1、物理化学习题课答案（一）班级：_ 姓名：_ 学号：_一. 选择题1. 对于理想气体的内能有下述四种理解：(1) 状态一定，内能也一定(2) 对应于某一状态的内能是可以直接测定的(3) 对应于某一状态，内能只有一个数值，不可能有两个或两个以上的数值(4) 状态改变时，内能一定跟着改变其中正确的是： ( D )(A)（1） （2） （B） （3） （4）(C)（2） （4） （D ） （1） （3）2. 下列宏观过程：(1) p，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 Pa， 373 K 下蒸发可看作可逆过程的是： ( A )(A)（1）
2、（4） （B） （2） （3）(C)（1） （3） （D ） （2） （4）3. 一定量的理想气体从同一始态出发，分别经 (1) 等温压缩， (2) 绝热压缩到具有相同 压力的终态，以 H1，H 2 分别表示两个终态的焓值，则有： ( C )(A) H1 H2 (B) H1= H2(C) H1 0 ， W = 0(C) U = 0 ， H = 0 ， Q = 0(D) U 0 ， H 0 ， Q = 08. 体系的压力 p(体系)与环境的压力 p(环境) 有何关系? ( D )(A) 相等 (B) 无关系(C) p(体系) p( 环境) (D) 可逆变化途径中 p(体系)=p(环境)9. 如图
3、，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 U 值的符号为： ( B )(A) W = 0， Q 0， Q 0(C) W = 0， Q 0， U 0 (D)W 010. 理想气体卡诺循环的图为下列四种情况中的哪一种? ( BC ) 11. 测定有机物燃烧热 Qp，一般使反应在氧弹中进行，实测得热效应为 QV。由公式得：Qp = QV + nRT = QV + pV，式中 p 应为何值 ( D ) (A) 氧弹中氧气压力 (B) 钢瓶中氧气压力(C) p (D) 实验室大气压力12. 系经历一个正的卡诺循环后，试判断下列哪一种说法是错误的？
4、 ( D )(A) 体系本身没有任何变化(B) 再沿反方向经历一个可逆的卡诺循环，最后体系和环境都没有任何变化(C) 体系复原了，但环境并未复原(D) 体系和环境都没有任何变化13. 在 100 和 25 之间工作的热机，其最大效率为 ( D )(A) 100 % (B) 75 %(C) 25 % (D) 20 %14. 在理想气体的 S-T 图中，通过某点可以分别作出等容线和等压线，其斜率分别为则在该点两曲线的关系为： （ A ）ST Vx , STPy ,（A） x y （C） x = y （D ） 无确定关系15. 某气体状态方程为 p = f(V)T ， f (V) 仅表示体积的函数，
5、问在恒温下该气体的熵是随体积的增加而： ( A)（A） 增加 （B）减少 （C）不变 （D）不确定16. 室温 25下， 1 mol 理想气体进行焦耳实验（自由膨胀） ，求得 S = 19.16 J K-1，则体系的吉布斯自由能变化为： ( AB )(A) G = -5614 J (B) G 0， rG 0， rG 0， rS 0， rG 0， rH 0， rS = 0， rG 018. 理想气体与温度为 T 的大热源接触作等温膨胀，吸热 Q，所作的功是变到相同终态的最大功的 20，则体系的熵变为 ( C )（A） Q/T （B）0 （C）5 Q/T （D）Q/T19. 单原子理想气体的温度由
6、 T1 变到 T2 时，等压过程体系的熵变(S) p 与等容过程的熵变(S)v 之比为 ( D )（A） 1:1 （B）2:1 （C）3:5 （D）5:320. 在恒温恒压下不作非体积功的情况下，下列哪个过程肯定能自发进行？ ( C )(A) H 0，S 0 (B) H 0，S 0 (D) H 0 。 5. 1 mol 单原子分子理想气体，从 p1=202 650 Pa，T 1= 273 K 在 p/T=常数的条件下加热，使压力增加到 p2= 405 300 Pa，则体系做的体积功 W = 0J。 因为 p/T=常数，当 p2 = 2p1 时， T2 = 2T1，即 V2 = V1所以 W=0
