北京化工大学 物理化学思考题(一)

5. 6. 7. 8. 等, 大 ,大, 小 , 等 , 小 ΔT、W、Q、ΔU、ΔH < < = <

1Cp,m9.?J?T?(2aRT?b) =

10.40.0K 498.8J

11.-393.51 KJ?mol-1、-285.83 KJ?mol-1、 0、0、-44.01 KJ?mol-1、0 12.2 2 2 13.-8.314J

14.0 0 -20.0kJ

(二) 选择题

1、 某化学反应在恒容、绝热、无其它功的条件下进行,体系的温度由T1升至T2,此过程

系统内能的变化ΔU( );若这一反应在恒温T1、恒容、无其它功的条件下进行,系统内能的变化ΔU( A.大于零 C.小于零

)。

B.等于零

D.不能确定

2、 封闭系统经任意循环过程,则:

A.Q=0 B.W=0 C.Q+W=0 D.以上均不对 3、 水在可逆相变过程中:

A.ΔU=0 ΔH=0 B.Δp=0 ΔT=0 C.ΔU=0 ΔT=0 D.以上均不对 4、 气体经节流膨胀过程:

A.Q>0 ΔH=0 Δp<0 B.Q=0 ΔH=0 Δp<0 C.Q=0 ΔH>0 Δp<0 D.Q=0 ΔH=0 Δp>0 5、 若要通过节流膨胀达到制冷的目的,则焦耳—汤姆生系数为:

??A.?J?T?????0 B.?J?T?????0

??p?H??p?H??T???T??C.?J?T?????0 D.与μ??p?H??T?J-T取值无关

6、 由于H=U+Pv,系统发生变化时ΔH=ΔU+Δ(pV),式中Δ(pV)的意思是:

A.Δ(pV)=ΔpΔV B.Δ(pV)=p2V2- p1V1 C.Δ(pV)= pΔV-VΔp D.Δ(pV)= pΔV+VΔp 7.对理想气体下列公式中不正确的是:

A.???U???U????0 B.????0 ?V?p??T??TC.???H???0 D.以上都不对 ??V?T8. 公式ΔH=QP的条件是

A.不做非体积功的恒压过程 B.恒外压过程

C.外压等于体系压力的可逆过程 D.恒温恒压的化学变化过程 9.2C(墨)+O2(g)→2CO(g)的反应热△rHm0等于

A.△cHm0(石墨) B.2 △fHm0(CO) C.2△cHm0(石墨) D.△fHm0 (CO) 10. 对理想气体 A.???H???T???1 B.???1 ?P?P??T??H C.???U???0 D.Z?0 ??P?T11.某理想气体从同一始态(P1,V1,T1)出发分别经(1)绝热可逆压缩;(2)绝热不可逆压缩达到同一终态温度T2,则过程的功:

A.W1?W2 B.W1?W2

C.W1?W2 D.W1与W2无确定关系

12.始态完全相同(P1,V1,T1)的一个理想气体系统和一个范德华气体系统,分别进行绝热恒外压(P0)膨胀,当膨胀了相同体积V2之后,下述哪一种说法正确。 A.范德华总体的内能减少量比理想气体多;

B.范德华总体的终态温度比理想气体低; C.范德华总体的所做的功比理想气体少; D.理想气体的内能减少量比范德华气体多。 13.对状态函数的描述,哪一点是不确切的?

A.它是状态的单值函数,状态一定它就有唯一确定的值;

B.状态函数的改变值只取决于过程的始终态,与过程进行的途径无关; C.状态函数的组合仍然是状态函数;

D.热力学中很多状态函数的绝对值不能测定,但其变化值却可以直接或间接测定的。 14.理想气体经历如图所示A→B→C→A的循环过程。A→B为恒温可逆过程,B→C为恒压过程,C→A为绝热可逆过程。对于其中B→C过程的Δ阴影面积来表示时对应的图为:

A B C D

15.某液态混合物由状态A变化到状态B,经历两条不同的途径,其热、功、内能变化、焓变化分别为Q1、W1、Δu1、ΔH1和Q2、W2、Δu2、ΔH2则:

