Chap 5、Phonons
5.1 Calculate the phonon spectrum for a two-dimensional square array of atoms
connected by harmonic “springs” to the nearest neighbors. Assume that each spring can only be stretched.
5.2 Use the Debye model to calculate the specific heat of a two-dimensional
crystal.
5.3 Consider a one-dimensional harmonic chain with spring constant K and
atomic mass M. Assume that one atom is replaced by an isotope with a different mass M '. Compare the resulting spectrum with that of the isotopically pure chain .
5.4 The Toda potential is given by
Bx Ae x V x +=-α)( . Calculate the thermal expansion coefficient at high temperatures for a one-dimensional chain of atoms interacting by nearest-neighbor interactions through this potential .
5.5 Calculate the specific heat of a system of N identical harmonic oscillators
according to the Einstein theory from Eq.(5.47). Assume that the common frequency of all N oscillators is 0ω.
Eq.(5.47):
5.6 For a solid with a simple cubic crystal structure and lattice constant a=0.3nm,
calculate the value of the Debye wave vector kD and compare it with the wave vector at the Brillouin zone edge, a K BZ /π= . If this crystal is a cubic with side 1mm ,calculate the density of allowed phonon modes in wave vector space, assuming two transverse and one longitudinal mode per value of K.
5.7 Use the assumptions of the Debye model to derive the following formula for
the thermal conductivity :
∑-=μμμωβω1
)exp( u
N U ωωβωβωτωπωd T k c T k D B s ?-=02422]
1)[exp()exp()(2)(
Where is
an assumed frequency-dependent phonon relaxation time. Evaluate for T<< D Θ, assumed that is a constant, . 5.8 Calculate the thermal average of the product of two displacements of a one-dimensional monatomic chain ><'n n u u . Repeat for the general crystal
and compute
>'<'')()(R u R u σασα. Show that both of these products grow linearly with temperature .
5.9 Consider the one-dimensional anharmonic lattice with a nearest-neighbor atom-atom interaction given by , where α is a small parameter . Make a mean-field approximation and replace the anharmonic interaction by an effective harmonic interaction
n n n n n n n n n n n n n n n n u u u u u u u u u u u u u u u u ''''''''''''''''''''''''><+><+>>=<< Use the results of Problem 5.8 to obtain the T dependence of the phonon
frequencies .
Chap 6、Thermally Activated Process, Phase Diagrams, and Phase Transitions
6.1 Consider a slice of solid of thickness x ? in which the concentration gradient dc/dx for a given element is not constant in space. As a result of diffusion there is a net flux of atoms J 1 into the slice on one side and a net flux J 2 out of the slice on the opposite side. By conservation of matter the rate of change of the concentration t C ??/ in the slice is given by x J J ?-/)(21. Use Fick′s first law, Eq.(6.3), to derive Fick′s second law, Eq.(6.8)
Eq.(6.3):
Eq.(6.8): 0
τ)(ωτ)(ωτ42242)(x
x k x V α+=
dx dC D dx dC R a dx dN aR R N R N J -=-=-=-=2222221)(x
c D x x J t C ????=??-=??
6.2 Derive the equivalent of Eq.(6.13) for a BCC crystal structure and show that
the result is the same as for an FCC crystal structure .
Eq.(6.13):
6.3 Given a simple-cubic lattice with a vacancy initially at R=0. Assume that after
every time interval ζ the vacancy hops randomly to a NN site. Find the mean-square displacement
6.4 In a binary alloy A 1-x B x show that the weight fractions of the two components
are given by
and Where W A and W B are the corresponding atomic weights.
6.5 For the case of completely random bonding in an A1-xBx alloy, the
number of distinct atomic configurations is W=N!/N(A)!N(B)!, with N=N(A)+N(B), N(A)=(1-x)N, and N(B)=x N .
(a)Show that )]1ln()1(ln [ln )(x x x x Nk W k x S B B m ix --+-==? (Hint :Use Stirling′s approximation , N N N N -≈ln !ln , valid for N>>1.)
