物化第二章习题
物化题练习题
物化练习题(供参考)第二章热力学第一定律一. 选择题1. 下面陈述中，正确的是：( )(A) 由于U和H是状态函数，又有Q V＝ΔU，Q p＝ΔH，所以，Q V和Q p是状态函数(B) 热量总是倾向于从含热量较多的高温物体流向含热量较少的低温物体(C) 封闭体系与环境之间交换能量的形式，非热即功(D) 体系与环境间发生热量传递后，必然要引起体系温度的变化2. 在SI中，压力的单位是：( )(A) atm (B) kg/m2(C) Pa (D) mmHg3. 物质的量为n的理想气体的何组物理量确定后，其它状态函数方有定值：( )(A) p (B) V (C) T，U (D) T，p4. 恒容下，一定量的理想气体，当温度升高时内能将：( )(A) 降低(B) 增加(C) 不变(D) 不能确定5. 在一个密闭绝热的房间里放置一台电冰箱，将冰箱门打开并接通电源使其工作，过一段时间后，室内的平均气温将如何变化：( )(A) 升高(B) 降低(C) 不变(D) 不一定6. 理想气体在pө下，从10dm3膨胀到16dm3同时吸热126 J，此气体的ΔU为：( ）(A) –284J (B) 842J(C) – 482J (D) 482J7. 在体系温度恒定的变化中，体系与环境之间：( )(A) 一定产生热交换(B) 一定不产生热交换(C) 不一定产生热交换(D) 温度恒定与热交换无关8. 某绝热封闭体系在接受了环境所作的功之后，其温度：( )(A) 一定升高(B) 一定降低(C) 一定不变(D) 不一定改变9. 体系的状态改变了，其内能值：( )(A) 必定改变(B) 必定不变(C) 不一定改变(D) 状态与内能无关10. 有一高压钢筒，打开活塞后气体喷出筒外，当筒内压力与筒外压力相等时关闭活塞，此时筒内温度将：( )(A) 不变(B) 升高(C) 降低(D) 无法判定11. 有一真空绝热瓶子，通过阀门与大气隔离，当阀门打开时，大气(视为理想气体)进入瓶内，此时瓶内气体的温度将：( )(A) 升高(B) 降低(C) 不变(D) 无法判定12. 在一绝热箱中装有水，水中通一电阻丝，由蓄电池供电，通电后水及电阻丝的温度均略有升高。
物化习题
第二章：作业题1. 问题：能否选取真空空间作为热力学体系？解答：一个课题的研究对象，就是该课题的体系。
一般来说，体系是物质世界中一个有限的宏观部分。
单独选取真空空间作为体系没有实际意义。
但是，在处理某些问题时，体系内可以包括一部分真空空间。
2. 例：将两种不同气体分装在同一汽缸的两个气室内，二气室之间有隔板隔开。
左气室中气体的状态为V=20ml,T=273K,P=1.01⨯102KPa;右气室中气体的状态为V=30ml,T=303K,P=3.03 ⨯102KPa。
现将二气室之间的隔板抽掉使两种气体混合。
若以整个汽缸中的气体为体系的话，则此过程中做功为多少？传热为多少？Q=0, W=03. 下述体系中，哪一个是错误的？如果体系在变化中与环境没有功的交换，则A.体系放出的热量一定等于环境吸收的热量B.体系的温度降低值一定等于环境温度的升高值C.最终达到平衡时，体系的温度与环境的温度相等D.若体系1与体系2分别与环境达成热平衡，则二体系的温度相同。
B4.2、绝热箱中装有水，水中绕有电阻丝，由蓄电池供给电流。
设电池在放电时无热效应，通电后电阻丝和水的温度皆有升高。
若以电池为体系，以水和电阻丝为环境，则下述答案中，哪一组是正确的？A.Q=0,W>0,∆U<0B.Q<0, W>0,∆U>0C.Q>0,W=0,∆U<0D.Q=0,W<0, ∆U>0 答案：D若以电阻丝为体系，以水和电池为环境，则上述答案中，哪一组是正确的？答案：B5. 下述说法中，哪一种正确？A、完成同一过程，经任意可逆途径所做的功一定比经任意不可逆途径所做的功多B、完成同一过程，经不同的可逆途径所做的功都一样多C、完成同一过程，经不同的不可逆途径所做的功都一样多D、完成同一过程，经任意可逆途径所做的功不一定比经任意不可逆途径所做的功多答案：D6. 3、下述说法中，哪一种正确？A、完成同一过程，只可能有一条不可逆途径B、不可逆途径是指经该途径所产生的体系变化及环境变化均不能复原。
第五版物理化学第二章习题答案
热力学第一定律第二章℃，求过程中系统与环境交换的功。
1mol理想气体在恒定压力下温度升高12.1n = 1mol解：理想气体）,应用式（2.2.3对于理想气体恒压过程) =－8.314J(nRT－p(V-V) =－-nRTW =－pΔV =11amb22下全部凝结成液态水。
求过程的功。
假设：100℃,101.325kPa2.2 1mol水蒸气(HO,g)在2相对于水蒸气的体积，液态水的体积可以忽略不计。
解: n = 1mol水蒸气可看作理想气体, 应用式（2.2.3）恒温恒压相变过程, p(V-V) ≈ pVg =nRT = 3.102kJW =－pΔV =－g ambl水(H，求过程的体积功。
O,l)2.3 在25℃及恒定压力下，电解1mol21/2O(g) HO(l) ＝H(g) + 222解: n = 1mol恒温恒压化学变化过程, 应用式（2.2.3）W=－pΔV =－(pV-pV)≈－pV=－nRT=－3.718kJ 2222amb2 112.4 系统由相同的始态经过不同途径达到相同的末态。
若途径a的Q=2.078kJ,Wa=－a4.157kJ；而途径b的Q=－0.692kJ。
求W.bb解: 热力学能变只与始末态有关,与具体途径无关,故ΔU = ΔU ba由热力学第一定律可得 Qa + Wa = Q + W bb∴ W = Q + W －Q= －1.387kJ b baa两不同途径到达相同的末℃，200 kPaba，的5 mol某理想气体，经途径 2.5 始态为25；再恒容加热到压力100 kPa，步骤的功a先经绝热膨胀到 -28.47℃，态。
途经的。
途径b为恒压加热过程。
求途径200 kPa的末态，步骤的热b及。
