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博士生考试
honestkong, 2012 06
一、基础部分
1 什么是化学平衡?研究化学平衡的目的与意义何在?
化学平衡指在宏观条件一定的可逆反应中,化学反应的正、逆反应相等,反应物和生成物各
组分浓度不再改变的状态。化学反应达到平衡的量化描述可以通过化学平衡常数,另外也可
以通过吉布斯函数(定温、压力)和亥姆霍兹函数(定温、体积)的最小值来判断。
研究化学平衡的目的和意义在于:1)温度、压力及反应物浓度对平衡转化率的影响,从而
在实际应用中通过条件控制到达预定目标;2)通过化学平衡的定量研究对特定条件下的极
限情况进行预测,避免了不切实际的实现目标;
2 什么是标准生成焓?什么是标准生成吉布斯函数?什么是绝对熵?
标准生成焓指选标准状态(,25℃)作为基准,规定化学稳定单质在此标准状态
下的焓值为零,由稳定单质在此标准状态下发生化学反应生成 1kmol 化合物所吸收的热量称
为该化合物的标准生成焓。
标准生成吉布斯函数指:规定标准状态下稳定单质的吉布斯函数为 0,由有关单质在标准状
态下生成 1kmol 化合物时生成反应的吉布斯函数变化称为标准生成吉布斯函数。
绝对熵指:人为规定 0K 时稳定平衡态物质的熵为 0,以此为标准得到的熵为绝对熵。
3 结合热力学第一定律和热力学第二定律,谈谈你对热和功的认识。
热力学第一定律可表示:当热能与其他形式的能量相互转化时,能的总量保持不变;
第二定律:不可能从单一热源取热使之转化为功而不产生其他影响;
功:系统与外界在边界上发生一种相互作用,其唯一效果可归结为外界具体了一重物;热量:
系统与外界之间依靠温差传递的能量;
热功转化:根据第一、二定律,功可以全部转化为热,热则只能部分转化为功;
4 在热力学中可以运用能量最低原理判断系统稳定性,试分析内能、焓、Helmoholtz 函数和
Gibbs 函数的各自运用场合?
由热力学第二定律可得孤立系统满足熵增原理:
δQ
dS+ dS ≥⇒00 dS −≥⇒dU + pdV − TdS ≤ 0
0 T
当体积、熵不变时,内能可用于判断系统稳定性;
H=U+pV,得到 dH−−≤ Vdp TdS 0 ,当压力、熵不变时,H 可用于判断系统稳定性;
A=U-TS, dA++ SdT pdV ≤0 ,当等温、等体积时亥姆霍兹函数可判断稳定性;
G=H-TS, dG+ SdT −≤ Vdp 0 ,当温度、压力不变时,吉布斯函数可判断稳定性;
当达到稳定平衡时,相应函数都达到最小值;
5 解释地膜能利用太阳能维持温度的原因。
与温室效应类似,地膜对不同波段的电磁波具有不同的吸收和发射率。太阳光主要为
- 的可见光,可穿过地膜,而地面由于温度较低,辐射的主要是远红外光,地膜有
较强的吸收作用,因而能量达到平衡时地表温度较高,得以维持温度。
此外地膜体系的导热性较差,阻止了与外部环境散热。
6 接触热阻:1)产生原因,2)消除或减小的方法
1)产生原因:名义上相互接触的固体表面,实际上接触仅发生在一些离散的面积元上,在
未接触的界面之间的间隙中常常存在空气等流体,热量以热传导形式传递。这种情况下与两
固体表面真正完