(b)Plot the term in the brackets in part (a) for 0 composition where mix S ? is a maximum. 6.6 Using the Gibbs phase rule, determine the number of degrees of freedom F available in the binary AB alloy system at each areas in the following Fig.. jump v jump v f a T fn a f T fn T D 22)(6)2/()(12)(==B A A A xW W x W x W +--=)1()1(B A B B xW W x W x W +--=)1()1 ( 6.7 For the solids such as Na, Mg, Al, Cu, Pt, V , Mo, W, Si, Ge, GaSb. NaCl, and SiO 2, calculate the entropy changes ΔS m using the T m , ΔH m ， ΔH c data given and Eq.(6.37). State which solids have the greatest changes in ΔS m and explain why this may be so. Eq.(6.37): 6.8 Derive the expressions for the numbers of bonds N(A-A), N(B-B), and N(A-B) given in Eq.(6.46). Show that the total number of bonds is equal to 8N and explain why the factor of 8 appears here. Eq.(6.46): , , 6.9 Using Eq. (6.42) ( , ), derive the following expression for the long-range order parameters, Describe the long-range order in the alloy when s = +1, 0, and -1. 7、Electrons in Solids :Electrical and Thermal Properties 7.1 Electrons are confined to a two-dimensional sheet with areal density N. If positive ion is placed on the sheet analyze the role played by the free-electrons in possibly screening the potential of the ion. 7.2 Show that the electronic density of states at E F according to the free-electron model is 3z/2E F per atom, 3N/4E F per spin, and 3n/2E F per unit volume. (z=valence, N=number of electrons, n=density of electrons). 7.3 For energies E and temperature T at which the Fermi-Dirac distribution f(E,T)<<1, show that f(E,T) reduce to the classical Maxwell-Boltzmann distribution exp[-β(E-μ)]. For Cu at T=300K, to what electron energies E-μ does this correspond? What fraction of the electrons in Cu at T=300K are m m m S T H ?=?N S A A N )1(2)(2-=-N S B B N )1(2)(2- =-N S B A N )1(4)(2+=-2)1(),(N s A N +=α2)1(),(N s A N -=β) ,(),(),(),(βαβαA N A N A N A N s --= exited to these, or higher, energies? 7.4 Calculate the mean free path and mobility of electrons in Cu at T=300K using the electrical conductivity and the free-electron theory. 7.5 Calculate the drift velocity , electric field of 100 v/m. Compare this with the Fermi velocity and explain the difference . 7.6 Compute the isothermal compressibility k=-(1/V)(?V/?P)T of a free-electron gas. 7.7 Show that in the tight-binding approximation [see Eq.(7.93)] <(E 0-E)2> = Z ∣t ∣2, where the average is taken over the band. Eq.(7.93): 7.8 Calculate the enhancement of the conductivity σ(E)/σ0 at T=300k according to the Poole-Frenkel effect [Eq.(7.128)] for electric field strengths E=106, 107, and 108 V /m in α-SiO 2 and in NaCl. Eq.(7.128): 7.9 Consider the high-field , ωc τ>>1 limit of Eq.(7.109). Show that σxx →0 and σxy =-ne/B=-σyx in this limit. The quantity σxy =1/R H B is known as the Hall conductivity. Chap 8、Optical properties of materials 8.1 Derive Beer ’s law in Eq.(8.4) starting from the assumption that the rate of attenuation of the intensity (dl/dz) a given distance z into a material is proportional to the intensity I(z) at that point. Eq.(8.4): ∑==+-Z n n A t A E E 0 000 )()1exp()(30∈ =πσσE e T k E B ()()z I z c kw I z I α-=??? ? ?-=exp 2exp 00 8.2 Show that in the high-frequency limit the expression for ?∈r(ω) reduces to the formula for the dielectric function of a plasma. 8.3 Derive the effective medium expressions in Eqs (8.41)-(8.43) Eq(8.41): Eq(8.42): Eq(8.43): 8.4 Find the index of refraction for the case where the polar angles of k are given by ((θ,ф)) and the polarization is defined by a rotation angle ψ around the direction of the k vector. 8.5 Given a nonparabolic conduction band described by the formula E(p)=[(E g /2)2+E g p 2/2m *]1/2. Assuming that n carriers per unit volume populate the band, derive an expression for d (3)xxxx . 8.6 (a) In the limit that c 2/λT>>1 show that Planck ’s radiation law, Eq.