大學(xué)物理化學(xué)核心教程第二版沈文霞課后參考答案第3章

1、第三章第三章熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律一基本要求1了解自發(fā)變化的共同特征，熟悉熱力學(xué)第二定律的文字和數(shù)學(xué)表述方式。2掌握Carnot循環(huán)中，各步驟的功和熱的計(jì)算，了解如何從Carnot循環(huán)引出熵這個(gè)狀態(tài)函數(shù)。3理解Clausius不等式和熵增加原理的重要性，會(huì)熟練計(jì)算一些常見(jiàn)過(guò)程如：等溫、等壓、等容和都改變過(guò)程的熵變，學(xué)會(huì)將一些簡(jiǎn)單pVT的不可逆過(guò)程設(shè)計(jì)成始、終態(tài)相同的可逆過(guò)程。4了解熵的本質(zhì)和熱力學(xué)第三定律的意義，會(huì)使用標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵值

2、來(lái)計(jì)算化學(xué)變化的熵變。5理解為什么要定義Helmholtz自由能和Gibbs自由能，這兩個(gè)新函數(shù)有什么用處？熟練掌握一些簡(jiǎn)單過(guò)程的和的計(jì)算。HSA???G?6掌握常用的三個(gè)熱力學(xué)判據(jù)的使用條件，熟練使用熱力學(xué)數(shù)據(jù)表來(lái)計(jì)算化學(xué)變化的，和，理解如何利用熵判據(jù)和Gibbs自由rmH?rmS?rmG?能判據(jù)來(lái)判斷變化的方向和限度。7了解熱力學(xué)的四個(gè)基本公式的由來(lái)，記住每個(gè)熱力學(xué)函數(shù)的特征變量，會(huì)利用的表示式計(jì)算溫度和壓力對(duì)Gibbs自由能的影響

3、。dG二把握學(xué)習(xí)要點(diǎn)的建議自發(fā)過(guò)程的共同特征是不可逆性，是單向的。自發(fā)過(guò)程一旦發(fā)生，就不需要環(huán)境幫助，可以自己進(jìn)行，并能對(duì)環(huán)境做功。但是，熱力學(xué)判據(jù)只提供自發(fā)變化的趨勢(shì)，如何將這個(gè)趨勢(shì)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，還需要提供必要的條件。例如，處于高山上的水有自發(fā)向低處流的趨勢(shì)，但是如果有一個(gè)大壩攔住，它還是流不下來(lái)。不過(guò)，一旦將大壩的閘門(mén)打開(kāi)，水就會(huì)自動(dòng)一瀉千里，人們可以利用這個(gè)能量來(lái)發(fā)電。又如，氫氣和氧氣反應(yīng)生成水是個(gè)自發(fā)過(guò)程，但是，將氫氣和氧氣封在一個(gè)

4、試管內(nèi)是看不到有水生成的，不過(guò)，一旦有一個(gè)火星，氫氣和氧氣的混合物可以在瞬間化合生成水，人們可以利用這個(gè)自發(fā)反應(yīng)得到熱能或電能。自發(fā)過(guò)程不是不能逆向進(jìn)行，只是它自己不會(huì)自動(dòng)逆向進(jìn)行，要它逆向進(jìn)物質(zhì)的規(guī)定熵，即標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵值，可以從熱力學(xué)數(shù)據(jù)表上查閱，并可以用來(lái)計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的熵變。定義新函數(shù)的出發(fā)點(diǎn)就是為了使用方便。在用熵作為判據(jù)時(shí)，既要利用可逆過(guò)程的熱效應(yīng)計(jì)算系統(tǒng)的熵變，又要計(jì)算環(huán)境的熵變，這很不方便。而平時(shí)實(shí)驗(yàn)是在等溫、等容的條件下進(jìn)行

5、（較少），或在等溫、等壓的條件下進(jìn)行（絕大多數(shù)），所以定義了Helmholtz自由能和Gibbs自由能這兩個(gè)新函數(shù)，希望利用系統(tǒng)本身的性質(zhì)作為判據(jù)，顯然，Gibbs自由能的用處更廣。既然是定義的函數(shù)，說(shuō)明它實(shí)際上是不存在的，所以只有在特定的條件下才有一定的物理意義。化學(xué)熱力學(xué)之所以能判斷變化的方向和限度，主要是利用判據(jù)，熵判據(jù)是最根本的，而Helmholtz自由能和Gibbs自由能判據(jù)是在熵判據(jù)的基礎(chǔ)上衍生出來(lái)的。今后Gibbs自由能判

6、據(jù)用得最多，因?yàn)榇蟛糠只瘜W(xué)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)都是在等溫、等壓和不做非膨脹功的條件下進(jìn)行的。在使用判據(jù)時(shí)，必須滿足判據(jù)所需要的適用條件。四個(gè)熱力學(xué)基本公式的導(dǎo)出，主要是通過(guò)熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律的聯(lián)合公式，以及的定義式，它們與第一定律的適用條件一樣，只HAG適用于恒定組成的均相封閉系統(tǒng)，并且還引入了不做非膨脹功的限制條件。從這四個(gè)基本公式，可以知道每個(gè)熱力學(xué)函數(shù)的特征變量，這在今后定義化學(xué)勢(shì)時(shí)很有用。四個(gè)基本公式中，公式在今后將用得最多，必

7、須記dddGSTVp???住。至于Maxwell方程，它主要用在求算熱力學(xué)函數(shù)與之間的變化關(guān)pVT系，把實(shí)驗(yàn)可測(cè)量（如）去替代實(shí)驗(yàn)不可測(cè)量（如熵），或在做證明題pVT時(shí)，知道如何進(jìn)行偏微分公式的變換。對(duì)于非化學(xué)專業(yè)的學(xué)生，這部分內(nèi)容本教材已刪除了，免得陷在偏微分方程中，感到熱力學(xué)是如此的難學(xué)而失去信心，其實(shí)這部分并非是化學(xué)熱力學(xué)的主要研究任務(wù)。初學(xué)者對(duì)熱力學(xué)的基本概念不容易掌握，課聽(tīng)懂了，書(shū)看懂了，但是碰到具體問(wèn)題還是不會(huì)判斷。所以，在