物化习题20

第一章热力学第一定律和热化学一、基本要点热力学是一门研究能量相互转化过程中所应遵循的规律的科学。它的基础主要是热力学第一、 第二和第三定律。 把热力学的基本原理用于研究化学现象以及和化学有关的物理现象， 就构成了化学热力学。 本章介绍热力学第一定律， 并将热力学第一定律应用于化学过程来计算化学变化中的热效应，它包括一下几个方面。1. 热力学的基本概念体系的状态可用体系的状态性质来描述。体系的状态就是体系所有状态性质的综合表现， 当体系的各种状态确定以后，各种状态性质也就有确定的数值。考虑到状态性质与状态之间的这种单值函数的对应关系，所以体系的状态性质又叫做状态函数。一个体系经历某过程后，体系和环境发生了变化，如果能使体系和环境都完全复原而不引起其他变化，则把这种过程叫做可逆过程。掌握热力学基本概念，特别是掌握状态函数和可逆过程这两个重要概念是学好热力学的关键。2. 热力学第一定律的表达法自然界一切物质都具有能量，能量有各种不同的形式，且能够以一种形式转化为另一种形式， 而不同形式的能量在相互转化时，能量的总数是相等的。 这就是能量守恒与能量转化定律。热力学第一定律表达为体系和环境的总能量守恒。在化学热力学中， 所研究的体系是不做宏观运动，相对静止的体系， 也没有特殊的外力场作用。因此只考虑体系的内能。体系的内能用U 表示，它就是体系内部所包含一切形式的能量。 对于封闭体系， 当体系由始态变到终态时， 内能的变化为：U=Q-W 式中的 Q 和 W分别是过程中体系从环境吸收的热量和体系对环境所作的功。由于过程常在恒压下进行，为了实用，热力学第一定律引进了焓H 这一概念，定义： H=U+pV 。内能 U 和焓 H 都是体系的状态函数。3. 热力学第一定律的应用热力学第一定律建立在大量实验基础上，其中焦耳 (Joule)实验和焦耳 -汤姆逊(Joule-Thomson)实验分别测定了UTV和HTp，这些偏微商与TUV和THp有着密切的关系。通过焦耳实验得知：对于理想气体，体系的内能和焓都只是温度的函数， 即 U=f(T), H=f(T). 这是因为理想气体除弹性碰撞外无分子间的相互作用。通过焦耳-汤姆逊实验得知：对于实际气体，体系的内能和焓不仅是温度的函数， 同时也是压力的函数。 这是因为实际气体分子间存在着相互作用力。热力学第一定律的计算涉及U， H，Q，W 这几个物理量。由于U 和 H 是状态函数，所以只要始态和终态定了，U 和 H 就有定值，在...