(8.61), becomes I bb (λ,T)→c 1/λ5exp(c 2/λT). This form of Planck ’s law is known as Wien ’s law. Eq.(8.61): (b) For λ=1μm, what is the range of temperatures for which Wien ’s law is valid? (c) The brightness temperature T b of an object as measured by a one-color pyrometer is defined by I bb (λ,T b )=ε(λ,T )I bb (λ,T ), where T is the true temperature. Using Wien ’s law, show that the true temperature of the object can be found T b and ε(λ,T ) using T=T b /[1+(λT b /c 2)ln ε]. (d):A one-color disappearing-filament pyrometer operating at λ=0.65μm measures T b =1100k for a Si sample whose spectral emissivity is (0.65μm, 1100k) ≈ 0.62. What is the true temperature T of the Si sample? rb ri rb ri i i rb r rb r f ∈+∈∈-∈=∈+∈∈-∈∑22121221122r r r r r r r r f ∈+∈∈-∈=∈+∈∈-∈02=∈+∈∈-∈∑r ri r ri i i f ] 1)/[exp(),(251 -=T c c T I bb λλλ Chap 9、Magnetic Properties of Materials 9.1 For n 3d electrons show that according to Hund′s rules : (a) J=(L-S)=n(4-n)/2 for n<5 (b) J=(L+S)=(n-4)(10-n)/2 for n>5. 9.2 Calculate the classical value m = iA for the magnetic moment of a current loop of area A carrying a current i=1 pA =10-12A for the case where the loop is a circle of radius 0.2nm. Express your answer for m in units of the Bohr magneton μB . 9.3 From the appropriate constitutive relations show that: (a) μ(SI)=μ0μ (cgs-emu) for the magnetic permeability. (b) χ(SI)=4πχ(cgs-emu) for the magnetic susceptibility 9.4 Derive Eq.(9.25) for the magnetic susceptibility χ(T)=M/H of free spins from the Brillouin function B J (x) in the limit x →0. Eq.(9.25): 9.5 Find the magnetization M of a classical free spin J in a magnetic field H from the J →∞ limit of the Brillouin function B J (x) given in Eq.(9.24). Show that the result is equivalent to that predicted using the classical Langevin function L(x)=cothx-1/x . Eq.(9.24): 9.6 The Heusler alloy Cu 2MnAl has the CsCl structure with Cu ions on one simple cubic sublattice and Mn and Al ions ordered alternately on the other simple cubic sublattice. If the Mn-Mn distance is 0.42nm, show that n B =gJ=4.1 using the saturation magnetization Ms = 0.726 x106 A/m. 9.7 For cubic ferromagnets such as Fe and Ni, show that : T C T k np T k J J ng H M B B B B ==+==33)1(2 20220μμμμχJ x J J x J J J x B J 2coth 212)12(coth 212)(-++= (a)When K 1>0, as for BCC Fe, the anisotropy energy E a (cubic) given in Eq.(9.47) is minimized when M points along any of the six <100> directions. (b) When K 1<0, as for FCC Ni, the anisotropy energy E a (cubic) is minimized when M points along any of the eight <111> directions . Eq.(9.47): 9.8 Show that M sat =0.51×106A/m for Fe 3O 4 is consistant with 8 Fe 2+ ions per cubic unit cell with m=4.1μB per ion. The lattice constant is a=0.839nm . 9.9 In the calculation of the Pauli paramagnetic susceptibility χp ≈ μ0μB 2ρ(E F ) .[Hint: see Eq.(9.58)]. Eq.(9.58): 9.10 Show that the Pauli paramagnetic susceptibility χp can be expressed in a Curie law form as χ=C/T F with the Curie constant C=3nμ0μB 2/2k B and the Fermi temperature T F =E F /k B replacing the true temperature T. Show that χp /χcurie ≈10-3 for T ≈100K. Chap 10、Mechanical Properties of Materials 10.1 Consider a single crystal with a cubic crystal structure and also with the external shape of a cube. (a)If this crystal is exposed to a uniform external hydrostatic pressure P, show that the fractional change in volume is given in terms of the strain components εi by △V/V 0=3ε where ε1=ε2=ε3=ε (b)From the stress-strain relationships expressed by σi =∑j C ij εj , show that σ1=σ2=σ3=σ=(C 11+2C 12)ε (c)show that the bulk modulus is given by B=(C 11+2C 12)/3. (Hint: Note that in the case of hydrostatic pressure σ=-P) ? ??