(A)范德华气体的内能减少量比理想气体的多 (B)范德华气体的终态温度比理想气体的低 (C)范德华气体所做的功比理想气体的少 (D)范德华气体的焓变与理想气体的焓变相等 上述哪一种说法正确。

答案：B。因终态体积相同且恒外压，故所作的功相同。又因绝热Q＝0，故内能与焓的变化亦相同。而范德华气体经膨胀后温度要降低。

(44) 下述哪一种说法正确：

（A）理想气体的焦耳－汤姆逊系数μ不一定为零 （B）非理想气体的焦耳－汤姆逊系数μ一定不为零 （C）理想气体不能用作电冰箱的工作介质

（D）使非理想气体的焦耳－汤姆逊系数μ为零的p, T值只有一组

答案：C。因理想气体的焦耳－汤姆逊系数等于零，膨胀后不能致冷，故不能用作冰箱的工作介质。

(45) 欲测定有机物的燃烧热Qp ,一般使反应在氧弹中进行，实测得热效为QV。公式Qp = QV + ΔnRT中的T为：

(A)氧弹中的最高燃烧温度 (B)氧弹所浸泡的水的温度 (C)外水套的水温度 (D) 298.2K 答案：C

(46) 欲测定有机物的燃烧热Qp ,一般使反应在氧弹中进行，实测得热效为QV。由公式得：Qp = QV + ΔnRT = QV + pΔV,式中p应为何值？

(A)氧弹中氧气压力 (B)钢瓶中氧气压力 (C) p? (D) 实验室大气压力 答案：D

(47) 下述说法何者正确：

(A)水的生成热即是氧气的燃烧热 (B)水蒸汽的生成热即是氧气的燃烧热 (C)水的生成热即是氢气的燃烧热 (D)水蒸汽的生成热即是氢气的燃烧热 答案：C

(48) 一恒压反应体系，若产物与反应物的ΔCp >0,则此反应: (A)吸热 (B)放热 (C)无热效应 (D)吸放热不能肯定 答案：D

问答题

1.dV????V??V??dT????p??T?p????dp的物理意义是什么？ ?T答：体积V是温度T和压力p的函数，V＝f(T,P)，当T，p同时发生微小变化时，所引起V的变化是此两独立变化之和。

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2．???U???U???U???V??????????的物理意义是什么？ ??T?p??T?V??V?T??T?p答：上式表明，在恒压下改变温度而引起内能变化是由两方面引起的，也就是上式右端的两项。一方面，是由于恒容下改变温度而引起内能的变化。此变化是由于温度改变分子运动的动能改变，从而引起内能的变化；另一方面，恒压下，温度改变会引起体积变化，使分子间距发生变化，引起势能变化，内能亦随之变化。

3．对理想气体来说ΔUT＝0，是否说明若水蒸气为理想气体则在25℃下将水蒸发成水蒸气时ΔUT＝0？

答：温度不变内能则不变的说法只是对理想气体才适用。水蒸发变为水蒸气不符合此条件，故不成立。实际上水蒸发过程需吸收热量q=ΔU－W，可见所吸之热一部分对外做功，一部分使内能增加。

4．说明下列有关功的计算公式的使用条件。 （1）W＝－p(外)ΔV （2）W＝－nRTlnV2/V1 （3）W≈－pV=－nRT （4）W＝CvΔT

（5）W??nR(T2?T1)/(1??) γ＝Cp/Cv 答：由体积功计算的一般公式W??p(外)dV可知：

（1）外压恒定过程。则W＝－p(外)ΔV。

（2）理想气体恒温可逆过程。此时p(外)＝p(内)，pV=nRT，

?W???VnRTdV??RTln2。 VV1（3）液体在恒温恒压p（外）＝p（内）下蒸发成气体，此蒸气为理想气体，且液体体

（)V氯－V液）－p（内）V氯＝－nRT。 积与气体体积相比较可以略去。W??p(外（4）理想气体绝热过程。ΔU＝W＝CvΔT

（5）理想气体绝热可逆过程。p1V1?p2V2?k，代入功的积分式可得

???W??nR(T2?T1)/(1??)。

5．从同一始态膨胀至体积相同的终态时，为什么理想气体的恒温膨胀功总大于绝热可

逆膨胀功？

答：两过程中压力下降程度不同，理想气体恒温可逆膨胀过程中从环境吸热因此压力下降较小，而理想气体绝热可逆膨胀过程中无法从环境吸热故压力下降较大，因此理想气体恒温可逆膨胀过程所做的功总是大于绝热可逆膨胀过程所做的功。

6．为什么膨胀功和压缩功均使用相同的公式W??p（外）dV？

答：热力学中功是以环境为基础，即以环境所留下的变化来衡量的。膨胀时，系统抵抗外压对环境做功，环境得到功，相当于将一重物升高。因此W??p（外）dV。当外压

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大于系统压力时，系统被压缩，环境对系统做功，相当于重物高度下降，环境损失掉做功的能力，本身做功的能力就减小。因此压缩过程中，起作用的压力不是内压而是外压，外压决定了系统做功的大小，故其体积功的表达式仍为W??p（外）dV。

7．理想气体恒温条件下反抗恒外压膨胀，则 ΔH＝ΔU＋Δ（pV），ΔU＝0，Δ（pV）＝0，故ΔH＝0 ΔH＝ΔU＋pΔV，ΔU＝0，pΔV≠0，故ΔH≠0 上面两个考虑问题的方法哪个是正确的？