解：先确定系统的始、末态nRT15.8.314×298×513m==0.V0619=1200000P1nRT5×8.314×244.583m1016==0=VV=.2P100000ΔU=W+Q=(－5.57+25.42)kJ=19.85kJ aa 对于途径b，其功为W=－pΔV=－200000（0.1016－0.0619）J=－7.932kJ1b根据热力学第一定律的值。
物理化学 答案 第二章_习题解答
nO2 、 nN2 、 nAr ，收集得到的干燥空气中各气体的物质的量为 nO′ 2 、 n′N2 、 nA′ r ，空气组成
为 78%N2，21%O2 和 0.94%Ar。
依据亨利定律对 1.0kg H2O 有：pB = kB nB
= 0.017
2-6 20℃下 HCl 溶于苯中达平衡，气相中的 HCl 的分压为 101.325kPa 时，溶液中
HCl 摩尔分数为 0.0425，已知 20℃时苯的饱和蒸气压为 10.0kPa。若 20℃时 HCl 和苯蒸气
总压为 101.325kPa，求 100 克苯中溶解多少克 HCl。
解：令 A 为苯，B 为 HCl。
mol·dm3 = 0.547mol·dm-3
bB
=
nB mA
=
wB M (1 − wB )
=
0.095 0.18 × (1 − 0.095)
mol·kg-1 = 0.583mol·kg-1
2-4 若将 25℃、101.325KPa 纯理想气体的状态定为气体的标准状态，则氧气的标准
熵 S1O =205.03J·K-1·mol-1，现改为 25℃、100Kpa 的纯理想气体作为气体的标准态，氧气
=
pA p
=
p
* A
x
A
p
=
91.19kPa × 1 3
50.663kPa
= 0.6
5
yB = 1 - yA = 0.4 2-10 苯和甲苯在 293.15K 时的蒸气压分别为 9.958 和 2.973kPa，今以等质量的苯和 甲苯在 293.15K 时相混合，试求（1）苯和甲苯的分压；（2）液面上蒸气的总压力（设混 合物为理想溶液）。
物理化学上册习题及答案
第二章热力学第一定律一、单选题1) 如图，在绝热盛水容器中，浸入电阻丝，通电一段时间，通电后水及电阻丝的温度均略有升高，今以电阻丝为体系有：( )A. W =0，Q <0，U <0B. W <0，Q <0，U >0C. W <0，Q <0，U >0D. W <0，Q =0，U >02) 如图，用隔板将刚性绝热壁容器分成两半，两边充入压力不等的空气(视为理想气体)，已知p右> p左，将隔板抽去后: ( )A. Q＝0, W ＝0, U ＝0B. Q＝0, W <0, U >0C. Q >0, W <0, U >0D. U＝0, Q＝W03）对于理想气体，下列关系中哪个是不正确的：( )A. (U/T)V＝0B. (U/V)T＝0C. (H/p)T＝0D. (U/p)T＝04）凡是在孤立孤体系中进行的变化，其U 和H 的值一定是：( )A. U >0, H >0B. U ＝0, H＝0C. U <0, H <0D. U ＝0，H 大于、小于或等于零不能确定。
5）在实际气体的节流膨胀过程中，哪一组描述是正确的: ( )A. Q >0, H＝0, p < 0B. Q＝0, H <0, p >0C. Q＝0, H ＝0, p <0D. Q <0, H ＝0, p <06）如图，叙述不正确的是：( )A.曲线上任一点均表示对应浓度时积分溶解热大小B.H1表示无限稀释积分溶解热C.H2表示两浓度n1和n2之间的积分稀释热D.曲线上任一点的斜率均表示对应浓度时HCl的微分溶解热7）H＝Q p此式适用于哪一个过程: ( )A.理想气体从101325Pa反抗恒定的10132.5Pa膨胀到10132.5sPaB.在0℃、101325Pa下，冰融化成水的水溶液C.电解CuSO4D.气体从(298K，101325Pa)可逆变化到(373K，10132.5Pa )8) 一定量的理想气体，从同一初态分别经历等温可逆膨胀、绝热可逆膨胀到具有相同压力的终态，终态体积分别为V1、V2。
物化第二章
第二章热力学第二定律练习题答案一、判断题答案：1．对。
自然界发生的过程是以一定速率进行的，都是不可逆的，但不一定都是自发的，例如人们用电解水法制备氢气。
2．错。
例如，理想气体绝热不可逆压缩，就不是自发的。
3．错。
只有在孤立体系才成立。
非孤立体系不成立，例如电解水熵增加，但不自发的。
4．第1，2个结论正确，第3个结论错。
绝热不可逆压缩过程。
∆S > 0。
5．错。
系统由同一始态出发，经绝热可逆和绝热不可逆过程不可能到达相同的终态。
经绝热可逆，∆S = 0；绝热不可逆过程，∆S > 0。
6．错。
系统经循环过程后回到始态，状态函数都不改变，但不能依此来判断过程的性质，可逆循环与不循环都可以回到始态。
7．错。
正确说法是隔离系统平衡态的熵最大。
8．错。
正确的是绝热可逆过程中∆S = 0，绝热不可逆过程中∆S > 0。
9．不矛盾。
理想气体经等温膨胀后，是的，吸的热全部转化为功，因气体的状态变化了，体积增大了，发生了其他变化。
10．错。
例如过冷水结冰，自发过程，但熵减少。
只有孤立体系或绝热体系，自发变化过程，∆S > 0。
11．错。
必须可逆相变才能用此公式。
12．错。
系统的熵除热熵外，还有构型熵。
例如NaOH固体溶于水，或C在氧气中燃烧，都是放热，但熵都是增加。
13．对。
固体、液体变成气体，熵是增加的。
14．错。
冰在0℃，pө下转变为液态水，不能认为是自发方程；同样在0℃，pө下液态水也可以变成冰，只能说是可逆过程（或平衡状态）。
15．错。
只有孤立体系才成立，非孤立体系不成立，例如过冷水结冰，ΔS < 0，混乱度减小，自发过程的方向就不是混乱度增加的方向。
16．错，必须在等温、等压的条件下才有此结论。
17．错。
若有非体积功存在，则可能进行，如电解水，吉布斯函数变化大于零。
18．错。
此说法的条件不完善，如在等温条件下，做的功（绝对值）才最多。