++++=23222122123232222211)()(αααααααααK K cubic E a H E E H n E H n M F B F B F B B )(20200ρμμμμμμμ≈=≈ 10.2 Consider the (100),(110),and (111) planes of FCC Cu as possible slip planes. (a) Calculate the d spacings for these three planes. (b) Calculate the area densities of Cu atoms in these planes. Which planes are likely to be the preferred slip planes in FCC Cu? Explain your reasoning. (c) Show in a sketch the three <101> directions in a (111) plane and calculate the linear density of Cu atoms in these directions. Are there any other directions in a (111) plane that have greater linear densities of Cu atoms? 10.3 Consider a cylindrical single crystal that is subjected to a tensile stress σ applied along its axis of symmetry. (a)A slip plane in the crystal has a normal that make an angle ф with respect to the axis of the cylinder (i.e., to the direction of the applied stress). Show that the tensile stress acting on this plane is σcos2ф. (b)Show that the resulting shear stress τ(θ,ф) acting in a direction in this plane which makes an angle θwith respect to the cylinder axis given by τ(θ,ф)= σcosфcosθ. (c)Explain why the (0001) plane in a hexagonal crystal is not an active slip plane when stress is applied along the c axis of the crystal. 第二章热力学第一定律习题 一、选择题 1. 一定量的理想气体从同一始态出发，分别经(1) 等温压缩，(2) 绝热压缩到具有相同压力的终态，以H1，H2分别表示两个终态的焓值，则有：( ) (A) H1> H2(B) H1= H2 (C) H1< H2(D) 无法比较 2. 下列的过程可应用公式ΔH=Q进行计算的是：( ) (A) 不做非体积功，终态压力相同但中间压力有变化的过程 (B) 不做非体积功，一直保持体积不变的过程 (C) 273.15 K，pθ下液态水结成冰的过程 (D) 恒容下加热实际气体 3. 非理想气体进行绝热自由膨胀时,下述答案中哪一个错误?（） (A) Q=0 (B) W=0 (C) ΔU=0 (D) ΔH=0 4. 已知：Zn(s)+(1/2)O2??→ZnO Δr H m=351.5 kJ·mol-1 Hg(l)+(1/2)O2??→HgO Δr H m= 90.8 kJ·mol-1 因此Zn+HgO??→ZnO+Hg 的Δr H m是：( ) (A) 442.2 kJ·mol-1(B) 260.7 kJ·mol-1 (C) -62.3 kJ·mol-1(D) -442.2 kJ·mol-1 5. 在一个密闭绝热的房间里放置一台电冰箱,将冰箱门打开,并接通电源使其工作,过一段时间之后,室内的平均气温将如何变化? ( ) (A) 升高(B) 降低 (C) 不变(D) 不一定 6. 对于理想气体的热力学能有下述四种理解： (1) 状态一定，热力学能也一定 (2) 对应于某一状态的热力学能是可以直接测定的 (3) 对应于某一状态，热力学能只有一个数值，不可能有两个或两个以上的数值 (4) 状态改变时，热力学能一定跟着改变 其中正确的是：( ) (A) (1),(2) (B) (3),(4) (C) (2),(4) (D) (1),(3) 7. 按下列路线循环一周，哪种情况是系统对环境做功：( ) 8. 在一定T，p下,汽化焓Δvap H,熔化焓Δfus H和升华焓Δsub H的关系为：( ) (A) Δsub H＞Δvap H(B) Δsub H＞Δfus H (C) Δsub H=Δvap H+Δfus H(D) Δvap H＞Δsub H 上述各式中,哪一个错误? 物理化学期末复习 一、单项选择题 1. 涉及焓的下列说法中正确的是( ) (A) 单质的焓值均等于零 (B) 在等温过程中焓变为零 (C) 在绝热可逆过程中焓变为零 (D) 化学反应中系统的焓变不一定大于内能变化 2. 下列三种胶体分散系统中，热力不稳定的系统是：( ) A.大分子溶胶 B.胶体电解质 C.溶胶 3. 热力学第一定律ΔU=Q+W 只适用于( ) (A) 单纯状态变化 (B) 相变化 (C) 化学变化 (D) 封闭物系的任何变化 4. 第一类永动机不能制造成功的原因是( ) (A) 能量不能创造也不能消灭 (B) 实际过程中功的损失无法避免 (C) 能量传递的形式只有热和功 (D) 热不能全部转换成功 5. 如图，在绝热盛水容器中，浸入电阻丝，通电一段时间，通电后水及电阻丝的温度均略有升高，今以电阻丝为体系有（） (A) W =0，Q <0，U <0 (B). W＞0，Q <0，U >0 (C) W <0，Q <0，U >0 (D). W <0，Q =0，U >0 6. 对于化学平衡, 以下说法中不正确的是（） (A) 化学平衡态就是化学反应的限度 (B) 化学平衡时系统的热力学性质不随时间变化 (C) 化学平衡时各物质的化学势相等 (D) 任何化学反应都有化学平衡态 7. 封闭系统内的状态变化：（） A 如果系统的?S sys>0，则该变化过程自发 B 变化过程只要对环境放热，则该变化过程自发 C 仅从系统的?S sys，变化过程是否自发无法判断 8. 固态的NH4HS放入一抽空的容器中，并达到化学平衡，其组分数、独立组分数、相数及自由度分别是（） A. 1，1，1，2 B. 1，1，3，0 C. 3，1，2，1 D. 3，2，2，2 9. 在定压下，NaCl晶体，蔗糖晶体，与它们的饱和混合水溶液平衡共存时，独立组分数C f'：（） 和条件自由度 f'=1 B C=3，f'=2 A C=3， f'=2 D C=4，f'=3 C C=4， 10. 正常沸点时，液体蒸发为气体的过程中（） (A) ΔS=0 (B) ΔG=0 (C) ΔH=0 (D) ΔU=0 11. 如图，将CuSO4水溶液置于绝热箱中，插入两个铜电极，以蓄电池为电源进行电解，可以看作封闭体系的是（）。 A. 绝热箱中所有物质 B. 两个铜电极 C. 蓄电池和铜电极 D. CuSO4水溶液 12. 下面的说法符合热力学第一定律的是（） (A) 在一完全绝热且边界为刚性的密闭容器中发生化学反应时,其内能一定变化 (B) 在无功过程中, 内能变化等于过程热, 这表明内能增量不一定与热力学过程无关 (C) 封闭系统在指定的两个平衡态之间经历绝热变化时, 系统所做的功与途径无关 (D) 气体在绝热膨胀或绝热压缩过程中, 其内能的变化值与过程完成的方式无关 13. 对于理想的水平液面，其值为零的表面物理量是（） (A) 表面能 (B) 比表面吉布斯函数 (C) 表面张力 (D) 附加压力 14. 实验测得浓度为0.200mol·dm-3的HAc溶液的电导率为0.07138S·m-1，该溶液的摩尔电导率Λm(HAc)为（） A. 0.3569S·m2·mol-1 B. 0.0003569S·m2·mol-1 C. 356.9S·m2·mol-1 D. 0.01428S·m2·mol-1 15. 某化学反应其反应物消耗7/8所需的时间是它消耗掉3/4所需的时间的1.5倍，则反应的级数为（） A. 零级反应 B. 一级反应 C. 二级反应 D. 三级反应 第八章 电化学 选择题 1．离子独立运动定律适用于 (A) 强电解质溶液 (B) 弱电解质溶液 (C) 无限稀电解质溶液 (D) 理想稀溶液 答案：C 3. 在电导测量实验中, 应该采用的电源是 (A) 直流电源 (B) 交流电源 (C) 直流电源或交流电源 (D) 测固体电导用直流电源, 测溶液电导用交流电源 答案：D 4. CaCl 2摩尔电导率与其离子的摩尔电导率的关系是 (A))()()(22-∞+∞∞Λ+Λ=ΛCl Ca CaCl m m m (B))(2)()(22-∞ + ∞∞Λ+Λ=ΛCl Ca CaCl m m m (C))()(2 1)(22-∞+∞∞Λ+Λ=ΛCl Ca CaCl m m m (D))}()({2 1)(22-∞+∞∞Λ+Λ=ΛCl Ca CaCl m m m 答案：B 5.