物理化學(xué)作業(yè)

本文格式為Word版，下載可任意編輯——物理化學(xué)作業(yè)第2節(jié)

熱力學(xué)第一定律練習(xí)

1.在一絕熱容器中盛有水，其中浸有電熱絲，通電加熱。將不同對(duì)象看作系統(tǒng)，則上述加熱過程的Q或W大于、小于還是等于零?

⑴以電熱絲為系統(tǒng)Q0；⑵以水為系統(tǒng);Q>0;W=0；

⑶以容器內(nèi)所有物質(zhì)為系統(tǒng)Q=0;W>0；

⑷將容器內(nèi)物質(zhì)以及電源和其它一切有影響的物質(zhì)看作整個(gè)系統(tǒng)。Q=0;W=0.

2.使一封閉系統(tǒng)由某一指定的始態(tài)變到某一指定的終態(tài)。Q，W，Q+W，ΔU中哪些量能確定，哪些量不能確定?為什么?

答：Q,W,與具體過程有關(guān);而Q+W，ΔU只取決于始態(tài)和中態(tài)，與過程無關(guān)。

3.本書熱力學(xué)第一定律數(shù)學(xué)表達(dá)式是ΔU=Q+W，而有的書卻是ΔU=Q-W，這是何原因

答：對(duì)W符號(hào)規(guī)定不同.本書規(guī)定系統(tǒng)對(duì)環(huán)境做功,W為負(fù)值.4.“由于ΔH=Qp，所以Qp也具有狀態(tài)函數(shù)的性質(zhì)。〞這結(jié)論對(duì)嗎?為什么?

答：不對(duì)，ΔH=Qp只是在等壓無其他功的條件下才在數(shù)值上相等。

Qp是熱量，不是狀態(tài)函數(shù)。

?U?dT+??U?dV，由于??U?=C，故前式可寫成dU5dU=?V????????T?V??V?T??T?V?U?dV。又因?Q=CVdT，故前式又可寫成dU=?Q+??U?dV，=CVdT+???????V?T??V?T?U?=-p，這個(gè)結(jié)論對(duì)嗎?為將此式與dU=?Q-pdV比較，則有?????V?T什么?

答：不對(duì).由于:dU=?Q-pdV,體積一定時(shí),dV=0，所以，dU=?QV,

?U?dV(體積一而?QV=CVdT時(shí)，所以dU=CVdT,而不是dU=?Q+?????V?T?U?dV(體積一定,dV=0)。定,dV=0)，或dU=CVdT+?????V?T

?V?值都大于0，但對(duì)于0-4℃之間的水，α6.一般物質(zhì)的α=1???V??T?p＜0，能否說其Cp恒大于CV，為什么?答:對(duì).

Cp與CV的關(guān)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?由于可以設(shè):U=U(T,V)所以,dU=???dT+??dV,兩邊等壓下對(duì)

??T?V??V?T溫度T,求偏導(dǎo),即同除以dT,則有

??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,定溫下,兩邊同除以dV,即

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

將該關(guān)系式代入(3)Cp-CV=T(4)

循環(huán)關(guān)系方程:??所(5)(5)(6)

等壓膨脹系數(shù)α=1(6)變得到

?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??，等溫壓縮系數(shù)β=VV??T?p??V???p?????T,將它們代入

?p?上式說明：①任何物質(zhì)的?-CV也總是正值，??總是負(fù)值，所以Cp??V?T即Cp恒大于CV。

②當(dāng)T→0K時(shí)，lim(Cp-CV)=0。

?V?③當(dāng)???=0時(shí)，則Cp=CV。例如4℃、101325Pa時(shí)，