Question

热力学的问题

物理中说，等温过程中外界对系统做的功等于系统对外界的交换热量等于nRTln（V2/V1)焦。 而化学中说，G（吉布斯自由能）等于-RTlnK焦/摩。 K与V2/V1应是等同的。 化学中说，吉布斯自由能相当于非体积功（如电功等）。但物理中说的是“外界对系统做的功”。这二者有误吗？相互矛盾吗？该怎样理解呢？
非常感谢！！！

Answer 1

首先这几个公式的适用条件不一样。
1.在等温可逆无非体积功过程中：⊿U=0，W=∫Pdv结合理想气体状态方程可得W=nRTln（V1/V2)=nRTln(P2/P1),因为⊿U=W+⊿Q,⊿Q=-W=nRTln（V2/V1)
2.多组分系统G的全微分形式：dG=-SdT+VdP+∑nBdu，在等温单组分系统中，有dG=VdP,即⊿G=∫VdP=RTlnV1/V2.而在在化学平衡中是指恒温恒压下才有⊿G=-RTlnK。
3.根据dG=-SdT+VdP+∑nBdu，在恒温恒压下有，dG=∑nBdu，即是⊿G=非体积功，后面章节说的表面功也等于⊿G，在前提是恒温恒压下才行
由此可见条件不同各个公式的适用情况也不同

Answer 2

气体能量变化等于气体对外做功加内能改变,V增,则对外做功负功,全来自外从界吸热.
①热不可能自发地、不付代价地从低温物体传到高温物体。(不可能使热量由低温物体传递到高温物体,而不引起其他变化,这是按照热传导的方向来表述的)
②不可能从单一热源取热，把它全部变为功而不产生其他任何影响(这是从能量消耗的角度说的,它说明第二类永动机是不可能实现的。）

Answer 3

这个过程可以看成两步:
第一步，A室膨胀至P=100kpa，温度变成T1，与B室不发生热交换。
由于是理想气体绝热膨胀，因此P*V^gamma为常数(laplace)，这样可以算出T1。
第二步，AB发生热交换。因为两边是相同的理想气体且数量相等，因此T2=(T1+T0)/2，T0为初始温度。
具体计算的话，对于单原子气体，gamma=5/3，因此T^5/P^2=Cte，解得T1=210K。
于是T2=(400+210)/2=305K
补充:对于第二步的计算，具体说明如下:
理想气体Cp-Cv=R,Cp/Cv=gamma，所以Cv是与T无关的常数。因此由dU=CvdT可知
T2=(T0+T1)/2