答：方法（1）是正确的。理想气体内能只是温度的函数，因恒温故ΔU＝0，理想气体恒温下pV=nRT为常数，故Δ(pV)＝0。方法（2）的错误在于H＝U＋pV中的p 是指系统的压力。在反抗恒外压膨胀过程中，系统的压力既不是常数亦不等于外压，因此不能认为Δ(pV)＝pΔV。

8．系统经一个循环后，ΔH、ΔU、Q、W是否皆等于零？

答：否。其中H和U为状态函数，系统恢复至原态后其值复原，即ΔH＝0、ΔU＝0。而热与功是与途径有关的函数，一般不会正好抵消而复原，除非在特定条件下，例如可逆绝热膨胀后又可逆绝热压缩回至原态，或可逆恒温膨胀后又可逆恒温压缩回至原态等。

9．理想气体从p1绝热膨胀至p2时，W＝ΔU，绝热膨胀时若外压为零则W＝0，ΔU＝0；若外压不为零则ΔU≠0。以上两ΔU不相等与U为状态函数的性质是否矛盾？

答：不矛盾。在本例中，从同一始态出发进行绝热膨胀，若外压不同则终态是不可能相同的。因此ΔU亦不会相同。若外压不等于零时，系统的内能要消耗一部分用以转化为功，同时系统的温度要下降；当外压等于零时，系统不对外做功，不消耗内能故ΔU＝0，同时系统的温度也不变。

10．理想气体绝热膨胀时并不恒容，为什么仍可使用公式δW＝CvdT?

答：dU???dU??U???U???U???U????dT???dV。对理想气体???0，故?或

?T?V?VdT?T??V??T??T??VdU?CVdT。 因此在本例中dU??W?CVdT完全适用。

11．物系的Cv是否有可能大于Cp？

答：有可能。根据Cp与Cv的关系式：Cp?CV??????U????V???p???一般情况下，?V?T?T?P??????V?但有些系统如液体水在0℃至3.98℃其密度随温度的增加反而??＞0故Cp总大于Cv。

??T?P增大，即???V??＜0。此时Cv大于Cp。 ?T??P12. 25℃101.325Kpa下Cu-Zn电池放电做功时放热4561J。问些反应的ΔH是否就是

4561J?

答：否。Qp＝ΔH的条件是恒压、只做体积功。此电池放电时做出电功，不符合上述条件，故ΔH≠Qp。

13．25℃100KPa下液态氮的标准摩尔生成热?fHm(298K)为零吗？

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答：否。因为按规定只有25℃100Kpa下最稳定的单质的标准摩尔生成热才为零。液态氮虽为单质，但在25℃100Kpa下不能稳定存在，故其?fHm(298K)不等于零。只有气态氮的?fHm(298K)才为零。

14．下面的说法是否正确，并说明理由？ 系统的焓等于等压热。

系统的焓改变值ΔH等于等压热。 系统的焓等于系统的热量。 答：

(1）不正确。系统的焓H＝U＋pV。焓具有能量的单位，但其绝对值是不知道的，焓并没有明确的物理意义。因此系统的焓不等于等压热。

(2) 不正确。ΔH＝Qp的条件是等压且不做其它功。符合上述条件时ΔH才等于等压热。 (3) 不正确。焓为状态函数，状态一定焓有确定值。而热是与过程有关的函数。只有ΔH（而不是H）在等压和不做其它功的条件下才等于过程的热。

15．对于一定量的理想气体，温度一定时，内能与焓是否一定？是否对所有气体来说温度一定，内能与焓都一定呢？

答：对理想气体来说，其内能与焓只是温度的函数。故温度一定内能与焓就一定。其它气体内能与焓不仅是温度的函数而且是压力或体积的函数，故温度一定还要指定压力或体积内能与焓才有确定值。

16．1mol理想气体从0℃恒容加热至100℃和从0℃恒压加热至100℃,ΔU是否相同？Q是否相同？W是否相同？

答：理想气体内能只是温度的函数，故ΔU是相同的。因热和功是与过程有关的，故Q和W是不相同的。恒容加热不对外做功，而恒压加热系统对外做体积功。

17．一个绝热气缸有一理想绝热活塞（无磨擦、无重量），其中含有理想气体，内壁绕有电阻丝，当通电时气体就慢慢膨胀。因为是一等压过程，Qp＝ΔH，又因为是绝热系统，Qp＝0，所以ΔH＝0。这结论对吗？

答：不对。此过程因环境对系统做了电功，故Qp≠ΔH。 18. 下列两个过程是否都是循环过程？

(1)由H2与O2合成水，然后再电解成H2与O2； (2)金属铜在试管中氧化成氧化铜，然后再通入氢气，使氧化铜还原为铜(以铜为体系与以铜和氧为体系有何不同)。

答：（1）为循环过程。（2）若以铜为系统，是循环过程；若以铜和氧为系统，则不是循环系统。因为若用氢气还原，氧生成水而未能还原成氧。

$$第三章 热力学第二定律

选择题

1. ΔG=0 的过程应满足的条件是

(A) 等温等压且非体积功为零的可逆过程 (B) 等温等压且非体积功为零的过程

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