19．错。
基本方程对不可逆相变不适用。
20．错。
物理化学第二章自测题
第二章自测题一、选择题1．物质的量为n的理想气体，该气体的下列物理量中，其值确定后，其他状态函数方有定值的是（）。
(a) p(b) V(c) T, U(d) T, p2．有一真空绝热瓶子，通过阀门和大气相隔。
当阀门打开时，大气（视为理想气体）进入瓶内，此时瓶内气体的温度将（）。
(a) 升高(b) 降低(c) 不变(d) 不确定3．公式∆H=Q p适用于下列过程中的（）。
(a) 理想气体从1013.25kPa反抗恒定的外压101.325kPa膨胀(b) 273K,101.325kPa下冰融化成水(c) 298K,101.325kPa下电解CuSO4水溶液(d) 气体从状态Ⅰ等温可逆变化到状态Ⅱ4．可逆机的效率为η，冷冻机的冷冻系数为β，则β和η的数值满足（）。
(a) η<1,β <1 (b) η≤1,β≤1(c) η<1,β>1 (d) η<1,β可能小于、等于或大于15．对于一定量的理想气体，有可能发生的过程是（）。
（1）对外做功且放出热量（2）恒容绝热升温、无非膨胀功除非是化学变化，PVT变化不可能（3）恒压绝热膨胀（4）恒温绝热膨胀(a) （1），（4） (b) （2），（3）(c) （3），（4） (d) （1），（2）6．实际气体经节流膨胀后，（ ）。
(a) Q <0, ∆H =0, ∆p <0 (b) Q =0, ∆H =0, ∆T <0(c) Q =0, ∆H <0, ∆p <0 (d) Q =0, ∆H =0, ∆p <07．某气体的状态方程为pV m =RT +bp （b 为大于零的常数），此气体向真空绝热膨胀后的温度将（ ）。
(a) 不变 (b) 上升 (c) 下降 (d) 不确定8．根据定义等压膨胀系数p T V V ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=1α，等容压力系数V T p p ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=1β，等温压缩系数Tp V V ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=1κ。
物化教材习题解答(人卫版)第2章习题
第二章习题解答1. J 3500110ln 19.1519V V ln V p V V ln nRT W 121112max =⨯⨯=== ∆U=∆H=01max 12K J 166.130003500T W V V lnnR S -⋅====∆2. 等温可逆膨胀：1-2K J 14.191V V lnnR S ⋅=∆＝ 向真空膨胀：由于始态和终态同上，体系的熵变也为19.14 J ⋅K –13． 先求冷热水混合后温度：500⨯C p (T –343)+100⨯ C p (T –303) = 0 T=336.3 K (63.3︒C) 再计算熵变：303Tln C 343T lnC S 21+=∆303T ln 184.4100343T ln 184.4500⨯+⨯==–41.27 + 43.63 = 2.34 J ⋅K–14． Sn 摩尔数mol 106.269.118250n ==nC p,m,Sn (T –473)+1000C p,H2O (T –283)=02.106⨯24.14(T –473)+1000⨯4.184(T –283)=0 T=285.3 K1-O H ,p Sn ,m ,p K J 17.887.3370.25283Tln C 1000473T ln nC S 2⋅=+-=+=∆5． 体系熵变按可逆相变计算：1-m ,V K J 0.1092.37340670T H S ⋅==∆=∆体真空蒸发热：Q=∆H –∆nRT=40670–8.314⨯373.2=37567 J环境熵变：1-K J 7.1002.37337567T Q S ⋅-=-=-=∆体环∆S 总= ∆S 体 + ∆S 环= 8.28 J ⋅K –1 >0 自发进行6. 体系： 设计可逆过程：81.2263273ln 3.75T T ln nC S 12)l (m ,p 1===∆J ⋅K –107.222736025T H S 2-=-=∆=∆凝固 J ⋅K –1 40.1273263ln 6.37T T ln nC S 12)s (m ,p 3-===∆J ⋅K –1 ∆S 体=∆S 1+∆S 2+∆S 3=–20.66 J ⋅K –1 环境：⎰-=--+-=∆+∆=∆5648)263273)(6.373.75(6025dT C H H p 273263J47.2126365648T Q S -=-=-=∆体环 J ⋅K –1总熵：∆S 总=∆S 体+∆S 环=0.81 J ⋅K –1>0 过程自发。
物理化学第二章热力学第二定律练习题及答案
第二章 热力学第二定律练习题一、判断题（说法正确否）：1．自然界发生的过程一定是不可逆过程。
2．不可逆过程一定是自发过程。
3．熵增加的过程一定是自发过程。
4．绝热可逆过程的?S = 0，绝热不可逆膨胀过程的?S > 0，绝热不可逆压缩过程的?S < 0。
5．为了计算绝热不可逆过程的熵变，可以在始末态之间设计一条绝热可逆途径来计算。
6．由于系统经循环过程后回到始态，?S = 0，所以一定是一个可逆循环过程。
7．平衡态熵最大。
8．在任意一可逆过程中?S = 0，不可逆过程中?S > 0。
9．理想气体经等温膨胀后，由于?U = 0，所以吸的热全部转化为功，这与热力学第二定律矛盾吗?10．自发过程的熵变?S > 0。
11．相变过程的熵变可由T HS ∆=∆计算。
12．当系统向环境传热时(Q < 0)，系统的熵一定减少。
13．一切物质蒸发时，摩尔熵都增大。
14．冰在0℃，pT HS ∆=∆>0，所以该过程为自发过程。
15．自发过程的方向就是系统混乱度增加的方向。