电池Cu ∣Cu +‖Cu 2+,Cu +∣Pt 和Cu ∣Cu 2+‖Cu +,Cu 2+∣Pt 的反应均可简写作Cu+Cu 2+=2Cu +此电池的 (A) θm r G ?、θE 相同 (B)θm r G ?相同、θE 不同 (C)θm r G ?不同、θE 相同 (D)θm r G ?、θ E 均不同 答案：B 6. 恒温、恒压下可逆电池放电过程 (A) ΔH=Q (B)ΔH 期末复习《物理化学》学习辅导材料之一 热力学 一、判断题： 1、在定温定压下，CO2由饱和液体转变为饱和蒸气，因温度不变， CO2的热力学能和焓也 不变。 ( ) 2、25℃时H2(g)的标准摩尔燃烧焓等于25℃时H2O(g)的标准摩尔生成焓。（） 3、稳定态单质的Δf H mΘ(800K)=0 。 ( ) 4、d U=nC v,m d T公式对一定量的理想气体的任何pVT过程都适用。 ( ) 5、系统处于热力学平衡态时，其所有的宏观性质都不随时间而变。（） 6、若系统的所有宏观性质均不随时间而变，则该系统一定处于平衡态。（） 7、隔离系统的热力学能是守恒的。（） 8、隔离系统的熵是守恒的。（） 9、一定量理想气体的熵只是温度的函数。（） 10、绝热过程都是定熵过程。（） 11、一个系统从始态到终态，只有进行可逆过程才有熵变。（） 12、系统从同一始态出发，经绝热不可逆过程到达的终态，若经绝热可逆过程，则一定达 不到此终态。（） 13、热力学第二定律的克劳修斯说法是：热从低温物体传到高温物体是不可能的。（） 14、系统经历一个不可逆循环过程，其熵变> 0。（） 15、系统由状态1经定温、定压过程变化到状态2，非体积功W’<0，且有W G和G<0， 则此状态变化一定能发生。（） 16、绝热不可逆膨胀过程中S >0，则其相反的过程即绝热不可逆压缩过程中S <0。（） 17、临界温度是气体加压液化所允许的最高温度。 ( ) 18、可逆的化学反应就是可逆过程。 ( ) 19、Q和W不是体系的性质，与过程有关，所以Q + W也由过程决定。 ( ) 20、焓的定义式H = U + pV是在定压条件下推导出来的，所以只有定压过程才有焓变。( ) 21、焓的增加量?H等于该过程中体系从环境吸收的热量。 ( ) 22、一个绝热过程Q = 0，但体系的?T不一定为零。 ( ) 23、对于一定量的理想气体，温度一定，热力学能和焓也随之确定。 ( ) 24、某理想气体从始态经定温和定容两过程达终态，这两过程的Q、W、?U及?H是相等的。 ( ) 25、任何物质的熵值是不可能为负值和零的。 ( ) 26、功可以全部转化为热，但热不能全部转化为功。 ( ) 27、不可逆过程的熵变是不可求的。 ( ) 28、某一过程的热效应与温度相除，可以得到该过程的熵变。 ( ) 29、在孤立体系中，一自发过程由A→B，但体系永远回不到原来状态。 ( ) 30、绝热过程Q = 0，即，所以d S = 0。 ( ) OO六一二og 学年第一学期期末考试 物理化学试题A卷 注意：学号、姓名和所在年级班级不写、不写全或写在密封线外者，试卷作废—*.计算题。(本大题6分) 将某电导池盛以0.02 mol dm3 KC l溶液(25C时其电导率为0.277 S m1), 在25C 时测得其电阻为82.4 Q，再换用0.005 mol dm 3K2SO溶液，测得其电阻为326.0 Q。求： (1) 电导池常数K(l/A)； (2) KSO溶液的电导率； (3) KSO溶液的摩尔电导率 二. 问答题。请回答下列各题。(本大题4分) 在进行重量分析实验时，为了尽可能使沉淀完全，通常加入大量电解质 (非沉淀剂)，或将溶胶适当加热，为什么？试从胶体化学观点加以解释。 三. 计算题。请计算下列各题。(本大题10分) 均相反应2A+B3Y+Z在一定温度体积下进行，测得动力学数据如下: 其中C A,0及C B,0分别表示A及B的初始浓度；A,0表示A的初始消耗速率，即，假定反应速率方程的形式为 (1) 确定分级数，的值和总反应级数； (2) 计算反应的活化能。 四. 计算题。请计算下列各题。(本大题6分) CH 4气相热分解反应2CHGR +H2的反应机理及各元反应的活化能如下: 已知该总反应的动力学方程式为: 试求总反应的表观活化能。 五. 计算题。请计算下列各题。 (本大题8分) 下列电池的电动势在 25C 时为1.448 V : Pt | H 2 ( p ) | HCl ( b=0.1 mol - kg -1, =0.796 ) |Cl < p ) | Pt (1) 写出电极反应和电池反应； (2) 计算氯电极的标准电极电势 E (Cl |Cl 2 |Pt )。 六. 推导题。(本大题6分) 气相反应2A(g) Y(g), 是二级反应，反应开始时只有A ,压力为p”, 试推导反应系统的总压力p 与时间t 的函数关系式。 七. 选择题。在题后括号内，填上正确答案代号。(本大题共 22小题，总计60分) 1、 (3分)在等温等压下影响物质的表面吉布斯函数的因素：( ) (1) 是表面积A; (2)是表面张力 ； (3) 是表面积A 和表面张力 ；(4)没有确定的函数关 系。 2、 (3分)弯曲液面的饱和蒸气压总大于同温度下平液面的蒸气压。是不是 ? 3、 (2分)微小颗粒物质的熔点 与同组成大块物质的熔点 的关系是：( ) (1) ; (2) = ; (3) ; (4)不能确定。 4、 (4分)朗缪尔等温吸附理论的基本假设为： (2) CH CH 3- +H- E I =423 kJ -mol CH + CH4GH +H- 日=201 kJ -mol -+ CH 4 CH 3- +H E 3=29 kJ -mol -+ CH 3- CH 4 E -i =0 kJ -mol (D 第二章热力学第二定律练习题 一、判断题（说法正确否）： 1．自然界发生的过程一定是不可逆过程。 2．不可逆过程一定是自发过程。 3．熵增加的过程一定是自发过程。 4．绝热可逆过程的?S=0 ，绝热不可逆膨胀过程的?S > 0，绝热不可逆压缩过程的?S<0 。5．为了计算绝热不可逆过程的熵变，可以在始末态之间设计一条绝热可逆途径来计算。 6．由于系统经循环过程后回到始态，?S = 0 ，所以一定是一个可逆循环过程。 7．平衡态熵最大。 8．在任意一可逆过程中?S = 0 ，不可逆过程中?S > 0。 9．理想气体经等温膨胀后，由于?U = 0 ，所以吸的热全部转化为功，这与热力学第二定 律矛盾吗? 10．自发过程的熵变?S> 0 。 H S 11．相变过程的熵变可由T 计算。 12．当系统向环境传热时(Q< 0) ，系统的熵一定减少。 13．一切物质蒸发时，摩尔熵都增大。 H S 14．冰在0℃，p T 15．自发过程的方向就是系统混乱度增加的方向。 16．吉布斯函数减小的过程一定是自发过程。 >0，所以该过程为自发过程。 17．在等温、等压下，吉布斯函数变化大于零的化学变化都不能进行。 18．系统由V1 膨胀到V2，其中经过可逆途径时做的功最多。 19．过冷水结冰的过程是在恒温、恒压、不做其他功的条件下进行的，由基本方程可得 ?G = 0 。 20．理想气体等温自由膨胀时，对环境没有做功，所以- pdV = 0，此过程温度不变，?U = 0，代入热力学基本方程dU = TdS - pdV，因而可得dS = 0，为恒熵过程。 21．是非题： ⑴“某体系处于不同的状态，可以具有相同的熵值”，此话对否？ ⑵“体系状态变化了，所有的状态函数都要变化”，此话对否？ ⑶绝热可逆线与绝热不可逆线能否有两个交点？ ⑷自然界可否存在温度降低，熵值增加的过程？举一例。 ⑸1mol 理想气体进行绝热自由膨胀，体积由V1 变到V2，能否用公式： 计算该过程的熵变？ V V 2 1 S R ln 22．在100℃、p 1mol 水与100℃的大热源接触，使其向真空容器中蒸发成100℃、p ?S、?S(环)。 V V 2 S R ln 23． 1 的适用条件是什么？ 24．指出下列各过程中，物系的?U、?H、?S、?A、?G 中何者为零？ ⑴理想气体自由膨胀过程；⑵实际气体节流膨胀过程； ⑶理想气体由( p1, T1)状态绝热可逆变化到(p2, T2)状态； ⑷H2 和Cl2 在刚性绝热的容器中反应生成HCl； ⑸0℃、p ⑹理想气体卡诺循环。 25．a mol A 与b mol B 的理想气体，分别处于(T, V,p A )与(T, V, p B)的状态，等温等容混合为 (T, V, p)状态，那么?U、?H、?S、? A、?G 何者大于零，小于零，等于零？ 26．一个刚性密闭绝热箱中，装有H2 与Cl2 混合气体，温度为298K，今用光引发，使其 浙江大学远程教育学院 《物理化学》课程作业（必做） 姓名： 邱海潇 学 号： 712124222021 年级： 2012秋 学习中心： 台州电大 ————————————————————————————— 第一章 热力学第一定律 一、填空题 1. △U=Q+W 适用于宏观上静止且无外力场存在的封闭系统。 