物理化學第二、三章習題及答案ppt課件

1、熱力學部分 總結,主要計算公式,4. 單純PVT變化 U、 H的計算,5. 理想氣體絕熱可逆過程方程,熱力學部分 總結,6. 化學反應焓變計算公式,7. 體積功定義式,1） 自由膨脹過程向真空膨脹,2） 等容過程,P外 = 0， W = 0,W =P外dV,dV=0 ，W = 0,3） 等溫可逆膨脹,4）理想氣體絕熱可逆體積功計算,熱力學部分 總結,8. 熵的定義,熱力學部分 總結,不等式判別過程自發(fā)進行的方向；等式作為系統(tǒng)平衡的判據(jù),熱力學部分 總結,9. S、A、G 判據(jù),10. G 及A 的計算,熱力學部分 總結,恒T過程,非恒T,1）單純 PVT 變化,恒T,2,3）化學反應的 計算,

2、熱力學部分 總結,11. 克拉佩龍方程,在一定溫度和壓力下，任何純物質達到兩相平衡時，上式表示蒸氣壓隨溫度的變化率,熱力學部分 總結,可用來計算不同溫度下的蒸氣壓或摩爾蒸發(fā)熱,克-克方程,熱力學第一定律 習題,1、 1 mol 某理想氣體于27oC ，101.325 kPa 的始態(tài)下，先受某恒定外壓恒溫壓縮至平衡態(tài)，再恒容升溫至97oC ，250.00 kPa。求過程的W，Q, U， H。已知氣體的Cv,m=20.92 J mol-1K-1,解：過程圖示如下,熱力學第一定律 習題,因為V2=V3，則p2/T2=p3/T3， p2=p3T2/T3=250.00300.15/370.15 kPa=

3、202.72 kPa W2=0,所以 W=W2+W1=2.497 kJ,熱力學第一定律 習題,2、 在一帶活塞的絕熱容器中有一絕熱隔板，隔板的兩側分別為2mol，0的單原子理想氣體A及5mol ，100的雙原子理想氣體B，兩氣體的壓力均為100 kPa ?；钊獾膲毫S持 100kPa不變。今將容器內的絕熱隔板撤去，使兩種氣體混合達到平衡態(tài)。求末態(tài)溫度T及過程的W，U,解：單原子理想氣體A的 ，雙原子理想氣體B的 ， 因活塞外的壓力維持 100kPa不變，過程絕熱恒壓，Q=Qp=H=0，于是有 于是有 22.5T=7895.875K 得 T=350.93K,熱力學第一定律 習題,3、已知水在1

4、00 ，101.325 kPa下的摩爾蒸發(fā)焓vapHm=40.668 kJmol-1，試分別計算下列兩過程的Q，W，U及H。水蒸汽可按理想氣體處理。 （1）在100，101.325 kPa條件下，1kg水蒸發(fā)為水蒸汽； （2）在恒定100的真空容器中，1kg水全部蒸發(fā)為水蒸汽，并且水蒸氣的壓力恰好為101.325 kPa,熱力學第一定律 習題,4、5 mol雙原子理想氣體從始態(tài)300 K，200 kPa，先恒溫可逆膨脹到壓力為50 kPa，再絕熱可逆壓縮到末態(tài)壓力200 kPa。 （1）求末態(tài)溫度T； （2）求恒溫可逆膨脹過程的W，Q，U和H； （3）求絕熱可逆壓縮過程的W，Q，U和H； （4

5、）求整個過程過程的W，Q，U和H,解：過程圖示如下,要確定T3，只需對第二步應用可逆過程方程式,熱力學第一定律 習題,熱力學第一定律 習題,5、求在常壓及10 下過冷水結冰的摩爾凝固焓。已知冰(H2O, s)在100 kPa下的熔點為0，此條件下的摩爾熔化焓 fusHm6.012 kJmol-1；在100的范圍內過冷水(H2O, l)和冰的摩爾定壓熱容分別為Cp,m(H2O, l)=76.28 Jmol-1K-1和Cp,m (H2O, s)=37.20 Jmol-1K-1,熱力學第一定律 習題,6已知25甲酸甲酯的標準燃燒焓cHm（HCOOCH3，l）為979.5 kJmol-1，甲酸(HCO

6、OH，l)、甲醇(CH3OH，l)、水(H2O，l)及二氧化碳（CO2，g)的標準摩爾生成焓f Hm分別為424.72 kJmol-1，238.66 kJmol-1，285.83 kJmol-1及393.509 kJmol-1，應用這些數(shù)據(jù)求25時下列反應的摩爾反應焓。 HCOOH (l) + CH3OH (l) HCOOCH3 (l + H2O (l,熱力學第一定律 習題,7計算下列反應的H-U（各反應條件均為298 K和100 kPa） C12H22O11 (蔗糖)完全燃燒； (2) C10H8 (萘，s)完全氧化為苯二甲酸C6H4(COOH)2 (s,熱力學第一定律 習題,8、將2 mo