16．吉布斯函数减小的过程一定是自发过程。
17．在等温、等压下，吉布斯函数变化大于零的化学变化都不能进行。
18．系统由V 1膨胀到V 2，其中经过可逆途径时做的功最多。
19．过冷水结冰的过程是在恒温、恒压、不做其他功的条件下进行的，由基本方程可得?G = 0。
20．理想气体等温自由膨胀时，对环境没有做功，所以 -p d V = 0，此过程温度不变，?U = 0，代入热力学基本方程d U = T d S - p d V ，因而可得d S = 0，为恒熵过程。
21．是非题：⑴“某体系处于不同的状态，可以具有相同的熵值”，此话对否？ ⑵“体系状态变化了，所有的状态函数都要变化”，此话对否？⑶ 绝热可逆线与绝热不可逆线能否有两个交点？⑷ 自然界可否存在温度降低，熵值增加的过程？举一例。
⑸ 1mol 理想气体进行绝热自由膨胀，体积由V 1变到V 2，能否用公式：⎪⎪⎭⎫⎝⎛=∆12ln VV R S计算该过程的熵变？22．在100℃、p 时，1mol 水与100℃的大热源接触，使其向真空容器中蒸发成100℃、p 的水蒸气，试计算此过程的?S 、?S (环)。
物化第二章习题答案
，ΔrHm = 4826 kJ mol1 。
(RT≈2.5kJ· mol-1 ) 12.一定量的理想气体经历一恒温过程后，其热力学能 的变化值ΔU =
0
。
17
13. 稳定相单质的标准摩尔生成焓为
H 14. f m (C，石墨，500K)=
15. 公式 pV 常数 适用于
0
H 2
H 2 nvap H m ?
H H1 H 2 H3 ?
8
U H 2O(l ) H 2O( g )
U U1 U 2 U 3
U1 nCV ,m (l )(T2 T1 )
298K ,101.325kPa
U1
406K ,303.975kPa
T2 ?
U ?
H nCp,m (T2 T1 ) ?
7
7.将298K，101.325kPa的1mol液体水变成406K，303.975kPa的饱和蒸气，
试计算此过程的 ∆U, ∆H。已知水的ΔvapHm(373K) = 40.60 kJ·mol-1，
Cp,m⑴= 75.31 J·K-1·mol-1 ，Cp,m（g）= 33.56 J·K-1·mol-1。
1. 1mol, 273.15K，101.325kPa的理想气体经某一过程，体积增大一倍，
H =2092J，Q =1674J，已知气体的热Cv,m =1.5R。 (1)计算终态的温度、压力、过程的功和U. (2)若气体先经等温、再等容两步可逆变化过程 达到上述相同的终态，试计算U、H、Q及W。
标准摩尔生成焓为：（ A ） A.-393.4kJ· mol-1 B.-395.3kJ· mol-1
C.1.9kJ· mol-1 D.-1.9kJ· mol-1
物理化学第二章作业及答案
2007-4-24 §2.1 均相多组分系统热力学 练习1 水溶液(1代表溶剂水，２代表溶质)的体积V 是质量摩尔浓度b 2的函数，若 V = A +B b 2+C (b 2)2(1)试列式表示V 1和V 2与b 的关系；答： b2: 1kg 溶剂中含溶质的物质的量， b 2=n 2, 112222,,,,2T P n T P n V V V B cb n b ⎛⎫⎛⎫∂∂===+ ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ ∵ V=n 1V 1+n 2V 2( 偏摩尔量的集合公式)∴ V 1=(1/n 1)(V-n 2V 2)= (1/n 1)( V-b 2V 2)= (1/n 1)(A+Bb 2+c(b 2)2-Bb 2-2cb 2)= (1/n 1)[A-c(b 2)2] (2)说明A ,B , A/n 1由V = A +B b 2+C (b 2)2 ， V=A;A: b 2→0, 纯溶剂的体积，即1kg 溶剂的体积B; V 2=B+2cb 2, b 2→0, 无限稀释溶液中溶质的偏摩尔体积A/n 1：V 1= (1/n 1)[A-c(b 2)2]，∵b 2→0，V = A +B b 2+C (b 2)2, 纯溶剂的体积为A, ∴A/n 1 为溶剂的摩尔体积。
(3)溶液浓度增大时V 1和V 2将如何变化?由V 1，V 2 的表达式可知， b 2 增大，V 2 也增加，V 1降低。
2哪个偏微商既是化学势又是偏摩尔量?哪些偏微商称为化学势但不是偏摩尔量?答： 偏摩尔量定义为,,c B B T P n Z Z n ⎛⎫∂= ⎪∂⎝⎭所以,,c B B T P n G G n ⎛⎫∂= ⎪∂⎝⎭ ,,c B B T P n H H n ⎛⎫∂= ⎪∂⎝⎭ ,,cBB T P n F F n ⎛⎫∂= ⎪∂⎝⎭ ,,cB B T P n U U n ⎛⎫∂= ⎪∂⎝⎭ 化学势定义为：,,c B B T P n G n μ⎛⎫∂=⎪∂⎝⎭= ,,c B T V n F n ⎛⎫∂ ⎪∂⎝⎭= ,,c B S V n U n ⎛⎫∂ ⎪∂⎝⎭= ,,cB S P n H n ⎛⎫∂ ⎪∂⎝⎭可见，偏摩尔Gibbs 自由能既是偏摩尔量又是化学势。
物理化学课后习题答案第二章
第二章2.1 1mol 理想气体在恒定压力下温度升高1℃，求过程中系统与环境交换的功。
解：理想气体n = 1mol恒压升温p 1, V 1, T 1 p 2, V2, T 2 对于理想气体恒压过程,应用式（2.2.3）W =－p amb ΔV =－p(V 2-V 1) =－(nRT 2-nRT 1) =－8.314J2.2 2.2 1mol 1mol 水蒸气(H 2O,g)在100℃,101.325kPa 下全部凝结成液态水。
求过程的功。
假设：相对于水蒸气的体积，液态水的体积可以忽略不计。
解: n = 1mol H 2O(g) H 2O(l)恒温恒压相变过程,水蒸气可看作理想气体, 应用式（2.2.3）W =－p amb ΔV =－p(V l -V g ) ≈ pVg = nRT = 3.102kJ 2.3 在25℃及恒定压力下，电解1mol 水(H 2O,l)，求过程的体积功。
