2010 2008 物理化学期中考试答案

河南大学民生学院08级2009～2010 学年第二学期期中考试

《物理化学》试卷

一、填空题（15分）

1．指出下列公式的适用条件：

（1）H=U+pV （封闭系统）

（2）ΔU=Q V ，ΔH=Q p （封闭系统，w'=0的恒容或恒压过程）

（3）12

ln V V nRT W -=（封闭系统，w'=0，理想气体的恒温可逆过程）

（4）W =－p ΔV （封闭系统，w'=0的恒压过程）

（5）⎰=2

1,T T m V dT nC W （封闭系统，理想气体的绝热过程） （6）pV γ=常数（封闭系统，w'=0，理想气体的绝热可逆过程）

（7）m

m V T H dT dp ∆∆=（纯物质两相平衡体系） 2．指出下列过程中Q 、W 、ΔU 、ΔH 、ΔS 、ΔA 、ΔG 何者为零：

（1）理想气体不可逆恒温压缩过程；（ΔU 、ΔH ）

（2）实际气体可逆绝热膨胀过程；（Q ）

（3）实际气体不可逆循环过程；（ΔU 、ΔH 、ΔS 、ΔA 、ΔG ）

（4）实际流体节流膨胀过程；（Q 、ΔH ）

（5）理想气体恒温恒容混合过程；（ΔU 、W 、Q ）

（6）在p amb =0下液体挥发为同温同压下的饱和蒸气过程；（W 、ΔG ）

（7）绝热恒容无非体积功时的化学反应；（Q 、W 、ΔU ）

（8）绝热恒压无非体积功的化学反应。（Q 、ΔH ）

一 、单项选择题（将答案前的字母写在题前的括号内。每小题3分，共30分）：

D 1．孤立系统与环境之间

A ．既有物质又有能量传递

B ．没有物质而只有能量传递

C ．有物质但没有能量传递

D ．既无物质又无能量传递

A2．理想气体的内能U

A ．仅与温度有关

B ．不仅与温度有关，且与压力有关

C ．与温度无关

D ．不仅与温度有关，且与体积有关

B3．某理想气体的恒压摩尔热容与温度T(K)的关系为：C p,m =29.700+1×10-3T(J ⋅K -1⋅mol -1)，在

300K 时，该气体的恒容摩尔热容（单位：J ⋅K -1⋅mol -1）为

A ．28.013

B ．21.686

C ．25.816

D ．29.918

B4．若家用冰箱在室内打开冷藏柜门工作，则

A ．可以降低室温

B ．会使室温增高

C ．不会改变室温

D ．不需耗电

B5．某卡诺热机的工作效率为40%，当其从高温热源吸取热量，并对外作功4184 kJ 时，传给低温热源的热为

A ．8276 kJ

B ．6276 kJ

C ．4276 kJ

D ．2276 kJ

A6．对于一定量的纯物质体系，当非体积功W '=0时，(∂G/∂p)T 值一定：

A ．> 0

B ．< 0

C ．= 0

D ．无定值

C7．已知某反应的(∂Δr H m /∂T)p =0，则反应温度升高时，其Δr S m ：

A ．减少

B ．增加

C ．不变

D ．不能确定

（ C ）4．下面的T -S

图中，能代表卡诺循环的是：

（

B ）5．在85℃及101325Pa 压力下，过冷的H 2O(g)变为H 2O(l)时，应该是：

A ．ΔS 系统<0，ΔH >0，ΔG <

0 B ．ΔS 系统=0，ΔF >0，ΔS

环境>0

C ．ΔU >0，ΔG >0，Δ

F <0 D ．Δ

G <0，ΔU <

0，ΔH <0

（ B ）6．理想气体等温膨胀：

A ．∆H=0，∆S=0

B ．∆H=0，∆U=0

C ．∆U=0，∆F=0

D ．∆H=0，∆G=0 （ B ）7．对于一定量的纯物质体系，当非体积功W '=0时，(∂G/∂T)p 值一定：

A ．> 0

B ．< 0

C ．= 0

D ．无定值

（ C ）8．下面的T -S 图中，能代表卡诺循环的是：

（ D ）9．在85℃及101325Pa 压力下，过冷的H 2O(g)变为H 2O(l)时，应该是：

A ．ΔS 系统<0，ΔH >0，ΔG <0

B ．ΔS 系统=0，ΔF >0，ΔS 环境>0

C ．ΔU >0，ΔG >0，ΔF <0

D ．ΔG <0，ΔU <0，ΔH <0

（B ）10．对于一定量的纯物质体系，当非体积功W '=0时，(∂G/∂T)p 值一定：

A ．> 0

B ．< 0

C ．= 0

D ．无定值

二、判断题：（在正确说法的题号前画“√”；在错误说法的题号前画“×”。每小题1分，共15分）

F1．一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。

F2．等温过程的特征是系统与环境间无热传递。

F3．可逆过程一定是循环过程。

F4．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A ．B ．C ．D ．A ．S B ．S C ．S D ．

界吸收热量。

F5．一定量理想气体的熵只是温度的函数。

R6．由同一始态出发，系统经历一个绝热可逆过程和一个绝热不可逆过程，无论如何达不到相同的终态。

F7．凡是熵增加的过程一定是自发过程。

F8．理想气体自由膨胀过程，因为ΔT=0，Q=0，所以可导出ΔS=Q/T=0。

F9．绝热不可逆过程的熵变可以设计一个绝热可逆过程来求算。

F10．不可逆循环过程的熵变不等于零。

四、证明题（20分）

（1）证明：p p p T V p C T U )()(

∂∂-=∂∂，并证明对于理想气体有0)(,0)(=∂∂=∂∂T V T V C V H 。 （2）证明T p V S U =∂∂)(，并由此式证明对于理想气体T p V S T =∂∂)(。

1、解题思路：首先把C p 还原，p p T H C )(

∂∂=。原式实际上要证明p p p T

V p T H T U )()()(∂∂-∂∂=∂∂。观察此式，偏微商下标及自变量相同，分析其他内容U=H-pV ，这是焓的定义式，因此从焓的定义入手。

解：U=H-pV ，将方程两边在恒p 下对T 求偏导得：

p p p p p T V p C T V p T H T U )()()()(

∂∂-=∂∂-∂∂=∂∂ T T T T V

pV V U V pV U V H ])([)(])([)(∂∂+∂∂=∂+∂=∂∂ 对于理想气体U=U （T ），0)(

=∂∂T V U ；pV=nRT ，0])([])([=∂∂=∂∂T T V nRT V pV 所以000)(

=+=∂∂T V H ， 0)0(])([])([](=∂∂=∂∂∂∂=∂∂∂∂=∂∂V V T T V T V T

V U T T U V V C 。 2、解题思路：由于偏微分涉及变量S 、V 、U ，因此可从第一个热力学基本方程入手进行证明。

证明：

p V S T pdV

TdS dU U

-⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=∴-=0