò)程Q=0，△H=0。JT系數(shù)μ的表達(dá)式為：對(duì)于理想氣體：，則又因?yàn)樗裕硐霘怏w的內(nèi)能是溫度的函數(shù)。△U=0，W=△UQ=0【6】請(qǐng)列舉4個(gè)不同類(lèi)型的等焓過(guò)程。例：（1）JouleThomson的節(jié)流過(guò)程；（2）理想氣體的等溫過(guò)程；（3）絕熱等壓反應(yīng)（非體積功為0）（4）理想氣體的自由膨脹過(guò)程【7】在下列關(guān)系式中，請(qǐng)指出哪幾個(gè)是準(zhǔn)確的，哪幾個(gè)是不準(zhǔn)確的，并簡(jiǎn)單說(shuō)明理由。（1）,(2) ,(3) ,(4) , (5) ,(6) 。解 （1）準(zhǔn)確，因?yàn)樘嫉淖罘€(wěn)定單質(zhì)是石墨固體，而1摩爾石墨完全燃燒生成1摩爾二氧化碳?xì)怏w。 (2) 不準(zhǔn)確，因?yàn)闅錃馔耆紵闹付óa(chǎn)物是液態(tài)的水，而不是氣態(tài)的水。(3) 不準(zhǔn)確，根據(jù)反應(yīng)的計(jì)量系數(shù)，可得：，而不是(4) 不準(zhǔn)確，因?yàn)檫€可以燃燒生成，所以。 (5) 準(zhǔn)確，根據(jù)下列變化可得 (6) 不準(zhǔn)確，因?yàn)?，而不是?】Cp,m是否恒大于Cv,m？有一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，所有的氣體都可以作為理想氣體處理，若反應(yīng)的△Cp,m0,則反應(yīng)的△Cv,m也一定大于零嗎？【解】（1）Cp,m不一定恒大于Cv,m。氣體的Cp,m和Cv,m的關(guān)系為：上式的物理意義如下：恒容時(shí)體系的體積不變，而恒壓時(shí)體系的體積隨溫度的升高要發(fā)生變化。(1) 項(xiàng)表示，當(dāng)體系體積變化時(shí)外界所提供的額外能量；(2) 項(xiàng)表示，由于體系的體積增大，使分子間的距離增大，位能增大，使熱力學(xué)能增大所需的能量；由于和都為正值，所以與的差值的正負(fù)就取決于項(xiàng)。如果體系的體積隨溫度的升高而增大，則，則；反之，體系的體積隨溫度的升高而縮小的話，則。通常情況下，大多數(shù)流體（氣體和液體）的；只有少數(shù)流體在某些溫度范圍內(nèi)，如水在0～4℃的范圍內(nèi)，隨溫度升高體積是減小的，所以。對(duì)于理想氣體，則有 。（2）對(duì)于氣體都可以作為理想氣體處理的化學(xué)反應(yīng)，則有 即 所以，若反應(yīng)的△Cp,m0, 反應(yīng)的△Cv,m不一定大于零。習(xí)題解答【1】如果一個(gè)系統(tǒng)從環(huán)境吸收了40J的熱，而系統(tǒng)的熱力學(xué)能卻增加了200J，問(wèn)系統(tǒng)從環(huán)境得到了多少功？如果該系統(tǒng)在膨脹過(guò)程中對(duì)環(huán)境作了10kJ的功，同時(shí)吸收了28kJ的熱，求系統(tǒng)的熱力學(xué)能變化值?！窘狻? W=ΔUQ=
醫(yī)療健康相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1