高等物理化学作业

发布 2022-07-03 09:48:28 阅读 2784

第一章经典热力学思考题。

mol单原子理想气体(273k,pθ)分别经历下列可逆变化。

(1) 恒温下压力加倍;

(2) 恒压**积加倍;

(3) 恒容下压力加倍;

(4) 绝热可逆膨胀至压力减少一半;

(5) 绝热不可逆反抗恒外压0.5pθ膨胀至平衡,

计算各过程的q、w、δu、δh、δs、δa、δg; 已知:s(273k, pθ) 100j·k-1·mol-1

2、已知在263.15k时h2o(s)和h2o(l)的饱和蒸气压p*分别为552pa和611pa,试求:(1)273.15k、101.325kpa;

2)263.15k、101.325kpa下1.00mol h2o(l)结冰过程的δg,并判断过程(2)是否能发生。

.00molh2(g)与过量50%的空气混合物的始态是.325kpa。该混合物在刚性封闭容器中发生**。所有气体均可当作理想气体,求**所能达到的最高温度和最高压力。

空气混合物中含o2(g)21%(体积百分数),其余为n2(g),已知h2o(g)的cv,m=37.66 j·mol-1·k-1,o2(g)及n2(g)的cv,m均为25.10j·mol-1·k-1。

解题步骤按下面的解法来求解,主要是方框里内容看不到的可参考上图,其他不用参考。

4、已知298 k 时石墨和金刚石的标准摩尔燃烧焓分别为- 393 .511kj·mol - 1 和- 395 .407 kj·mol- 1 ;标准摩尔熵分别为5 .

694 j·k- 1 ·mol- 1和2 .439 j·k- 1 ·mol - 1 ; 体积质量分别为2 .260 和3 .

520 g·cm- 3 。(1) 计算c( 石墨) →c( 金刚石) 的δgθm ( 298 k);(2) 在25 ℃ 时需多大压力才能使上述转变成为可能( 石墨和金刚石的压缩系数均可近似视为零)。

5、证明理想气体的焓只是温度的函数。

6、根据麦克斯韦关系式证明gibbs-helmholtz方程。

7、证明:对于纯理想气体(1);(2)

8、谈谈你对线性和非线性、平衡态热力学和非平衡态热力学的理解。

第二章统计热力学思考题。

1、 试比较经典热力学与统计热力学在研究内容和方法上的异同。

2、四种分子的有关参数如下:

在同温、同压下,哪种气体的摩尔平动熵最大?哪种气体的摩尔转动熵最大?哪种分子的振动基本频率最小?

4、设有由n 个子构成的定域子系统,总能量为3ε,各能级为0,ε,2ε和3ε, 简并度皆为1。

1) 试举出不同的分布方式,求每一分布所拥有的微观状态数;

2) 当n = 10, 100, 1000, 6 .02 ×1023时, 求各分布的微观状态数wd 以及最概然分布所含的微观状态数wmax与总微观状态数ω之比;

3) 当n → 时wmax/ ω趋向什么数值?

5、i2 分子的振动能级间隔是0 .414×10- 20 j, 计算在27℃ 时, 粒子在某一能级和其一较低能级上平衡分布的分子数之比。

mol o2 处于 pa 下, 试计算o2 分子的平动配分函数。

7、计算n2分子在300 k时的转动配分函数。(已知n2分子的转动惯量为1.39×10- 46 kg·m2 )

8、已知o2的转动惯量 i = 1.935×10 - 46 kg·m2;振动频率 ν=4.738×1013 s – 1;计算1 mol气体o2在 kpa下:

( 1 )平动配分函数qt ;(2)转动配分函数qr;( 3 )振动配分函数qv,(4)电子配分函数qe;(5)全配分函数q。

9、分别用统计热力学和宏观热力学方法计算。

1molhe(t1,v1) →he(t2, v2),s =

10、已知 n2分子的转动特征温度为 2.86k,用统计力学方法计算在298k,101325pa下,1 mol n2分子气体的下列转动热力学函数:ur,cv,r,sr,ar。

11、如何区分“最概然分布”“平衡分布”及“玻耳兹曼分布”这些概念,它们之间的关系如何?

12、co和n2分子质量m、转动特征温度r基本相同,且v>> 298 k,电子都处于非简并的最低能级上,但这两种分子理想气体在298 k,101 325 pa下的摩尔统计熵不同,co气体为197.5 jk-1mol-1,n2气为 191.5 jk-1mol-1,其差值主要**于两种分子什么性质的差别?

请简要说明。

第二章量子化学基础思考题。

2、已知一维势箱中粒子的归一化波函数为:,(n=1,2,3…),式中 l 是势箱的长度,是粒子的坐标(0 < x < l ) 计算:

1) 粒子的能量;

2) 粒子坐标的平均值;

3) 粒子动量的平均值;

7、 (1 ) eimψ 和( 2) cos mψ是否是算符的本征函数?若是,求其本征值。

8、怎样理解光和电子的波粒二象性?

9、薛定谔方程是一种假定, 还是从理论上推导出来的?含时和定态薛定谔方程各自的形式如何?

10、一粒子沿x 轴运动,若势能v( x ) 0 , 运动范围为- ∞x ≤+试问它的能量是量子化的吗?

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