7、 6. 当一个化学反应的 Cp 等于零时，该反应的热效应就不受温度影响。 Kirchhoff 定律 7. 对熵产生 diS 而言,当体系内经历可逆变化时其值=0, 而当体系内经历不可逆变化时其值0。 8. 对于任何宏观物质，其焓 H 一定内能 U (填上 、) ，因为 H=U+pV；反 应 物生 成 物 CCmpBmpBp , 对于等温理想气体反应，分子数增多的 H 一定 U ，因为 n0 。 9. 在恒熵恒容只做体积功的封闭体系里, 当热力学函数 U 到达最 小 值时,体系处于平衡状态。因为10. 300 K 时，将 2 mol Zn 片溶于过量的稀硫酸中，若反应在敞口容器中进行时放热 Qp
8、，在封闭刚性容器中进行时放热 QV，则 QV Q p= - 4988 J。 11. 在自发过程中,体系的热力学概率和体系的熵的变化方向 相同 ,同时它们又都是 状态函数,两者之间的具体函数关系是 S = kln,该式称为玻耳兹曼公式,它是联系宏观量和微观量的重要桥梁。 12. 如图。两条等温线的温度分别为 Ta，T b。1mol 理想气体经过路径 1231 的 WI 与经过路径 4564 的 WII 大小关系是 WI =WII。 13. 在绝热封闭条件下，体系的S 的数值可以直接用作过程方向性的判据, S = 0 表示可逆过程； S 0 表示不可逆过程；S _ Q/T Q 为该过程体系吸收的热
9、量(B) F _0，所以：液态水更稳定。7. 根据熵增加原理，请论证一个封闭体系由始态 A 到同温的状态 B，在等温过程中，可逆过程吸热最多，对外做功最大。且在该体系中所有恒温可逆过程中吸的热和做的功都相等。证明：a. 设体系由状态 A 经任一等温不可逆过程（I ）到达状态 B，吸热 QiR，做功 WiR，另外状态 A 经等温可逆过程（ II）到达状态 B，吸热 QR，做功 WR，用此两过程可以构成一个循环，A 经过程 I 到 B，然后经 II 的逆过程回到 A此时，系统复原， ，由于是等温过程，环境一定是温度为 T 的热源，0体S，由于整个循环过程是不可逆的TQSRi环，所以 QRQiR0环
10、体由热力学第一定律 iRiWUWRW iR所以：|W R|WiR|b. 同理用以上的思路设计包含两个恒温可逆过程的循环过程，而此过程是可逆的。所以得出两个过程的 Q 和 W 都相等。8. 一个绝热容器原处于真空状态，用针在容器上刺一微孔，使 298.2K，P 的空气缓慢进入，直至压力达平衡。求此时容器内空气的温度。 （设空气为理想的双原子分子）解答：设终态时绝热容器内所含的空气为体系，始终态与环境间有一设想的界面，始终态如下图所示在绝热相上刺一小孔后，n mol 空气进入箱内，在此过程中环境对体系做功为PV0。体系对真空箱内做功为 0。体系做的净功为 P V0 ，绝热过程 Q0，U W PV0
11、nRT 1又理想气体任何过程：U Cv（T 2T 1）联立上式：nRT 1C v（T 2T 1）对于双原子理想气体 Cv,m2.5R则 T21.4T 1417.5K9. 有一个礼堂容积为 1000m3，气压为 P，室温为 293K，在一次大会结束后，室温升高了5K，问与会者们对礼堂内空气贡献了多少热量？解答： 若选取礼堂内温度为 293K 的空气为体系，则随着的温度升高，室内空气不断向外排出，体系已经不在封闭了，实际上这是一个敞开体系，室内空气随着温度的升高逐渐减少，现选取某一时刻礼堂内的空气为体系，在压力和体积维持恒定时，nPV/ RT。等压过程中的热量计算： , ,1PPmPmVdQCTndCdTR会议过程中的总热量： 2211 2, ,1lnTTPpPP可以近似认为空气为双原子分子，C P,m=7/2R，P，V ，R ，T 1 均已知，T 2T 15298K代入得 QP6000.8JP=0V1P=PV1, T2P=P,n mol V0T1=298K
