物理化学 课后答案-热力学第一定律(5)
发布时间:2021-06-11
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12p p (a)
(b)图 2.16
反应前后T,p,V 均未发生变化,设所有的气体都可以看作是理想气体。因为理想气体的热力
学能仅是温度的函数,U=U (T ),所以该反应的△U=0。这个结论对不对?为什么?
【答】(1)不会,因为要使液体沸腾,必须有一个大于沸点的环境热源,而槽中水的温度
与试管中水的沸点温度相同无法使其沸腾。
(2)不能,因为将室内看成是一个绝热的封闭体系,接通电源后相当于环境对体系做电功
W f ,Q V =0;We=0; △U=Q V + W e + W f = W f >0,所以室内温度将会升高,而不是降低。
(3)不能,因为可逆热机的效率是指热效率,即热转换为功的效率,而不是运动速率,热
力学没有时间的坐标,所以没有速度的概念,而可逆途径的特点之一就是变化无限缓慢,所以只能使火车的速度减慢而不能加快火车的速度。
(4)在密闭的容器中放热较多,因为Zn 与稀硫酸作用,在敞口的容器中进行时放出的热
为Q P ,在密闭的容器中进行时放出的热为Q V ,而Q P =Q V +△n(RT),△n=1,Q P 和Q V 均为负值,所以|Q V |>|Q P | 。
(5)压缩空气突然冲出筒外,可视为决热膨胀过程,终态为室内气压p θ ,筒内温度降低,
盖上筒盖,过一会儿,温度升至室温,压力大于p θ 。
(6) Kirchhoff 定律中的△r H m (T 2)和△r H m (T 1)是按反应计量系数完全进行到底,即ξ=1mol
时的热效应,实验测得的热量是反应达到平衡时放出的热量,即ξ<1mol ,它们之间的关系为△r H m =△r H /ξ ,所以△r H 的值不符合Kirchhoff 定律。
(7)从同一始态出发经一绝热可逆膨胀过程和一经绝热不可逆膨胀过程,当到达相同的终
态体积V 2或相同的终态压力p 2时,绝热可逆过程比绝热不可逆过程作功大,又因为W (绝热)=C V (T 2-T 1),所以T 2(绝热不可逆)大于T 2(绝热可逆),在V 2相同时,p=nRT/V,则p 2(绝热不可逆)大于 p 2(绝热可逆)。在终态p 2相同时,V =nRT/p ,V 2(绝热不可逆)大于 V 2(绝热可逆)。
不可逆过程与等温可逆过程相比较:由于等温可逆过程温度不变,绝热膨胀温度下降,
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