2. △H=Q P 的适用条件是封闭系统在非体积功为0且等压。 3. 系统的性质分为广度性质和_强度性质___。 4. 水（101325Pa ，273.15K ）在等温等压下凝结成冰（101325Pa ，273.15K ）过程的W 小于零（填“小于”、“大于”或“等于” ）。 二、简答题 1. 什么是系统？什么是环境？ 答：将一部分物质从其他部分中划分出来，作为研究的对象，这一部分物质就称为系统；系统之外与系统密切相关的部分称为环境。 2. 什么是热力学第一定律？ 答：将能量守恒与转化定律应用于宏观的热力学系统即为热力学第一定律。 三、计算题 1. 1 mol 单原子理想气体在298K 时，分别按下列三种方式从15.00dm 3 膨胀到40.00 dm 3 ： （1）自由膨胀； 解：（1）自由膨胀过程，0)(0)(1212e ＝＝＝V V V V p W -?-- 因为理想气体的热力学能和焓都只是温度的函数，而理想气体自由膨胀过程温度不变，所以： ΔU =ΔH =f (T )＝0 0=-?=W U Q （2）等温可逆膨胀 解：因为理想气体的热力学能和焓都只是温度的函数，所以等温过程 ΔU=ΔH=0 W=-nRTln(v2/v1)=-1x8.314x298ln(40/15)=-2430J Q=-w=2430J （3）在恒定外压为终态压力下等温膨胀。 分别求上述三种过程的Q、W、ΔU和ΔH。 ΔU=ΔH=0 P=nRT/V=(1×8.314×298)/(40/1000)=61.94KPa W=-61.94 × (40-15) =-1548.5J Q=-w=1548.5J 2.已知298.2K时，NaCl(s)、H2SO4(l)、Na2SO4 (s)和HCl(g)的标准摩尔生成焓分别为-411、 -811.3、-1383和-92.3 kJ·mol-1，求下列反应 2NaCl(s) + H2SO4(l) = Na2SO4(s) + 2HCl(g) 在298.2K时的△r H m?。 解：2NaCl(s) + H2SO4(l) = Na2SO4(s) + 2HCl(g) △r H m?=（∑H）产物-（∑H）反应物=（-1383-92.3*2）-（-411*2-811.3）=65.7KJ/mol 第二章热力学第二定律 一、单选题 1.反应 NH4Cl (s) = NH3(g) + HCl (g)的△r S m? C 。 A．大于零 B．小于零 C．等于零 D．不确定 二、填空题 1.热力学第二定律主要是解决了过程方向限度问题。 2.水和乙醇混合过程的ΔS大于零（填“小于”、“大于”或“等于”）。 3.理想气体的卡诺循环由等温可逆膨胀、绝热可逆膨胀、等温可逆压缩和绝热可逆压缩所 组成。 4.吉布斯能判据的适用条件是封闭系统等温等压和非体积功为零。 5.合成氨反应的ΔS小于零（填“小于”、“大于”或“等于”）。 三、简答题 1.什么是热力学第二定律？ 答：热量由低温物体传给高温物体而不引起其他变化，是不可能的。 2015物理化学复习题 下册 选择题： 1.对于一个一级反应，如其半衰期t1/2在0.01s以下，即为快速反应，此时它的速率常数 k值在：（ A ） A. 69.32s-1以上； B. 6.932s-1以上； C. 0.06932s-1以上； D. 6.932s-1以下 2. 反应A→产物为一级反应，2B→产物为二级反应，t1/2(A)和t1/2(B)分别表示两反应的半衰期，设A和B的初始浓度相等，当反应分别进行的时间为t=2t1/2(A)和t=2t1/2(B)时，A、B物质的浓度c A、c B大小关系为： ( C ) A.c A﹥c B; B. c A=c B； C. c A﹤c B; D.两者无一定关系 3. 两个活化能不相同的反应，如E2﹥E1，且都在相同的升温区间内升温，则( A ) A.dlnk2/dT﹥dlnk1/dT; B. dlnk1/dT﹥dlnk2/dT; C. dlnk1/dT=dlnk2/dT; D. dk2/dT﹥dk1/dT 4. 电池在下面三种情况下放电：（1）电流趋于零；（2）有一定大小的工作电流；（3）短路。 则电池的电动势： A. 相同；B.不相同（ A ） 电池的端电压： C. 相同；D.不相同（ D ） 5. 半径为r，表面张力为σ，则肥皂泡内、外压力差为（ C ） A. △p= 0； B. △p=2σ/r; C. △p=4σ/r; D. 无法确定 6. 在相同温度下，同一液体被分散成具有不同曲率半径的物系时，将具有不同的饱和蒸汽压，以p平、p凹、p凸分别表示平面、凹面和凸面液体上的饱和蒸汽压，则三者之间的关系是 （ C ） A. p 平﹥p凹﹥p凸; B. p凹﹥p平﹥p凸;C. p凸﹥p平﹥p凹;D. p凸﹥p凹﹥p平 第二章 热力学第一定律 五．习题解析 1．（1）一个系统的热力学能增加了100 kJ ，从环境吸收了40 kJ 的热，计算系统与环境的功的交换量。 （2）如果该系统在膨胀过程中对环境做了20 kJ 的功，同时吸收了20 kJ 的热，计算系统的热力学能变化值。 解：（1）根据热力学第一定律的数学表达式U Q W ?=+ 100 k J 40 k J 6 W U Q =?-=-= 即系统从环境得到了60 kJ 的功。 （2）根据热力学第一定律的数学表达式U Q W ?=+ 20 k J 20 k J U Q W ?=+=-= 系统吸收的热等于对环境做的功，保持系统本身的热力学能不变。 2．在300 K 时，有10 mol 理想气体，始态的压力为1 000 kPa 。计算在等温下，下列三个过程所做的膨胀功。 （1）在100 kPa 压力下体积胀大1 dm 3 ； （2）在100 kPa 压力下，气体膨胀到终态压力也等于100 kPa ； （3）等温可逆膨胀到气体的压力等于100 kPa 。 解：（1）这是等外压膨胀 33e 100 kPa 10m 100 J W p V -=-?=-?=- （2）这也是等外压膨胀，只是始终态的体积不知道，要通过理想气体的状态方程得到。 2e 212 2 11()1n R T n R T p W p V V p n R T p p p ????=--=--=- ? ? ?? ?? 100108.3143001 J 22.45 kJ 1000 ?? ??=???-=- ???? ?? ? （3）对于理想气体的等温可逆膨胀 122 1 ln ln V p W nRT nRT V p == 100(108.314300) J ln 57.43 kJ 1000 =???=- 3．在373 K 的等温条件下，1 mol 理想气体从始态体积25 dm 3，分别按下列 物理化学第二章热力学第二定律练习题及答案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN 第二章 热力学第二定律练习题 一、判断题（说法正确否）： 1．自然界发生的过程一定是不可逆过程。 2．不可逆过程一定是自发过程。 3．熵增加的过程一定是自发过程。 4．绝热可逆过程的?S = 0，绝热不可逆膨胀过程的?S > 0，绝热不可逆压缩过程的?S < 0。 5．为了计算绝热不可逆过程的熵变，可以在始末态之间设计一条绝热可逆途径来计算。 6．由于系统经循环过程后回到始态，?S = 0，所以一定是一个可逆循环过程。 7．平衡态熵最大。 8．在任意一可逆过程中?S = 0，不可逆过程中?S > 0。 9．理想气体经等温膨胀后，由于?U = 0，所以吸的热全部转化为功，这与热力学第二定律矛盾吗 10．自发过程的熵变?S > 0。 11．相变过程的熵变可由 T H S ?= ?计算。 12．当系统向环境传热时(Q < 0)，系统的熵一定减少。 13．一切物质蒸发时，摩尔熵都增大。 14．冰在0℃，p 下转变为液态水，其熵变 T H S ?= ?>0，所以该过程为自发过程。 15．自发过程的方向就是系统混乱度增加的方向。 16．吉布斯函数减小的过程一定是自发过程。 17．在等温、等压下，吉布斯函数变化大于零的化学变化都不能进行。 18．系统由V 1膨胀到V 2，其中经过可逆途径时做的功最多。 19．过冷水结冰的过程是在恒温、恒压、不做其他功的条件下进行的，由基本方程可得?G = 0。 20．理想气体等温自由膨胀时，对环境没有做功，所以 -p d V = 0，此过程温度不变，?U = 0，代入热力学基本方程d U = T d S - p d V ，因而可得d S = 0，为恒熵过程。 21．是非题： ⑴“某体系处于不同的状态，可以具有相同的熵值”，此话对否？ ⑵“体系状态变化了，所有的状态函数都要变化”，此话对否？ ⑶ 绝热可逆线与绝热不可逆线能否有两个交点？ ⑷ 自然界可否存在温度降低，熵值增加的过程？举一例。 ⑸ 1mol 理想气体进行绝热自由膨胀，体积由V 1变到V 2，能否用公式： ???? ??=?12 ln V V R S 计算该过程的熵变？ 22．