H 2O(l) ＝ H 2(g) + 1/2O 2(g) 解: n = 1mol H 2O(l) H 2(g) + + O 2(g) n 1=1mol 1mol + 0.5mol = n 0.5mol = n 2V 1 = V l V(H 2) + V (O V(O 2) = V2 恒温恒压化学变化过程, 应用式（2.2.3）W=－p amb ΔV =－(p 2V 2-p 1V 1)≈－p 2V 2 =－n 2RT=－3.718kJ100℃,101.325kPa25℃,101.325kPa2.4 系统由相同的始态经过不同途径达到相同的末态。
若途径a 的Q a =2.078kJ ,Wa=－4.157kJ ；而途径b 的Q b =－0.692kJ 。
求W b 解: 热力学能变只与始末态有关,与具体途径无关,故 ΔU a = ΔU b由热力学第一定律可得 Qa + Wa = Q b + W b ∴ W b = Q a + W a －Q b = －1.387kJ2.6 4mol 4mol 某理想气体，温度升高20℃, 求ΔH －ΔU 的值。
物化第二章第三章练习题
第二章第三章练习题一、判断题（每小题 1分，共17分）（）1．若系统与环境间无热传递，则系统发生的过程一定是等温过程。
（）2．理想气体向真空膨胀的过程一定是不可逆过程。
（）3．若理想气体发生某一过程后体系的内能不变，则体系的焓一定也不变。
（）4．一定量的气体反抗一定的压力进行绝热膨胀时，其内能总是减少的。
（）5．在非体积功为零时，若理想气体体系在等温过程中体积膨胀，则一定从外界吸收热量。
（）6．系统作绝热可逆膨胀时，系统的温度越高，则ΔS越大。
（）7．系统的状态改变后，状态函数一定都改变。
（）8．若系统经历一个不可逆循环过程，则必有ΔS系统=0。
（）9．若体系发生一个可逆过程，则体系的熵保持不变。
（）10．只要系统的某些状态函数的值发生了改变那么说明系统的状态一定发生了改变。
（）11.气体系统的温度越高，所含的热量越多，对外做的功也越多。
（）12.因为△U=QV ，△H=QP，所以QV、QP是特定条件下的状态函数。
（）13.在等压下，机械搅拌绝热容器中的液体，使其温度上升，则△H=QP=0 （）14.凡是熵增加的过程都是自发过程。
（）15.一个绝热系统中发生了一不可逆过程，系统由状态1变到了状态2，无论用什么方法，系统再也回不到原来的状态了。
（）16.一个系统中发生了一不可逆等温过程，系统由状态1变到了状态2，无论用什么方法，系统再也回不到原来的状态了。
（）17.理想气体的等温膨胀过程中，△U=0，系统所吸收的热全部变成了功，这与Kelvin的说法不符。
（）18、体系从始态经一循环过程到达终态，其状态函数的改变均为零。
（）19、若绝热系统对环境做功，其温度一定降低。
（）20、在相同的温度和压力下，石墨的燃烧焓等于二氧化碳气体的生成焓。
（ ）21、在理想气体的自由膨胀过程中，体积增大，因此是气体对外做功，所以W ＜0。
（ ）22、自发变化总是朝着S 和G 都减小的方向进行。
（ ）23、在实际气体的节流膨胀过程中焓不变。
物理化学第二章模拟试卷C及答案
物理化学第二章模拟试卷C班级姓名分数一、选择题( 共10题20分)1. 2 分在标准压力p∃和268.15 K下,冰变为水,体系的熵变ΔS体应：( )(A) 大于零(B) 小于零(C) 等于零(D) 无法确定2 2 分p∃，100℃下，1mol H2O(l)与100℃大热源接触，使水在真空容器中汽化为101.325 kPa 的H2O(g)，设此过程的功为W，吸热为Q，终态压力为p，体积为V，用它们分别表示ΔU，ΔH，ΔS，ΔG，ΔF，下列答案哪个是正确的？( )3. 2 分在263 K的过冷水凝结成263 K的冰,则：( )(A) ΔS<0 (B) ΔS>0(C) ΔS=0 (D) 无法确定4. 2 分下列四个偏微商中，哪个不是化学势? ( )n(A) (∂U/∂n B)S, V,c(B) (∂H/∂n B)S, p,c n(C) (∂F/∂n B)T, p,c n(D) (∂G/∂n B) T, p,c n5. 2 分在300℃时,2 mol某理想气体的吉布斯自由能G与赫姆霍兹自由能F的差值为：( )(A) G-F=1.247 kJ (B) G-F=2.494 kJ(C) G-F=4.988 kJ (D) G-F=9.977 kJ6. 2 分理想气体等温过程的ΔF。
( )(A) >ΔG(B) <ΔG(C) =ΔG(D) 不能确定7. 2 分当多孔硅胶吸附水达到饱和时,自由水分子与吸附在硅胶表面的水分子比较,化学势将：( )(A) 前者高(B) 前者低(C) 相等(D) 不可比较8. 2 分在标准压力p∃下,383.15 K的水变为同温下的蒸气,吸热Q p。
该相变过程中,哪个关系式不能成立?( )(A) ΔG < 0 (B) ΔH = Q p(C) ΔS I S O < 0 (D) ΔS I S O > 09. 2 分298 K,p∃下,双原子分子理想气体的体积V1= 48.91dm3,经等温自由膨胀到2V1,其过程的∆S为( )(A) 11.53 J·K-1(B) 5.765 J·K-1(C) 23.06 J·K-1(D) 0*. 2 分在101.3 kPa下,110℃的水变为110℃水蒸气,吸热Q p,在该相变过程中下列哪个关系式不成立?( )(A) ∆S体> 0(B) ∆S环不确定(C) ∆S体+∆S环> 0(D) ∆S环< 0二、填空题( 共9题18分)11. 2 分对熵产生d i S而言,当体系内经历可逆变化时其值________,而当体系内经历不可逆变化时其值________。
物化习题
298 K 3.167 kPa
298 K 3.167 kPa
U H ( pV )
H ( p gVg plVl ) H nRT
14
