物理化学离线作业 01

浙江大学远程教育学院

《物理化学》课程作业(必做)

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第一章热力学第一定律

一、填空题

1. 系统的性质分为广度性质和____强度性质_________。

2. 热力学第一定律的数学表达式是△q=u+w 。

3. 水从25℃加热到35℃，水的热力学能增大。（填“增大”、“减小”或“不变” ）

4. 理想气体在恒定外压下绝热膨胀，气体的焓不变。（填“增大”、“减小”或“不变” ）

5. ΔU=Q v的适用条件是封闭系统中等容非体积功为零。

6. O2(g)的的标准摩尔燃烧焓等于零（填“小于”、“大于”或“等于” ）。

二、简答题

1. 什么是系统？什么是环境？答:将一部分物质从其他部分中划分出来，作为研究对象，这一部分物质就称为系统；系统之外与系统密切相关的部分称为环境。

2. 什么是等压过程？什么是可逆过程？答：等压过程是在环境压力恒定下，系统始，终态压力相同且等于环境压力的过程。某系统经过一过程由状态1变为状态2之后，如果能使系统和环境都完全复原，则该过程称为可逆过程。

3. 什么是热力学第一定律？答：自然界的一切物质都具有能量，能量有多咱不同的形式，能量可以从一种形式转化为另一种形式，能量的总量在转化过程中保持不变。

4. 什么是标准摩尔生成焓？什么是标准摩尔燃烧焓？答:

在标准压力和指定温度下，由最稳定的单质生成1mol物质的焓变，称为该物质的标准摩尔生成焓。在标准压力和指定温度下，1mol物质完全燃烧的焓变，称为该物质的标准摩尔燃烧焓。

5. Zn与稀硫酸发生放热置换反应，请问在开口瓶中进行还是在闭口瓶中进行放热更多？为什么？答:锌与稀硫酸,在开口时,先接触空气,在与硫酸反应,2Zn+O2+2H2SO4=2ZnSO4+2H2O

在闭口时,直接与氢离子反应,Zn+H2SO4=ZnSO4+H2

H2O 生成H2的反应吸热,所以,在闭口时比在开口时放出的热量多。 6. 石墨在充满氧气的定容绝热反应器中燃烧，若以反应器和其中所有物质为系统，请问燃烧前后热力学能和焓如何变化？答：石墨是元素碳的一种同素异形体，每个碳原子的周边连结着另外三个碳原子（排列方式呈蜂巢式的多个六边形）以共价键结合，构成共价分子。 由于每个碳原子均会放出一个电子，那些电子能够自由移动，因此石墨属于导电体。 石墨是其中一种最软的矿物，它的用途包括制造铅笔芯和润滑剂。碳是一种非金属元素，位于元素周期表的第二周期IVA 族。

三、计算题

1. 1 mol 单原子理想气体在298K 时，在恒定外压为终态压力下从15.00 dm 3等温膨胀到40.00 dm 3，求该过程的Q 、W 、ΔU 和ΔH 。

2. 1 mol 水在100℃、101.3kPa 下蒸发为水蒸气，吸热40.7kJ ，求该过程的Q 、W 、△U 和△H 。

3. 已知298.2K 时，NaCl(s)、H 2SO 4(l)、Na 2SO 4 (s)和HCl(g)的标准摩尔生成焓分别为-411、-811.3、

-1383和-92.3 kJ·mol -1，求下列反应的θm r H ∆和θm r U ∆

2NaCl(s) + H 2SO 4(l) = Na 2SO 4(s) + 2HCl(g)

4. 已知298.2K 时，C （石墨）、H 2（g ）和C 2H 6（g ）的标准摩尔燃烧焓分别为-393.5 kJ·mol -1、

-285.8 kJ·mol -1和-1559.8 kJ·mol -1。计算下列反应的θm r H ∆和θm r U ∆：

2C （石墨） + 3H 2（g ）→ C 2H 6（g ）

第二章 热力学第二定律

一、填空题

1. 理想气体的卡诺循环由等温可逆膨胀、绝热可逆膨胀、等温可逆压缩和 绝热可逆压缩 所组成。

2. 卡诺循环中等温可逆膨胀过程的温度等于等温可逆压缩过程的温度。（填“小于”、“大于”或“等于” ）

3. 工作在高温热源373K 与低温热源298K 之间的卡诺热机的效率为 0.2 。

4. H 2气和O 2气在绝热钢瓶中发生反应的ΔS 等于 零。（填“小于”、“大于”或“等于” ）

5. 1 mol 373.2K 、101.3kPa 水蒸发为373.2K 、101.3kPa 水蒸气的ΔS 大于 J/K （知水的蒸发热为40.64 kJ/mol ）。

6. 系统经过不可逆循环过程ΔS 环 大于 零。（填“小于”、“大于”或“等于” ）

7. 1mol 100℃，100kPa 气态水的吉布斯能 等于 1mol 100℃，100kPa 液态水的吉布斯能。（填“小于”、“大于”或“等于” ）

8. 吉布斯能判据的适用条件是 封闭系统等温等压和非体积功为零的过程 。

二、简答题

1. 什么是自发过程？什么是热力学第二定律？

答：自发过程是指一定条件下，不需任何外力介入就能自动发生的过程。热力学第二定律

是指热量由低温物体传给高温物体而不引起其他变化，是不可能的。

2、空调可以把热从低温热源传递到高温热源，这是否与热力学第二定律矛盾？为什么？ 答:不矛盾。热力学第二定律指出不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其它变

化，而空调在制冷时，环境作了电功,同时得到了热，所以环境发生了变化。

3.熵的物理意义是什么？如何用熵判据判断过程的方向？

答：熵是系统混乱程度的度量，孤立系统的熵值永远不会减少，孤立系统杜绝了一切人为控制则可用熵增原理来判别过程的自发方向。孤立系统中使熵值增大的过程是自发过程也是不可逆过程；使系统的熵值保持不变的过程是可逆过程，系统处于平衡状态，孤立系统中不可能发生使熵值变小的任何过程。

4.从同一始态出发，绝热可逆过程和绝热不可逆过程不可能到达相同的终态，为什么？答：绝热不可逆过程中，环境做了额外功，导致整体（体系+环境）的熵增加。一切不可逆过程的熵必然是增加的。熵是状态函数。与路径无关。在这个问题中事实上是环境的熵增加了。

5.什么是热力学第三定律？什么是标准摩尔熵？

答：热力学第三定律是在绝对零度，任何纯物质完整结晶的熵等于零。标准摩尔熵是根据热力学第三定律得到的一摩尔物质在标准压力，指定温度时的熵。

三、计算题

1. 1mol 300.2K、200kPa的理想气体在恒定外压100kPa下等温膨胀到100kPa。求该过程的

△S、△F和△G。

2.369.9K的恒温槽在299.9K的室温下放置一段时间后，因恒温槽绝热不良而将4184J的热传给室内空气。（1）求恒温槽熵变和室内空气熵变；（2）该过程是否可逆？

3. 求0.2mol 273K、100kPa 的O2与0.8mol 273K、100kPa 的N2混合的熵变。