在100℃、p 时，1mol 水与100℃的大热源接触，使其向真空容器中蒸发成 100℃、p 的水蒸气，试计算此过程的?S 、?S (环)。 23． ? ??? ??=?12ln V V R S 的适用条件是什么？ 24．指出下列各过程中，物系的?U 、?H 、?S 、?A 、?G 中何者为零？ 第二章热力学第一定律 1mol理想气体在恒定压力下温度升高1℃，求过程中系统与环境交换的功。解：理想气体n = 1mol 对于理想气体恒压过程,应用式（2.2.3） W =－p ambΔV =－p(V2-V1) =－(nRT2-nRT1) =－ 1mol水蒸气(H2O,g)在100℃,下全部凝结成液态水。求过程的功。假设：相对于水蒸气的体积，液态水的体积可以忽略不计。 解: n = 1mol 恒温恒压相变过程,水蒸气可看作理想气体, 应用式（2.2.3） W =－p ambΔV =－p(V l-V g ) ≈ pVg = nRT = 在25℃及恒定压力下，电解1mol水(H2O,l)，求过程的体积功。 H2O(l) ＝ H2(g) + 1/2O2(g)解: n = 1mol 恒温恒压化学变化过程, 应用式（2.2.3） W=－p ambΔV =－(p2V2-p1V1)≈－p2V2 =－n2RT=－ 系统由相同的始态经过不同途径达到相同的末态。若途径a的Q a=,Wa=－；而途径b的Q b=－。求W b. 解: 热力学能变只与始末态有关,与具体途径无关,故ΔU a= ΔU b 由热力学第一定律可得Qa + Wa = Q b + W b ∴ W b = Q a + W a－Q b = － 始态为25℃，200 kPa的5 mol某理想气体，经途径a，b两不同途径到达相同的末态。途经a先经绝热膨胀到 -28.47℃，100 kPa，步骤的功；再恒容加热到压力200 kPa的末态，步骤的热。途径b为恒压加热过程。求途径b的及。 解：先确定系统的始、末 态 311106190200000 1529831485m ...P nRT V =××== 3210160100000 58 24431485m ...P nRT V V =××== = kJ .kJ )..(Q W U Δa a 85194225575=+=+=－ 对于途径b ，其功为 kJ .J ..V Δp W b 932706190101602000001－）－（－－=== 根据热力学第一定律 4mol 某理想气体，温度升高20℃, 求ΔH－ΔU 的值。 解：根据焓的定义 Chap 11、Semiconductors 11.1 (a) For a semiconductor, show that np product obtained from Eq.(11.27) is proportional to exp(-βE g ) and thus is independent of the position of the chemical potential μ in the bandgap. Eq.(11.27): (b) The law of mass action in semiconductors for reaction creating pairs of electrons and holes [e.g., Eq.(11.28)] has the form n(T)P(T)∝exp(-βE g ). Explain the significance of this law. (Hint: The law of mass action is described in Section 4.6) Eq.(11.28): (c) Evaluate the np product at T=300K for Si with E g =1.11ev and m eds ﹡=1.05m and m hds ﹡=0.58m. 11.2 Using Eq.(11.30) and m eds ﹡=1.05m and m hds ﹡=0.58m for Si, calculate the change in the position of the chemical potential μ in the energy gap of intrinsic Si between T=0 and 300K. Eq.(11.30): 11.3 Calculate the values of N c and N v as defined in Eq.(11.27) for Si at T=300K. The appropriate of density-of-states effective masses for Si are m eds ﹡=1.05m and m hds ﹡=0.58m. 11.4 Consider a semiconductor with a bulk energy gap E g =1.5ev and g E v c i i e T N T N T p T n β-=)()()()()()(2/32)()2(2)()(μβμβπ----*===c c E c E B eds i e T N e T k T n T n m )()(2/32)()2(2)()(v v E v E B h ds i e T N e T k T p T p m ----*===μβμβπ ** +=eds hds B g m m T k E T ln 432)(μ 第七章 电化学 7.1 用铂电极电解CuCl 2溶液。通过的电流为20A ，经过15min 后，问：（1）在阴极上能析出多少质量的Cu?（2）在的27℃，100kPa 下阳极上能析出多少体积的的Cl 2（g ）？ 解：电极反应为：阴极：Cu 2+ + 2e - → Cu 阳极： 2Cl - －2e - → Cl 2（g ） 则：z= 2 根据：Q = nzF =It ()22015 Cu 9.32610mol 296500 It n zF -?= ==?? 因此：m （Cu ）=n （Cu ）× M （Cu ）= 9.326×10-2×63.546 =5.927g 又因为：n （Cu ）= n （Cl 2） pV （Cl 2）= n （Cl 2）RT 因此：3 223 Cl 0.093268.314300Cl 2.326dm 10010 n RT V p ??===?（）（） 7.2 用Pb （s ）电极电解PbNO 3溶液。已知溶液浓度为1g 水中含有PbNO 3 1.66×10-2g 。通电一定时间后，测得与电解池串联的银库仑计中有0.1658g 的银沉积。阳极区的溶液质量为62.50g ，其中含有PbNO 31.151g ，计算Pb 2+的迁移数。 解法1：解该类问题主要依据电极区的物料守恒（溶液是电中性的）。显然阳极区溶液中Pb 2+的总量的改变如下： n 电解后(12Pb 2+)= n 电解前(12Pb 2+)+ n 电解(12Pb 2+)- n 迁移(1 2Pb 2+) 则：n 迁移(12Pb 2+)= n 电解前(12Pb 2+)+ n 电解(12Pb 2+)- n 电解后(1 2 Pb 2+) n 电解(12 Pb 2+)= n 电解(Ag ) = ()()3Ag 0.1658 1.53710mol Ag 107.9 m M -==? 2 23162.501.1511.6610(Pb ) 6.15010mol 1 2331.22 n -+--??==??解前（）电 2311.151(Pb ) 6.95010mol 1 2331.22 n +-==??解后电 n 迁移(1 2 Pb 2+)=6.150×10-3+1.537×10-3-6.950×10-3=7.358×10-4mol () 242321Pb 7.358102Pb 0.4791 1.53710 (Pb )2 n t n + -+ -+?==?移解（）=迁电 第二章练习题 一、填空题 1、根据体系和环境之间能量和物质的交换情况，可将体系分成、、 。 2、强度性质表现体系的特征，与物质的数量无关。容量性质表现 体系的特征，与物质的数量有关，具有性。 3、热力学平衡状态同时达到四种平衡，分别是、、 、。 4、体系状态发生变化的称为过程。常见的过程有、 、、、。 5、从统计热力学观点看，功的微观本质是，热的微观本质是 。 6、气体各真空膨胀膨胀功W= 0 7、在绝热钢瓶中化学反应△U= 0 8、焓的定义式为。 二、判断题（说法对否）： 1、当体系的状态一定时，所有的状态函数都有一定的数值。（√） 2、当体系的状态发生变化时，所有的状态函数的数值也随之发生变化。（χ）3．因= ΔH， = ΔU，所以与都是状态函数。（χ） 4、封闭系统在压力恒定的过程中吸收的热等于该系统的焓。（χ） 错。只有封闭系统不做非膨胀功等压过程ΔH=Q P 5、状态给定后，状态函数就有定值；状态函数确定后，状态也就确定了。（√） 6、热力学过程中W的值应由具体过程决定( √ ) 7、1mol理想气体从同一始态经过不同的循环途径后回到初始状态，其热力学能 不变。