物理化学学习要点解析:气体状态方程与热力学过程
一、气体状态方程的差异分析
在《物理化学》第五版(第九章)中,我们遇到了一种气体的状态方程:\( m \frac{pV}{RT} = b + \frac{p}{b} \)(其中b为大于零的常数)。这种方程与理想气体的状态方程相比,主要区别在于体积项的校正。
- 状态方程对比
将上述气体的状态方程改写为 \( p(Vm – b) = RT \),可以看出,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。这表明,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。
- 真空膨胀与温度变化
对于这种气体,当其进行真空膨胀时,气体的温度不会下降。这是因为气体分子自身的体积在膨胀过程中并未发生变化,而分子之间的相互作用力可以忽略不计。
二、理想气体等温膨胀的热力学计算
以下是一个关于理想气体等温膨胀的热力学计算实例:
1mol理想气体在122K等温的情况下,反抗恒定外压10.15kPa,从10dm³膨胀至100dm³。计算Q、W、ΔU和ΔH。
- 计算过程
(1)该过程是理想气体等温过程,故ΔU = ΔH = 0。
(2)W = -p_eΔV = -p_e(V₂ – V₁) = -10.15×10³ × (100.0 – 10) × 10⁻³ = -913.5J。
(3)根据热力学第一定律:ΔU = W + Q,即有:Q = ΔU – W = 0 – (-913.5) = 913.5J。
三、铅蓄电池的极化现象
铅蓄电池负极反应的交换电流密度,比正极反应的交换电流密度约小两个数量级。这表明:
A. 负极反应的恢复平衡速率小,容易出现极化。
解析:由于化学反应的迟缓性,铅蓄电池负极发生氧化反应的速率较慢,使阴极表面积累了过多的电子,从而容易出现极化。
总结:
本文对《物理化学》第五版(第九章)中的习题进行了详细解析,包括气体状态方程的差异分析、理想气体等温膨胀的热力学计算以及铅蓄电池的极化现象。希望对您的学习有所帮助。如需更多考试资讯和资料,请关注相关学习网站。
【结语】
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