2010秋-热力学第一、二定律习题课.pptVIP

如何设计可逆过程求解状态函数的变化量，等等？ 判断所求热力学过程的可逆性，比如，凡在不平衡条件下的相变，均为不可逆相变； 对于不可逆过程，设计可逆过程求解； 设计可逆过程可以从题目的已知条件入手，结合化学常识，寻找已知条件中隐含的可逆过程； 所设计的每个可逆过程步骤中，应检查是否仅一个独立变量，以便套用公式求解； 如果一个步骤同时包含了两个及以上的变量，则需要再拆成两个甚至多个可逆步骤； 3．(P126.1)判断下列说法是否正确： 状态给定后，状态函数就有一定的值，反之亦然。 状态函数改变后，状态一定改变。 状态改变后，状态函数一定都改变。 解释：若外界条件不变，即状态给定后，所有的状态函数都有定值。当某一个或某几个状态函数发生变化时，状态一定改变；反之，当状态发生改变时，状态函数中，一定有某一个或几个发生变化，而不一定全部的状态函数都发生变化。 如：气体节流膨胀过程，焓不变。 因为ΔU = QV，ΔH = Qp，所以QV，Qp是特定条件下的状态函数。 解释：U、H是状态函数，其改变值决定于系统的始终态，与变化途径无关； Q、W为过程函数，决定于引起状态改变的方式，与途径有关； 上述二式的意义在于：在没有其他功的条件下，系统在等容过程所吸收的热全部用以增加热力学能U；系统在等压过程所吸收的热，全部用于使焓H增加。 恒温过程一定是可逆过程。 解释：恒温过程是指系统与环境的温度始终保持相等且恒定，是一个自始至终保持热平衡的过程，即为可逆过程。数学表达式dT = 0； 若对于一个ΔT = 0的过程，则说明该过程始终态温度相等，并不一定是恒温过程。 等温可逆过程一定是恒温过程。 气缸内有一定量的理想气体，反抗一定外压做绝热膨胀，则ΔH = Qp = 0。 解释：等外压与等压不是同一概念，注意不要混淆！ 绝热膨胀过程，Q = 0，而不是Qp = 0。 绝热过程：(p1, T1, V1)→(p2, T2, V2)，Q = 0； 所以ΔU = W； 又，膨胀过程 ? 系统对外做功，W 0； 所以，有p1 p2，T1 T2 ? ΔH = Cp(T2 – T1) 0。 根据热力学第一定律，因为能量不能无中生有，所以一个系统若要对外做功，必须从外界吸收能量。 解释：热力学第一定律说明热力学能U、热Q和功W可以相互转化，以及相互转化的定量关系。热力学第一定律可表示为 ΔU = Q＋W，因此，功的转化形式可以是热，也可以通过热力学能。 如：绝热系统，功和热力学能相互转化。 系统从状态I变化到状态II，若ΔT = 0，则Q = 0，无热量交换。 解释：热是过程函数，不是状态函数，其变化值与具体变化途径有关。当ΔT = 0时，仅说明始终态温度相同，变化途径未知，Q 不一定为0。 在等压下，机械搅拌绝热容器中的液体，使其温度上升，则ΔH = Qp = 0 。 解释：ΔH=Qp成立的条件：封闭系统等压且Wf=0。 题目中提及机械搅拌，说明存在机械功，即Wf≠0，所以等式ΔH = Qp不成立。 理想气体绝热变化过程中， W = ΔU， 即WR = ΔU = CVΔT， WIR = ΔU = CVΔT， 所以WR = WIR。 10 解释：由同一始态出发，经绝热可逆和绝热不可逆变化到达的终态是不相同的，其温度一定不相同，所以 WR ≠ WIR 。 有一封闭系统，当始态和终态确定后： 若经历一个绝热过程，则功有定值； 解释：根据W = ΔU = CVΔT。 若经历一个等容过程，则Q有定值(设Wf = 0)； 解释：根据QV = ΔU。 若经历一个等温过程，则热力学能有定值； 解释：因为理想气体ΔU =0，而热力学能U的绝对值 是无法确定的。 若经历一个多方过程，则热和功的代数和有定值。 解释：根据Q + W = ΔU = ∫CVdT。 11 12 某一化学反应在烧杯中进行，放热Q1，焓变为ΔH1，若安排成可逆电池，使始态和终态都相同，这时放热Q2，焓变为ΔH2，则ΔH1 = ΔH2。 解释：因为热Q是过程函数，变化途径不同，则Q值不相同；焓H是状态函数，只要始终态相同，则变化值相同，即ΔH1 = ΔH2 。 5．指出下列各过程中，Q、W、ΔU、ΔH、ΔS、ΔA和ΔG等哪些为零？哪些绝对值相等？ 理想气体真空膨胀； －W = Q = 0，ΔU = ΔH = 0，ΔA = ΔG 。 (2) 理想气体等温可逆膨胀； ΔU = ΔH = 0，W = –Q，ΔA = ΔG ( 0)。 (3) 理想气体绝热节流膨胀； 对于理想气体μJ-T=0，所以dT=0 －W = Q =0，ΔU = ΔH = 0，ΔA = ΔG（ 0）。 (4) 实际气体绝热可逆膨胀； QR =