若将1mol水于298K、 101.325kPa下蒸发为同温同压水蒸气，
计算此过程的△U、△H和△S 。
H 2O(l ) H 2O( g ) 298 K H 298 K
101 .325 kPa 101 .325 kPa
H1 nC p ,m (l )(T2 T1 ) 0
H 2 n vap H m (298K )
H1
H 2O(l )
H 2
H 3
H 2O( g )
H 3 nC p ,m ( g )(T4 T3 ) 0
S S1 S2 S3
15
9、设计过程求1mol H2O(g)在25℃平衡压力下凝结为液态水 的过程的∆H、∆S 、∆G 。25℃，水的饱和蒸气压为3.167kPa；
100℃、101.325kPa下水的ΔvapHm = 40.63 kJ· mol-1，
Cp,m(l) = 75.30 J· K-1· mol-1 ， Cp,m(g)= 33.50 J· K-1· mol-1。
参看例3.4.6 似习题11题
13
8、若将1mol水于298K、 101.325kPa下蒸发为同温同压水蒸
气，计算此过程的△U、△H和△S 。
298K、3.167kPa下水的△vapHm (298K )=43.76kJ/mol； Cp,m(l)=75.31J/(K.mol)， Cp,m(g)= 33.56J/(K.mol)
3、1mol某理想气体其始态为1013.25kPa，300K，经恒温
物理化学第二章课后习题解答
第二章习题及答案2.1mol 某理想气体（11m ,mol K J 10.29−−⋅⋅=p C ），从始态（400K 、200kPa ）分别经下列不同过程达到指定的终态。
试计算各过程的Q 、W 、∆U 、∆H 、及∆S 。
(1)恒压冷却至300K ；(2)恒容加热至600K ；(3)绝热可逆膨胀至100kPa ；解：(1)==111p nRT V L 63.16m 1063.1610200400314.81333=×=×××−1122V T V T =47.1263.164003001122=×=×=V T T V L 832)63.1647.12102003−=−××=∆=（外V P W kJ)400300()314.810.29(1m ,−×−×=∆=∆T nC U V kJ08.2−=,m 129.10(300400)p H nC T ∆=∆=××−2.92kJ=−kJ830=−∆=W U Q ∫=∆21d T T P T T C S =37.810.29300400−=×∫T dT J∙K -1(2)0=W )400600()314.810.29(1m ,−×−×=∆=∆T nC U V kJ16.4=,m 129.10(600400)p H nC T ∆=∆=××−5.82kJ=kJ16.4=−∆=W U Q ∫=∆21d T T V T T C S =43.8)314.810.29(600400=×−∫T dT J∙K -1(3)40.1314.810.2910.29,,=−==m V m P C C γ，γγγγ−−=122111P T P T 40.1140.1240.1140.1100200400−−=T 3282=T K=Q)400328()314.810.29(1m ,−×−×−=∆−=∆−=T nC U W V kJ50.1=)400328(314.810.291m ,−×××=∆=∆T nC H p kJ4.17−=0==∆TQ S R 12.1mol He(g)在400K 、0.5MPa 下恒温压缩至1MPa ，试计算其Q 、W 、∆U 、∆H 、∆S 、∆A 、∆G 。
物化第二章习题答案
第二章 热力学第二定律习题1. 1L 理想气体在3000 K 时压力为1519.9 kPa ，经等温膨胀最后体积变到10 dm 3，计算该过程的W max 、ΔH 、ΔU 及ΔS 。
解：22max 1111210lnln 1519.91ln103499.73499.7ln1.167/3000H U V V W nRT p V V V J V S nR J K V ∆∆=-=-=-⨯=-∆===等温膨胀，＝＝当等温可逆膨胀时，体系对环境做功最大：2. 1mol H 2在300K 从体积为1dm 3向真空膨胀至体积为10 dm 3，求体系的熵变。
若使该H 2在300K 从1dm 3经恒温可逆膨胀至10 dm 3其熵变又是多少？由此得到怎样的结论？解：真空膨胀为不可逆过程，要计算熵变，必须先设计可逆过程，即等温可逆膨胀过程，ΔS = nR ln(V 2/V 1)＝1×8.314×ln10 = 19.14J/K对于等温可逆膨胀，不需设计可逆过程，直接计算，由于两步的始态和终态相同，所以等温可逆膨胀的熵变也等于19.14J/K 。
结论：只要体系的始态和终态相同，不管是可逆过程还是不可逆过程，体系熵变相同。
3. 0.5 dm 3 343K 水与0.1 dm 3 303K 水混合，求熵变。
解：水的混合过程为等压变化过程，用ΔS = n C p,m ln(T 2/T 1)计算，同时熵是广度性质的状态函数，具加和性，熵变ΔS 等于高温水的熵变ΔS h 加上低温水的熵变ΔS c 。
先计算水终态温度，根据高温水放出的热量等于低温水吸收的热量来计算，设终态水温为T 终。
Q = n C p,m (T 2 - T 1) = (0.1ρ/M ) C p,m (T 终-303) = (0.5ρ/M ) C p,m (343-T 终) T 终 = 336.3KΔS = ΔS h +ΔS c = (0.5ρ/M ) C p,m ln(336.3/343) + (0.1ρ/M ) C p,m ln(336.3/303) = (0.5×103/18)×75.31 ln(336.3/343) + (0.1×103/18)×75.31 ln(336.3/303) = 2.35J/K4.有473K的锡0.25kg,落在283K1kg的水中，略去水的蒸发，求达到平衡时此过程的熵变。
物理化学第2章习题精解