( √ ) 三、单选题 1、体系的下列各组物理量中都是状态函数的是（ C ） A 、T、P、V、Q B 、m、W、P、H C、T、P、V、n、 D、T、P、U、W 2、对于内能是体系的单值函数概念，错误理解是（ C ） A体系处于一定的状态，具有一定的内能 B对应于某一状态，内能只能有一数值不能有两个以上的数值 C状态发生变化，内能也一定跟着变化 D对应于一个内能值，可以有多个状态 3下列叙述中不具有状态函数特征的是（D ） A体系状态确定后，状态函数的值也确定 B体系变化时，状态函数的改变值只由体系的始终态决定 C经循环过程，状态函数的值不变 D状态函数均有加和性 4、下列叙述中正确的是（ A ） A物体温度越高，说明其内能越大B物体温度越高，说明其所含热量越多C凡体系温度升高，就肯定是它吸收了热 D凡体系温度不变，说明它既不吸热也不放热 5、下列哪一种说法错误（ D ） A焓是定义的一种具有能量量纲的热力学量 B只有在某些特定条件下，焓变△H才与体系吸热相等 C焓是状态函数 D焓是体系能与环境能进行热交换的能量 一 化学热力学基础 1-1 判断题 1、可逆的化学反应就是可逆过程。（×） 2、Q 和W 不是体系的性质，与过程有关，所以Q+W 也由过程决定。（×） 3、焓的定义式H=U+pV 是在定压条件下推导出来的，所以只有定压过程才有焓变。（×） 4、焓的增加量ΔH 等于该过程中体系从环境吸收的热量。（×） 5、一个绝热过程Q=0，但体系的ΔT 不一定为零。（√） 6、对于一个定量的理想气体，温度一定，热力学能和焓也随之确定。（√） 7、某理想气体从始态经定温和定容两个过程达终态，这两个过程Q 、W 、ΔU 及ΔH 是相等的。（×） 8、任何物质的熵值是不可能为负值或零的。（×） 9、功可以全部转化为热，但热不能全部转化为功。（×） 10、不可逆过程的熵变是不可求的。（×） 11、任意过程中的热效应与温度相除，可以得到该过程的熵变。（×） 12、在孤立体系中，一自发过程由A B,但体系永远回不到原来状态。（√） 13、绝热过程Q=0，而T Q dS δ= ,所以dS=0。（×） 14、可以用一过程的熵变与热温商的大小关系判断其自发性。（√） 15、绝热过程Q=0，而ΔH=Q ，因此ΔH=0。（×） 16、按克劳修斯不等式，热是不可能从低温热源传给高温热源的。（×） 17、在一绝热体系中，水向真空蒸发为水蒸气（以水和水蒸气为体系），该过程W>0，ΔU>0。（×） 18、体系经过一不可逆循环过程，其体S ?>0。（×） 19、对于气态物质，C p -C V =nR 。（×） 20、在一绝热体系中有一隔板，两边分别是空气和真空，抽去隔板，空气向真空膨胀，此时Q=0，所以ΔS=0。（×） 21、高温物体所含的热量比低温物体的多，因此热从高温物体自动流向低温物体。（×） 22、处于两相平衡的1molH 2O （l ）和1molH 2O （g ），由于两相物质的温度和压力相等，因此在相变过程中ΔU=0，ΔH=0。（×） 23、在标准压力下加热某物质，温度由T 1上升到T 2，则该物质吸收的 热量为?=21 T T p dT C Q ，在此条件下应存在ΔH=Q 的关系。 （√） 24、带有绝热活塞（无摩擦、无质量）的一个绝热气缸装有理想气体，内壁有电炉丝，将电阻丝通电后，气体慢慢膨胀。因为是一个恒压过程Q p =ΔH ，又因为是绝热体系Q p =0，所以ΔH=0。（×） 25、体系从状态I 变化到状态Ⅱ，若ΔT=0，则Q=0，无热量交换。（×） 26、公式Vdp SdT dG +-=只适用于可逆过程。 （ × ） 27、某一体系达到平衡时，熵最大，自由能最小。 第二章热力学第一定律 2、1 1mol理想气体在恒定压力下温度升高1℃,求过程中系统与环境交换的功。 解:理想气体n = 1mol 对于理想气体恒压过程,应用式(2、2、3) W =－p ambΔV =－p(V2-V1) =－(nRT2-nRT1) =－8、314J 2、2 1mol水蒸气(H 2 O,g)在100℃,101、325kPa下全部凝结成液态水。求过程的功。假设:相对于水蒸气的体积,液态水的体积可以忽略不计。 解: n = 1mol 恒温恒压相变过程,水蒸气可瞧作理想气体, 应用式(2、2、 3) W =－p amb ΔV =－p(V l -V g ) ≈ pVg = nRT = 3、102kJ 2、3 在25℃及恒定压力下,电解1mol水(H2O,l),求过程的体积功。 H2O(l) ＝H2(g) + 1/2O2(g) 解: n = 1mol 恒温恒压化学变化过程, 应用式(2、2、3) W=－p amb ΔV =－(p 2 V 2 -p 1 V 1 )≈－p 2 V 2 =－n 2 RT=－3、718kJ 2、4 系统由相同的始态经过不同途径达到相同的末态。若途径a的Q a=2、078kJ,Wa=－4、157kJ;而途径b的Q b=－0、692kJ。求W b、 解: 热力学能变只与始末态有关,与具体途径无关,故ΔU a= ΔU b 由热力学第一定律可得 Qa + Wa = Q b + W b ∴ W b = Q a + W a－Q b = －1、387kJ 2、5 始态为25℃,200 kPa的5 mol某理想气体,经途径a,b两不同途径到达相同的末态。途经a先经绝热膨胀到 -28、47℃,100 kPa,步骤的功;再恒容加热到压力200 kPa 的末态,步骤的热。途径b为恒压加热过程。求途径b的及。 解:先确定系统的始、末 态 第一章几何结晶学基础 1-1.晶体、晶胞的定义；空间格子构造的特点；晶体的基本性质。 1-2.参网页上的模型，运用对称要素组合定律，写出四方柱、六方柱、四方 四面体、斜方双锥、六八面体、三方柱、复三方三角面体、四六面体的点群符号，并写出其所属的晶系和晶族。 1-3.参阅网页上的模型，请确定单型中的六八面体、复三方偏三角面体、复六 方双锥、和聚型中2、3、4号模型在晶体定向中，各晶体的晶轴分别与哪些对称 轴重或晶棱方向平行？ 1-4.请写出单型三方柱、四方柱、四方双锥、六方柱、菱面体、斜方双锥各晶 面的主要晶面符号。 1-5.请写出下列聚型模型各晶面的晶面符号：1、2、3、4。两个对称面相互成 1）60°、2）90°、3）45°、4）30°，可组合成什么点群？ 1-6.由两根相交的二次轴互成1）90°、2）60°、3）45°、4）30°，可以组 合成什么点群？试在面心立方格子中画出菱面体格子 1-7.一晶面在X、Y、Z轴分别截得2、4、6个轴单位，请写出此晶面符号。 1-8.作图表示立方晶体的（123）、（012）、（421）晶面。 1-9.在六方晶体中标出晶面（0001）、（2110）、（1010）、（1120）、（1210）的位臵。 1. 答：晶体最本质的特点是其内部的原子、离子、或原子集团在三维空间以一 定周期性重复排列而成 , 晶体的空间格子构造有如下特点：结点空间格子中的 点，在实际晶体中它们可以代表同种质点占有的位臵，因此也称为晶体结构中的 等同点位臵。行列结点在一维方向上的排列 . 空间格子中任意两个结点连接的 方向就是一个行列方向。面网结点在平面上的分布构成面网。空间格子中，不 在同一行列上的任意三个结点就可联成一个面网。平行六面体空间格子中的最 小单位。它由六个两两平行且大小相等的面组成。 晶体的基本性质是指一切晶体所共有的性质，这些性质完全来源于晶体的空间格 子构造。晶体的基本性质主要包括以下五点： 1 ） . 自限性（自范性），指晶体在适当条件下自发形成封闭几何多面体的性 质。晶体的的多面体形态是其格子构造在外形上的反映。暴露在空间的晶体外表，如晶面、晶棱与角顶分别对应其晶体空间格子中的某一个面网、行列和结点。 2 ） . 结晶均一性，指同一晶体的各个不同部分具有相同的性质。因为以晶体 的格子构造特点衡量，晶体不同部分质点分布规律相同，决定了晶体的均一性。 3 ） . 对称性，指晶体中的相同部分在不同方向上或不同位臵上可以有规律地 重复出现。这些相同部位可以是晶面、晶棱或角顶。晶体宏观上的对称性反映了 其微观格子构造的几何特征。物理化学第二章习题
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物理化学下册考试题
Q (D)ΔH 、Q 关系不定 答案：B 7．298K 时，当H 2SO 4溶液的浓度从0.01mol/kg 增加到0.1mol/kg 时，其电导率κ和摩尔电导率Λm 将 (A) κ减小，Λm 增加 (B) κ增加，Λm 增加 (C) κ减小，Λm 减小 (D) κ增加，Λm 减小 答案：D 8．下列电解质中，离子平均活度系数最大的是 Ａ. 0.01 mol/kg NaCl B. 0.01 mol/kg CaCl 2 C ．0.01 mol/kg LaCl 3 D. 0.01 mol/kg CuSO 4 答案：A
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