PDF《物理化学习题课（一）》

物理化学习题课

(一) 2018年3月27日 基本概念和重要定律 基本概念 体系(研究对象) 分类 状态描述:状态函数 环境 重要定律 热力学第一定律:判定体系的能量变化 热力学第二定律:判定自发反应的方向 热力学第三定律:标准熵的定义 过程 ?1 体系和环境 根据体系与环境的关系,热力学体系可分类为: (1)敞开体系(开放体系) :体系与环境之间既有物质交换, 也有能量交换 (2) 封闭体系:体系与环境之间只有能量交换,没有物质交换 (3) 孤立体系(隔离体系): 体系与环境之间既无物质交换,也无能 量交换 如右图所示,在绝热的盛有水的容器中 浸有电阻丝,从加热开始至通电一段时 间(水未沸腾),请判断下面四种情况 下体系分别属于开放,封闭,孤立体系 中的哪一种.

(1)以电热丝为体系,其余为环境. (2)以电热丝和电源为体系,其余为环境. (3)以水为体系,其余为环境. (4)以电热丝,电源,水以及其他一切有影响部分为体系. 开放 封闭 封闭 孤立 ?2.状态和状态函数 状态函数的特点: 状态一定值一定,殊途同归变化等,周而复始变化零. 状态函数分类: 强度量(无加和性,与物质的多少无关): 广度量(有加和性,物质越多,数值越大): T, p, Cp,m, Cv,m, Vm,ρ;

V, U, H, S, G, Cp, Cv 只有状态函数才有强度量和广度量的区别;

Q, W是过程量,不是状态函数,故不具有强度性质,也 不具有广度性质. 状态函数x = f (y, z)满足的数学关系: ∫ =

0 )

1 dx 循环积分为 y z x z y x ? ? ? = ? ? ? / /

2 2 尤拉关系式 dz z x dy y x dx y z ) ( ) ( )

2 ? ? + ? ? = 全微分

1 )

3 ? = ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? y x z x z z y y x 存在归一化关系 关系式1)2)3)等价,可作为判断状态函数的充分必要条件. = p p p H S C T T T ? ? ? ? ? ? = ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Cp和CV是状态函数: 证明体积功W不是一个状态函数: = ( , ) - ( , )=0 ( , )=- T p W f T V dW M T V dT N T V dV W pdV M T V N T V p M T V N T V V T δ = + = ? ? ? ? ? ? ≠ ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 假设 是状态函数, 则有 因为 有,根据道尔顿分压定律p=∑pB.可见压力具有加和性,应属于广 度性质,此结论是否正确_对/错) 错误 ?3.过程和过程相关的量 (a)简单状态变化过程: 系统化学组成、聚集态不变,只有温度、压力、体积等发 生变化. 可分为等温、等压、绝热、循环等过程:功和热 (b)相变过程:功和热 (c)化学变化过程:功、热和反应进度 区别:等温过程和恒温过程 ?5. 热力学第一定律;

?U = Q + W dU = δQ + δW (注:适用于封闭体系) 注意做功的正负号:体系得到能量为正,体系失去能量为负 ?4.准静态过程和可逆过程;

准静态:只有无摩擦的准静态过程才是可逆过程 (功变成热的过程不可逆) 可逆过程:不一定是准静态过程. 例如:沸点下液态水将迅速变为水蒸气 判断:恒温过程一定是可逆过程? 2.下列宏观过程: (1) pθ,

273 K 下冰融化为水 (2) 电流通过金属发热 (3) 往车胎内打气 (4) 水在 101.

325 KPa,

373 K 下蒸发 可看作可逆过程的是: (A) (1),(4) (B) (2),(3) (C) (1),(3) (D) (2),(4) 可逆相变 电流做功发热 做功时产生摩擦 可逆相变 (A) 如图,在绝热盛水容器中,浸有电阻丝,通以电流一段 时间,如以电阻丝为体系,则上述过程的Q、W和体系的 ΔU值的符号为: (A) W = 0, Q <

0, ΔU <

0 (B) W >

0, Q <