第二章热力学第一定律一、思考题1、判断下列说法就是否正确,并简述判断得依据(1)状态给定后,状态函数就有定值,状态函数固定后,状态也就固定了。答:就是对得。因为状态函数就是状态得单值函数。(2)状态改变后,状态函数一定都改变。答:就是错得。因为只要有一个状态函数变了,状态也就变了,但并不就是所有得状态函数都得变。(3)因为ΔU=QV,ΔH=Qp,所以QV,Qp就是特定条件下得状态函数?这种说法对吗？答:就是错得。DU,DH本身不就是状态函数,仅就是状态函数得变量,只有在特定条件下与QV,Qp得数值相等,所以QV,Qp不就是状态函数。(4)根据热力学第一定律,因为能量不会无中生有,所以一个系统如要对外做功,必须从外界吸收热量。答:就是错得。根据热力学第一定律,它不仅说明热力学能(ΔU)、热(Q)与功(W)之间可以转化,有表述了它们转化就是得定量关系,即能量守恒定律。所以功得转化形式不仅有热,也可转化为热力学能系。(5)在等压下,用机械搅拌某绝热容器中得液体,就是液体得温度上升,这时ΔH=Qp=0答:就是错得。这虽然就是一个等压过程,而此过程存在机械功,即Wf≠0,所以ΔH≠Qp。(6)某一化学反应在烧杯中进行,热效应为Q1,焓变为ΔH1。如将化学反应安排成反应相同得可逆电池,使化学反应与电池反应得始态与终态形同,这时热效应为Q2,焓变为ΔH2,则ΔH1=ΔH2。答:就是对得。Q就是非状态函数,由于经过得途径不同,则Q值不同,焓(H)就是状态函数,只要始终态相同,不考虑所经过得过程,则两焓变值DH1与DH2相等。2、回答下列问题,并说明原因(1)可逆热机得效率最高,在其它条件相同得前提下,用可逆热机去牵引货车,能否使火车得速度加快？答？不能。热机效率就是指从高温热源所吸收得热最大得转换成对环境所做得功。但可逆热机循环一周就是一个缓慢得过程,所需时间就是无限长。又由可推出v无限小。因此用可逆热机牵引火车得做法就是不实际得,不能增加火车得速度,只会降低。(2)Zn与盐酸发生反应,分别在敞口与密闭容器中进行,哪一种情况放热更多？答:在密闭容器中进行得反应放热多。在热化学中有Qp=QV+Δng(RT),而Zn(s)+H2SO4(aq)=ZnSO4(aq)+H2(g)得Δng=1,又因该反应为放热反应Qp、QV得值均为负值,所以∣QV∣>∣Qp∣。(3)在一个导热材料制成得圆筒中装有压缩气体,圆筒中得温度与环境达成平衡。如果突然打开圆筒,就是气体冲出去,当压力与外界相等时,立即盖上筒盖。过一段时间,筒中气体得压力有何变化？答:筒内压力变化过程:当压缩气体冲出,在绝热可逆过程有,当气体得压力与外界相等时,筒中温度降低。立即盖上筒盖,过一会儿,系统与环境得温度完全相等,筒内温度上升,则压力也升高,即大于环境得标准大气压。(4)在装有催化剂得合成氨反应室中,N2(g)与H2(g)得物质得量得比为1:3,反应方程式为,N2(g)+H2(g)NH3(g)。在温度为T1与T2得条件下,实验测定放出得热量分别为Qp(T1)与Qp(T2)、但就是用Kirchhoff定律计算时计算结果与实验值不符,试解释原因。答:Δr,ΔrHm实际就是指按所给反应式,进行=1mol反应时得焓变,实验测得得数值就是反应达到平衡时发出得热量,此时<1mol,因此经过计算使用Kirchhoff定律计算得结果与实验不符。3、理想气体绝热可逆与绝热不可逆过程得功,都可用公式计算,那两种过程得功就是否一样?答:不一样。过程不同,终态不相同,即ΔT不一样,因此绝热可逆与绝热不可逆两过程所做功不一样。4、请指出所列公式得适用条件:(1)(2)(3)答:(1)式适用于不作非膨胀功得等压过程。(2)式适用于不作非膨胀功得等容过程。(3)式适用于理想气体不作非膨胀功得等温可逆过程。5、用热力学概念判断下列各过程中功、热、热力学能与焓得变化值。第一定律数学表示式为ΔU=Q+W。(1)理想气体自由膨胀(2)vanderWaals气体等温自由膨胀(3)Zn(s)+2HCl(l)=ZnCl2+H2(g)进行非绝热等压反应(4)H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)在绝热钢瓶中进行(5)常温、常压下水结成冰(273、15K,101、325kPa)答:(1)W=0因为自由膨胀外压为零。Q=0理想气体分子间没有引力。体积增大分子间势能不增加,保持温度不变,不必从环境吸热。DU=0因为温度不变,理想气体得热力学能仅就是温度得函数。DH=0因为温度不变,理想气体得焓也仅就是温度得函数。(2)W=0因为自由膨胀外压为零。Q>0范氐气体分子间有引力。体积增大分子间势能增加,为了保持温度不变,必须从环境吸热。DU>0因为从环境所