第二章 热力学第二定律本章通过卡诺定理引入了熵的概念及克劳修不等式，定义了亥姆霍兹自由能和吉布斯自由能两个辅助热力学函数，导出了封闭系统中热力学基本公式，对应系数和麦克斯韦关系式以及克拉贝龙方程等一系列重要的热力学公式，简要介绍了熵的统计意义和热力学第三定律。
通过本章内容的学习，可以了解S 、A 、G 等热力学函数改变值在各种过程中的计算，以及如何运用它们判别自发变化的方向，学会运用热力学基本原理演绎平衡系统性质的方法，为学习多组分系统和相平衡系统等后续内容奠定良好的基础。
一、基本内容（一）热力学第二定律的经典表述 开尔文（Kelvin ）说法：“不可能从单一热源取出热使之完全变为功，而不引起其他变化”。
此表述也可说成：“第二类永动机不可能造成”。
克劳修斯（Clausius ）说法：“不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其他变化。
” （二）卡诺（Carnot ）定理工作在两个给定的热源之间的任何热机，其热机效率I η不可能超过卡诺热机的效率R η。
设从高温热源2T 吸热2Q ，对外做功为W ，向低温热源1T 放热1Q ，则1221I R 222Q Q T T W Q Q T ηη+-=-=≤= 由此式可以得到12120Q Q T T +≤ “=”表示可逆，“<”表示不可逆。
即在指定的低温热源和高温热源之间，一切可逆循环的热温商之和等于零，一切不可逆循环的热温商之和小于零。
（三）熵的概念及其统计意义R δd Q S T =或RδQ S T∆=∑ 熵变是可逆过程中的热温商之和。
熵具有统计意义，它是系统微观状态数Ω（或混乱度）的量度，这一关系可由玻耳兹曼公式给出ln S k =Ω 式中k 为玻耳兹曼常量，2311.38110J K k --=⨯⋅。
（四）克劳修斯不等式BAδ0Q S T ∆-≥∑或δd 0QS T-≥此式称为克劳修斯不等式，并作为热力学第二定律的数学表达式。
将此式应用于绝热系统（或隔离系统）时得到0S ∆≥或d 0S ≥此式称为熵增加原理。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
p2 V 2 p 1 1 V1
其中 = Cp.m/CV.m ，称为热容比。适用于 CV.m 为常数,理想气体可逆绝热过程。
（9）标准摩尔反应焓： r H m
B
B f
Hm ( B ) =-
B
B
c H m ( B)
（3）焓变 （i）H = U + (pV) 其中(pV)为 pV 乘积的增量，只有在恒压下(pV)=p(V2-V1) 在数值上等于体积功。 （ii） H
nC
1
2
p，m
dT
此式适用于理想气体单纯 pVT 变化的一切过程，或真实
气体的恒压变温过程，或纯的液、固态物质压力变化不大的变温过程。 （4）热力学能变
《物理化学》
第二章 热力学第一定律
6 5 5
第 18 页
同理（2）p=1MPa-100kPa=（10 -10 ）Pa=9×10 Pa H =1.8×10-5m3×9×105 Pa=16.2 J 2.8 某理想气体 CV.m=1.5R。今有该气体 5mol 在恒容下温度升高 50℃，求过程的 W、Q、U 和H。 解：因为过程恒容 dV =0，所以w =0
2.2 1mol 水蒸气(H2O，g)在 100℃，101.325kPa 下全部凝结成液态水。求过程的 功。假设相对于水蒸气的体积，液态水的体积可以忽略不计。
《物理化学》
第二章 热力学第一定律
第 17 页
解： H2O(g) ———— H2O(l) 在此过程中（恒温恒压相变） n1=n2=1mol，T1=T2=373.15K p1=p2=101.325kPa 视 V2=0 则 V=-V1=-nRT/p =1mol×8.315Jmol-1K-1×373.15K/101.325kPa=-0.03061m3 故 w=-pV =101.325kPa×0.03061m3=3.102 kJ 2.3 在 25℃及恒定压力下，电解 1mol 水 H2O(l)，求过程的体积功。 H2O(l) ——— H2(g) + 1/2O2(g) 解：w =-nRT =-1.5×8.315Jmol-1K-1×298.15K=-3.718kJ 2.4 系统由相同的始态经过不同途径达到相同的末态。若途径 a 的 Qa=2.078kJ， Wa=-4.157kJ；而途径 b 的 Qb=-0.692kJ。求 W b。 解： I 根据热力学第一定律有： a
二、习
题 p90~96
2.1 1mol 理想气体在恒定压力下温度升高 1℃，求过程中系统与环境交换的功。 解：因为是理想气体的恒压过程， 所以其功 w =-pV=-p(V2-V1) 因为 pV=nRT 则 V=nRT/p V= nRT/p T =1K 故
nRT2 nRT1 W p p p nR (T2 T1 ) R 8.314 J
物理量 定义式 基本过程 单 纯 pVT 变 化 等 温 等 等 绝 可逆相变 化学变 化 等温等压 等温等容 可 逆 恒外压 压 容 热
V2
w
Q
U-W
Q=-W Qp=H QV=U 0 Qp= n H m Qp=rHm QV=rUm
U
Q+w 0
H U + (pV)
0
p amb dV
V1
-nRTln(V2/V1) -pamb(V2-V1) -p(V2-V1) 0 w=U -pamb(V2-V1)
nCV,m(T2-T1)
nCp,m(T2-T1)
Qp +w
n Hm
rUm-Qp 0
rHm-RT B(g)
理想气体
BfHmӨ Ө 或-BCHm
选做作业题：p90~96： （讲课 10 学时）