A Q1?W1?Q2?W2 B ?U1?W1??U2?W2

C

BU,当用图上

A

C

B

C ?H1?Q1??H2?Q2 D ?U1??H1??U2??H2

参考答案:

1.B、C 2.C 3.B 4.B 5.B 6.B 7.D 8.A

9.B 10.C 11.C 12.B 13.C 14.C 15.D

三、讨论习题

1. 100℃,50.663kPa的水蒸气100dm3,等温可逆压缩至101.325kPa,并在101.325kPa下继续压缩至10dm3为止,(1)试计算此过程的Q,W,ΔU,ΔH。已知100℃,101.325kPa,水的蒸发热4.06?104J.mol-1

(2) 若使终态物系恒温100℃,反抗50.663kPa外压,使其恢复到始态,求此过程中的Q,

W,ΔU,ΔH。

(3) 若使终态物系恒温100℃向真空蒸发,并使其恢复至始态,求Q,W,ΔU,ΔH。

解: (1)

100℃ 100℃ 100℃ 可逆相变 等温可逆压缩 50.663kPa 101.325kPa 101.325kPa 33100dm V2 10dm n 1 ΔU1 ΔH1 nH2 (g)n2(g) 1 (g) ΔU2 Δ

ΔU1=0,ΔH1=0

V2Q1=?W1=

?V1pdV?nRTln50.663101.325V2V1?nRTlnp1p2?p1V1lnp1p2

?[50.663?100ln]J??3511J

第一步T,n不变,对理想气体: p2V2?p1V1

V2?[100?50.663101.325]dm3?50dm

3第二步是相变过程,冷凝成水的物质的量为:

n?n1?n2?p2V2RT?p3V3RT?50.66?100?101.325?108.314?373.15mol?1.306mol

ΔH2=-1.306?4.06?104J=-5.302?104J Q2=ΔH2=-5.302?104J

W2=-p2ΔV=-[101.325?(10-50)]J=[40?101.325]J=4052J ΔU2=Q2+W2=[-53020+4052]J=-48968J 所以得:

ΔU=ΔU1+ΔU2=-48968J ΔH=ΔH1+ΔH2=-53020J Q=Q1+Q2=(-3511-53020)J=-56531J W=(3511+4052)J=7563J

(2)解:此过程的始态与终态正好是(1)问中的始态与终态的颠倒,所以:

ΔU=(U1-U3)=-(U3-U1)=48968J ΔH=(H1-H3)=-(H3-H1)=53020J W=-p外ΔV=-50.663 (100-10)J=-4559J Q=ΔU-W=(48968+4559)J=53527 J (3) 解:此过程的始态、终态与(2)问相同

ΔU=48968 J

ΔH=53020 J W=-p外ΔV=0 J Q=?U=48968 J

2. 64g O2在101.325kPa,25℃时,绝热膨胀至50.663kPa,计算Q,W,ΔU,ΔH,已知:双原子分子Cp,m=3.5R,Cv,m=2.5R。

(1) 若此过程可逆地进行;

(2) 若此过程是反抗恒定的50.663kPa外压的绝热膨胀。 解:

(1)绝热可逆进行:Q=0 ??T2T1p2p1??164g,O2 101.325kPa 25℃ 绝热 64g,O2 50.66kPa T2 3.5R2.5R?1.4

()?()?

1.4?1

?298.15K?244.59K52?50.663?T2???101.325??1.4

ΔU=nCv(T2-T1)=[ =-2226 J W=-2226J

6432??8.314?(244.59?298.15)]J

ΔH=ΔU+Δ(pV)=ΔU+nRΔT=[-2226+2?8.314?(244.59-298.15)]J =-3117J

(2)绝热不可逆膨胀: Q=0

ΔU=W

nCv(T2-T1)=-p外(V2-V1)=-p外(

nRTp2T2p22?nRTp1T1p11)

n?

52R(T2-T1)=-p外(V2-V1)=-p外(

?)

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