第 一 章 气 体
物理化学核心教程（第二版）参考答案
第 一 章 气 体
一、思考题
1. 答：将打瘪的乒乓球浸泡在热水中，使球壁变软，球中空气受热膨胀，可使其恢复球状。采用的是气体热胀冷缩的原理。
2. 答：不一定相等。根据理想气体状态方程，物质的量相同，则温度才会相等。 3. 答：（1）左球温度升高，气体体积膨胀，推动汞滴向右边移动。
（2）两球温度同时都升高10 K，汞滴仍向右边移动。因为左边起始温度低，升高10 K所占比例比右边大，283/273大于303/293，所以膨胀的体积（或保持体积不变时增加的压力）左边比右边大。
4. 答：软木塞会崩出。这是因为保温瓶中的剩余气体被热水加热后膨胀，当与迅速蒸发的水汽的压力加在一起，大于外面压力时，就会使软木塞崩出。如果软木塞盖得太紧，甚至会使保温瓶爆炸。防止的方法是灌开水时不要太快，且要将保温瓶灌满。
5. 答：升高平衡温度，纯物的饱和蒸汽压也升高。但由于液体的可压缩性较小，热膨胀仍占主要地位，所以液体的摩尔体积会随着温度的升高而升高。而蒸汽易被压缩，当饱和蒸汽压变大时，气体的摩尔体积会变小。随着平衡温度的不断升高，气体与液体的摩尔体积逐渐接近。当气体的摩尔体积与液体的摩尔体积相等时，这时的温度就是临界温度。
6. 答：实际气体混合物（压力不太高）和理想气体混合物。与混合气体有相同温度和相同压力下才能使用，原则是适用理想气体混合物。
7. 答：将气体的状态方程改写为p（Vm-b）=RT，与理想气体的状态方程相比，只校正了体积项，未校正压力项。说明这种气体分子自身的体积不能忽略，而分子之间的相互作用力可以忽略不计。所以，将这种气体进行真空膨胀时，温度不会下降。
8. 在真实气体的p—Vm图上，当气-液两相共存的线段缩成一个点时，称这点为临界点。这时的温度为临界温度，这时的压力为临界压力。临界压力是指在该临界温度时能使气体液化的最低压力。
9. 答：不正确。内压力与气体摩尔体积的平方成反比。
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第 一 章 气 体
10. 答：这时气-液界面消失，液体和气体的摩尔体积相等，成为一种既不同于液相、又不同于气相的特殊流体，称为超流体。 二、概念题 题号 选项 题号 选项 1 C 9 C 2 A 10 A 3 B 11 D 4 D 12 B 5 C 6 C 7 B 8 C 1. （C）这种情况符合Dalton分压定律，而不符合Amagat分体积定律。 2. （A）只有(A)符合Dalton分压定律。 3. （B） 仍处在气态区。
4. （D）饱和蒸汽压是物质的本性，与是否有空间无关。 5. （C）这时分子间距离很大，分子间的作用力可以忽略不计。 6. （C）p2?p1D1T22D2T12?100?253?1298?322?3.14 kPa。
7. （B）Tc是能使气体液化的最高温度，温度再高无论加多大压力都无法使气体液化。 8. （C）等温条件下，200 kPa，1dm气体等于100 kPa，2 dm气体，总压为p?pA?pB=100 kPa+100 kPa=200 kPa 。
9. （C）饱和蒸汽压是物质的特性，只与温度有关。 10.（A）??mV22.4 dm5611.（D）V，p不变，n2?n1,T2?T1?360 K
65?154 g333
?6.87 g?dm?3
12. （B）内压力和可压缩性的存在。
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第 二 章 热力学第一定律
第 二 章 热力学第一定律
一、思考题
1. 判断下列说法是否正确，并简述判断的依据 （1）是对的。因为状态函数是状态的单值函数。
（2）是错的。因为只要有一个状态函数变了，状态也就变了，但并不是所有的状态函数都得变。
（3）是对的。?U，?H 本身不是状态函数，仅是状态函数的变量，只有在特定条件下与
QV , Qp的数值相等，所以QV , Qp不是状态函数。
（4）是错的。根据热力学第一定律?U?Q?W，它不仅说明热力学能（ΔU）、热（Q）和功（W）之间可以转化，有表述了它们转化是的定量关系，即能量守恒定律。所以功的转化形式不仅有热，也可转化为热力学能系。
（5）是错的。这虽然是一个等压过程，而此过程存在机械功，即Wf≠0，所以?H?Qp 。 （6）是对的。Q是非状态函数，由于经过的途径不同，则Q值不同，焓（H）是状态函数，只要始终态相同，不考虑所经过的过程，则两焓变值?H1和?H2相等。 2 . 回答下列问题，并说明原因 （1）不能。热机效率???WQh是指从高温热源所吸收的热最大的转换成对环境所做的功。