2、基本要求 【熟练掌握】 （1）宏观静止、无外场作用力的封闭系统热力学第一定律的数学表达式； （2）热和功的定义、正负号的规定，单位及性质；体积功的定义及计算公式； （3）内能与焓的定义、性质及单位；理想气体内能与焓的性质；H=Qp ，U=Qv 两式成立的条件及意义； （4）CV.m，Cp.m 的定义和单位，利用热容求显热的计算； （5）相变焓的定义及单位，不同温度下相变焓的计算； （6）fHmӨ、cHmӨ、rHmӨ 的定义及应用和计算；理想气体反应中rHmӨ 和rUmӨ 的关系；利用基尔霍夫公式计算不同温度下的rHmӨ 或计算rHmӨ 随温度的变化； （7）各类过程（理想气体单纯 pVT 变化、相变化、化学变化）中 Q、W、H、U 的计算； （8）利用途径法计算状态函数变化的步骤和方法。 【正确理解】 （1）系统与环境、系统分类、热力学平衡状态、状态函数、过程与途径； （2）热容与温度的关系； （3）反应进度的定义；
U nC v，m dT
1
2
此式适用于理想气体单纯 pVT 变化的一切过程。
（5）恒容热与恒压热 Qp=H （dp=0，w′=0） Q v = U （dV=0，w′=0） （6）热容的定义式 （i）定压热容和定容热容： Cp=Qp/dT=(H/T)p ， Cv=Qv/dT=(U/T)v （ii）摩尔定压热容和摩尔定容热容：Cp,m=Cp/n =(Hm/T)p，CV,m=Cv/n=(Um/T)V 此二式分别适用于无相变化、无化学变化、w′=0 的恒压和恒容过程。 （iii）质量定压热容：cp=Cp/m=(h/T)p。单位为 Jkg-1K-1。 （iv） C p ,m CV ,m R 此式只适用于理想气体。
b II 即 Qa+ Wa= Qb+ Wb Wb =-Qb + Qa + Wa=(0.692+2.078-4.157)kJ=-1.387 kJ 2.5 始态为 25℃，200kPa 的 5mol 某理想气体，经 a，b 两不同途径到达相同的末 态。途径 a 先经绝热膨胀到-28.57℃，100kPa，步骤的功为 Wa=-5.57kJ；再恒容加热到压 力为 200kPa 的末态，步骤的热 Qa=25.42kJ。途径 b 为恒压加热过程。求途径 b 的 Wb 及 Qb。 解：根据热力学第一定律有： Ua=Qa + Wa Ub=Qb + Wb 始末状态相同，则Ua=Ub
Ua=Qa + Wa Ub=Qb + Wb 始末状态相同，则Ua=Ub
Ua=Qa + Wa=25.42kJ+(-5.57kJ)=19.85 kJ Ua=Ub=Qb + Wb
Wb=-pV = 2 105
5 R 244.58 5 R 298.15 7.941kJ 200000 100000
QV U nCV ,m dT nCV ,m T 5 1.5R 50J 3.118kJ
T1
T2
H=U +Vp =3118J+nRT =3118J+5mol×8.315Jmol-1K-1×50K=5.196 kJ 2.9 某理想气体 CV.m=2.5R。今有该气体 5mol 在恒压下温度降低 50℃，求过程的 W、Q、U 和H。 解：因为过程恒压p=0，T=-50（降温过程） 所以 W =-pV=-nRT=5mol×8.315Jmol-1K-1×50K=2.079 kJ
（v）摩尔定压热容与温度的关系： C p ,m a bT cT 2 dT 3 （vi）平均摩尔定压热容： C p ,m
T2
T1
C p ,m dT (T2 T1 )
（vii）混合物的摩尔定压热容： C p ,m ( mix )
y( B)
B
C p ,m ( B )
（7）摩尔相变焓与温度的关系： m (T2 ) = m (T1 ) +
《物理化学》
第二章 热力学第一定律
第 14 页
第二章
热力学第一定律
一、知识要点
1、内容概要 本章的重要内容涉及到热力学的 一些基本概念和基本方法。 讨论了热力 学第一定律及其应用， 并引入了两个重 要的状态函数。 基本内容归纳为右侧的 流程框图所示。对热力学的基本概念， 我们从系统的角度出发，可归纳如下：
Q p H nC p ,m T n R CV ,m T 5(8.314 2.5 8.314) 50 J 7.275 kJ
U=H -nRT=[-7.275+5×8.314×50]J=-5.1968 kJ 2.10 2mol 某理想气体 Cp.m=3.5R。由始态 100kPa，50dm3，先恒容加热使压力升 高至 200kPa，再恒压冷却使体积缩小至 25dm3。求整个过程的 W、Q、U 和H。 解： 100kPa dVV=0 200kPa dpV=0 200kPa 3 3 V1=50dm V2=50dm V3=25dm3 第一步：恒容过程 dVV=0，WV=0 pV=nRT T=pV/nR T=p V/nR
《物理化学》
第二章 热力学第一定律
第 15 页
（4）盖斯定律及其实质； （5）可逆过程的特点； （6）纯物质的标准态。 【一般了解】 实际气体的内能与焓——焦耳-汤姆逊效应。 3、主要公式 （1）热力学第一定律的数学表达式 dU = Q - pambdV + w′ U = Q + w 适用于封闭系统的一切过程。 （2）焓的定义式 H U + pV
Qb=Ub-Wb =19.85kJ-(-7.94kJ)=27.79 kJ 2.6 4mol 理想气体，温度升高 20℃，求H -U 的值。 解：依题意已知：n=4mol T=20K 由定义 H =U +pV H=U +(pV) 则 H-U=(pV)=nRT =4mol×8.315Jmol-1K-1×20K=66.512 J 2.7 已知水在 25℃的密度=997.04kgm-3。求 1mol 水 H2O(l) 在 25℃下： （1） 压力从 100kPa 增加至 200kPa 时的H； （2） 压力从 100kPa 增加至 1MPa 时的H。 假设水的密度不随压力改变，在此压力范围内水的摩尔热力学能近似与压力无关。 解：在 25℃时，1molH2O ≈18g=0.018kg =997.04kgm-3。 （1）因为 V=0.018kg/997.04kgm-3=1.8×10-5m3 在此压力范围内Um=0，T=0 H =U +(pV)=Um+(pV)=(pV)=Vp=1.8×10-5m3×(200-100)kPa=1.8 J