物理化学基础知识科普:气体压力与温度变化的关系
气体压力与温度的关系
在物理学中,理想气体状态方程 \( PV = nRT \) 描述了气体压力(P)、体积(V)、物质的量(n)、气体常数(R)和温度(T)之间的关系。当体积和物质的量固定时,气体的压力与温度成正比。
氮气实验分析
设想两个容积相同的玻璃球内充满氮气,两球中间用一玻管相通,管中间有一汞滴将两边的气体分开。当左球的温度为273 K,右球的温度为293 K时,汞滴处在中间达成平衡。
问题一:若将左球温度升高10 K,中间汞滴将向哪边移动?
解答: 左球温度升高,气体体积膨胀,根据理想气体状态方程,体积膨胀将导致压力增加。因此,左球内氮气的压力会增大,推动汞滴向右移动。
问题二:若两球温度同时都升高10 K,中间汞滴将向哪边移动?
解答: 两球温度同时升高,根据理想气体状态方程,两球内的气体压力都会增加。但由于左边起始温度低,温度升高的比例相对于右边更大,因此左球内气体的压力增加量更大。这导致汞滴继续向右移动。
熵变与不可逆绝热过程
问题:求任一不可逆绝热过程的熵变,可以通过以下哪个途径求得?
答案: (C) 初终态相同的可逆非绝热过程。不可逆过程无法直接计算熵变,但可以通过设想一个与不可逆过程等效的可逆过程来估算熵变。
燃烧热与反应焓变
问题:标准状态下,反应 CH3OH(g) + O2(g) = CO2(g) + 2H2O(g) 此△H值不是甲醇的燃烧热。
解答: 正确。甲醇的燃烧热是指1摩尔甲醇完全燃烧生成稳定产物时的焓变,而该反应的焓变可能包括中间产物的生成,因此不等于甲醇的燃烧热。
蒸气压与拉乌尔定律
问题:负偏差系统的蒸气压比拉乌尔定律计算值要高。
解答: 错误。负偏差系统的蒸气压实际上比拉乌尔定律计算值要低,因为分子间作用力强,导致蒸发速率减慢。
化学平衡与催化剂
问题:一个已达平衡的化学反应,只有当标准平衡常数改变时,平衡才会移动。
解答: 错误。平衡的移动不仅仅取决于标准平衡常数,还受到外界条件(如温度、压力、浓度等)的影响。
总结:
通过以上分析,我们可以更深入地理解气体压力与温度的关系,以及化学平衡和热力学基本原理在实际问题中的应用。这些知识对于学习和研究物理化学具有重要意义。
【结语】
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