7、l H2(g)置于帶活塞的氣缸中，若活塞上的外壓力很緩慢地減小，使H2(g)在25 時從15 dm3等溫膨脹到50 dm3，試求在過程的Q，W，U，H。假設H2 (g) 服從理想氣體行為,熱力學第一定律 習題,9、1 mol N2(g)，在298 K和100 kPa壓力下，經(jīng)可逆絕熱壓縮到5 dm3。試計算： （設氣體為理想氣體） (1) N2 (g)的最后溫度； (2) N2 (g)的最后壓力； (3)需做多少功,熱力學第一定律 習題,第三章習題熱力學第二定律,1.卡諾熱機在T1=795K的高溫熱源和T2=300K的低溫熱源間工作，求： （1）熱機的效率； （2）當從高溫熱源吸熱Q1=250

8、 kJ時，系統(tǒng)對環(huán)境作的功 -W及向低溫熱源放出的 Q2,2. 始態(tài)為T1=300K，p1=200kPa 的某雙原子氣體 1 mol，經(jīng)下列不同途徑變化到T2=300K，p2=100 kPa的末態(tài)。求各步驟及途徑的Q，S。 （1）恒溫可逆膨脹： （2）先恒容泠卻至使壓力降至100kPa，再恒壓加熱至T2； （3）先絕熱可逆膨脹到使壓力降至100kPa，再恒壓加熱至T2,3. 某雙原子理想氣體從T1=300K，p1= 100 kPa，V1= 100 dm3 的始態(tài)，經(jīng)不同過程變化到下述狀態(tài)，求各過程的S。 （1）T2 = 600K，V2= 50 dm3； （2）T2 = 600K，p2= 50

9、kPa； （3）p2= 150 kPa，V2= 200 dm3,4. 4 mol 單原子理想氣體從始態(tài)750 K，150 kPa，先恒容冷卻使壓力降至 50 kPa，再恒溫可逆壓縮至 100 kPa。求整個過程的Q，W，U，H，S,5. 絕熱恒容容器中有一絕熱隔板，隔板一側為 2 mol 的200 K，50dm3的單原子理想氣體A，另一側為 3 mol的400K，100 dm3的雙原子理想氣體B。今將容器中絕熱隔板抽去，氣體A與氣體B混合達到平衡態(tài)。求過程的S,6.將裝有0.1mol乙醚(C2H5)2O(l)的微小玻璃放入的小玻璃瓶放入容積為10dm3的恒容密閉的真空容器中，并在35.51的恒

10、溫槽中恒溫。35.51為在101.325kPa下乙醚的沸點。已知在此條件下乙醚的摩爾蒸發(fā)焓vapHm= 25.104kJmol-1。今將小瓶打破，乙醚蒸發(fā)至平衡態(tài)。求： （1）乙醚蒸氣的壓力； （2）過程的Q，U，H及S,2）畫出如下框圖,7. 已知苯（C6H6）在101.325kPa下于80.1 沸騰，vapHm= 30.878 kJmol-1。液體苯的摩爾定壓熱容Cp，m = 142.7 Jmol-1K-1。今將40.53 Kpa，80.1 的苯蒸氣 1 mol，先恒溫可逆壓縮至101.325kPa，并凝結成液態(tài)苯，再在恒壓下將其冷卻至60。求整個過程的Q，W，U，H及S,8.已知25時液

11、態(tài)水的標準摩爾生成吉布斯函數(shù)為 - 237.129 kJmol-1。水在25時的飽和蒸氣壓p=3.1663 kPa。求25時水蒸氣的標準摩爾生成吉布斯函數(shù),9.100的恒溫槽中有一帶活塞的導熱圓筒，筒中 為2 mol N2（g）及裝于小玻璃瓶中的 3 mol H2O（l）。環(huán)境的壓力即系統(tǒng)的壓力維持 120 kPa 不變。今小玻璃瓶打碎，液態(tài)水蒸發(fā)至平衡態(tài)。求過程的Q，W，U，H，S，A及G。 已知：水在100時的飽和蒸氣壓為ps=101.325 kPa，在此條件下水的摩爾蒸發(fā)焓vapHm= 40.668 kJmol-1,解：本題雖然系統(tǒng)的壓力為120kPa，大于水在100時的飽和蒸氣壓，但因有N2（g）存在，在氣相中水蒸氣的分壓小于其飽和蒸氣壓時，水即可蒸發(fā)。本題的水量較多，水是全部蒸發(fā)，還是部分蒸發(fā)，我們先計算為好,10. 已知100水的飽和蒸氣壓為101.325 kPa， 在此條件下水的摩爾蒸發(fā)焓vapHm= 40.668 kJmol-1。在置于100恒溫槽中的容積為100 dm3 的密閉容器中，有壓力 120kPa的過飽和蒸氣。此狀態(tài)為亞穩(wěn)態(tài)。今過飽和