Wt但可逆热机循环一周是一个缓慢的过程，所需时间是无限长。又由P??F?v可推出v
无限小。因此用可逆热机牵引火车的做法是不实际的，不能增加火车的速度，只会降低。 （2）在密闭容器中进行的反应放热多。在热化学中有Qp = QV+ Δng（RT），而Zn（s）+ H2SO4（aq）= Zn SO4 （aq）+ H2（g）的Δng =1，又因该反应为放热反应Qp 、 QV的值均为负值，所以∣QV∣>∣Qp∣。
（3）筒内压力变化过程：当压缩气体冲出，在绝热可逆过程有p1??T??常数，当气体的压力与外界相等时，筒中温度降低。立即盖上筒盖，过一会儿，系统与环境的温度完全相等，筒内温度上升，则压力也升高，即大于环境的标准大气压。 （4）ΔrHm??rH??，ΔrHm实际是指按所给反应式，进行??=1mol反应时的焓变，实验测
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第 二 章 热力学第一定律
得的数值是反应达到平衡时发出的热量，此时??<1mol，因此经过计算使用Kirchhoff定律计算的结果与实验不符。
3. 不一样。过程不同，终态不相同，即ΔT不一样，因此绝热可逆和绝热不可逆两过程所做功不一样。
4. （1）式适用于不作非膨胀功的等压过程。
（2）式适用于不作非膨胀功的等容过程。
（3）式适用于理想气体不作非膨胀功的等温可逆过程。 5. （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。
?U = 0 因为温度不变，理想气体的热力学能仅是温度的函数。 ?H = 0 因为温度不变，理想气体的焓也仅是温度的函数。
（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。
?U ? 0 因为从环境所吸的热使系统的热力学能增加。
?H ? 0 根据焓的定义式可判断，系统的热力学能增加，焓值也增加。 （3）W ? 0 放出的氢气推动活塞，系统克服外压对环境作功。
Q ? 0 反应是放热反应。
?U ? 0 系统既放热又对外作功，热力学能下降。 ?H ? 0 因为这是不做非膨胀功的等压反应，?H = Qp 。 （4）W = 0 在刚性容器中是恒容反应，不作膨胀功。 Q = 0 因为用的是绝热钢瓶
?U = 0 根据热力学第一定律，能量守恒，热力学能不变。
?H ? 0 因为是在绝热刚瓶中发生的放热反应，气体分子数没有减少， 钢瓶内温度升高，压力也增高，根据焓的定义式可判断焓值是增加的。
（5）W ? 0 常温、常压下水结成冰，体积变大，系统克服外压对环境作功。
Q ? 0 水结成冰是放热过程。
?U ? 0 系统既放热又对外作功，热力学能下降。 ?H ? 0 因为这是等压相变，?H = Qp 。
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第 二 章 热力学第一定律
6. 应该相同。因为热力学能和焓是状态函数，只要始终态相同，无论通过什么途径，其变化值一定相同。这就是：异途同归，值变相等。
7. 水的热力学能和焓的变化值都为零。因为热力学能和焓是状态函数，不论经过怎样的循环，其值都保持不变。这就是：周而复始，数值还原。 8. 可逆过程（1）：绕到沸点
或可逆过程（2）：绕到饱和蒸气压
二、概念题 题号 选项 题号 选项 1 D 9 B 2 C 10 B 3 B 11 A 4 A 12 B 5 A 13 C 6 D 14 C 7 C 15 D 8 C 16 B 1. （D） 热力学能是状态的单值函数，其绝对值无法测量。 2. （C）气体膨胀对外作功，热力学能下降。 3. （B）大气对系统作功，热力学能升高。
4. （A）过程（1）中，系统要对外作功，相变所吸的热较多。 5. （A）对冰箱作的电功全转化为热了。
6. （D） 热力学能是能量的一种，符合能量守衡定律，在孤立系统中热力学能保持不变。而焓虽然有能量单位，但它不是能量，不符合能量守衡定律。例如，在绝热钢瓶里发生一个放热的气相反应，ΔH可能回大于零。
7. （C）对于理想气体而言，内能仅仅是温度的单值函数，经真空绝热膨胀后，内能不变，
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