物理化学作业

本文格式为Word版，下载可任意编辑——物理化学作业第2节

热力学第一定律练习

1.在一绝热容器中盛有水，其中浸有电热丝，通电加热。将不同对象看作系统，则上述加热过程的Q或W大于、小于还是等于零?

⑴以电热丝为系统Q0；⑵以水为系统;Q>0;W=0；

⑶以容器内所有物质为系统Q=0;W>0；

⑷将容器内物质以及电源和其它一切有影响的物质看作整个系统。Q=0;W=0.

2.使一封闭系统由某一指定的始态变到某一指定的终态。Q，W，Q+W，ΔU中哪些量能确定，哪些量不能确定?为什么?

答：Q,W,与具体过程有关;而Q+W，ΔU只取决于始态和中态，与过程无关。

3.本书热力学第一定律数学表达式是ΔU=Q+W，而有的书却是ΔU=Q-W，这是何原因

答：对W符号规定不同.本书规定系统对环境做功,W为负值.4.“由于ΔH=Qp，所以Qp也具有状态函数的性质。〞这结论对吗?为什么?

答：不对，ΔH=Qp只是在等压无其他功的条件下才在数值上相等。

Qp是热量，不是状态函数。

?U?dT+??U?dV，由于??U?=C，故前式可写成dU5dU=?V????????T?V??V?T??T?V?U?dV。又因?Q=CVdT，故前式又可写成dU=?Q+??U?dV，=CVdT+???????V?T??V?T?U?=-p，这个结论对吗?为将此式与dU=?Q-pdV比较，则有?????V?T什么?

答：不对.由于:dU=?Q-pdV,体积一定时,dV=0，所以，dU=?QV,

?U?dV(体积一而?QV=CVdT时，所以dU=CVdT,而不是dU=?Q+?????V?T?U?dV(体积一定,dV=0)。定,dV=0)，或dU=CVdT+?????V?T

?V?值都大于0，但对于0-4℃之间的水，α6.一般物质的α=1???V??T?p＜0，能否说其Cp恒大于CV，为什么?答:对.

Cp与CV的关系:

?U?由于:????V???(H?pV)???H???V?=Cp-p???(1)????p??????T??p?T?T?T?T??p??p??p??p?U???U?由于可以设:U=U(T,V)所以,dU=???dT+??dV,两边等压下对

??T?V??V?T温度T,求偏导,即同除以dT,则有

??U???U????=???T?V??T?p?U?+?????V?????V?T??T?p即(2)

:

??U?????T?p=CV+

??U?????V?T??V?????T?p(1)=(2)得到:Cp-CV＝［p+(3)

??U?????V?T］

??V?????T?p由于:dU=TdS–pdV,定温下,两边同除以dV,即

??S??U???=T???V?T??V?U?以??????S???P?-P,又由于??????(Maxwell关系式得到),所?T??V?T??T?V??p??T???p??V?T??T?V

将该关系式代入(3)Cp-CV=T(4)

循环关系方程:??所(5)(5)(6)

等压膨胀系数α=1(6)变得到

?2VT??p???V?Cp-CV=-T????=

???V?T??T?p2??p???V???????T?V??T?p?P???T???V??????=-1?T?V?P??V??P??T以:

??P???V???P???????????T?V??T?P??V?T代入(4)得到Cp-CV=-T??p???V??????V?T??T??p2??V?-1??，等温压缩系数β=VV??T?p??V???p?????T,将它们代入

?p?上式说明：①任何物质的?-CV也总是正值，??总是负值，所以Cp??V?T即Cp恒大于CV。

②当T→0K时，lim(Cp-CV)=0。

?V?③当???=0时，则Cp=CV。例如4℃、101325Pa时，