物理化學(xué)第一二章習(xí)題答案

1、第一章 氣 體 V的玻璃球泡之間用細(xì)管連結(jié)，泡內(nèi)密封著標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的空氣。若將其中的一 兩個容積均為1 個球加熱到100，另一個球則維持0，忽略連接細(xì)管中氣體。 解：由題給條件知，（1）系統(tǒng)物質(zhì)總量恒定；（2）兩球中壓力維持相同。 2 一密閉剛性容器中充滿了空氣，并有少量的水。但容器于300 K條件下大平衡時，容器內(nèi)壓力為 kPa。若把該容器移至 K的沸水中，試求容器中到達(dá)新的平衡時應(yīng)有的壓力。設(shè)容器中始終有水存在，且可忽略水的任何體積變化。300 K時水的飽和蒸氣壓為 kPa。 解：將氣相看作理想氣體，在300 K時空氣的分壓為 由于體積不變（忽略水的任何體積變化）， K時空氣的分壓為 由于容

2、器中始終有水存在，在 K時，水的飽和蒸氣壓為 kPa，系統(tǒng)中水蒸氣的分壓為 kPa，所以系統(tǒng)的總壓 ?K15373.?PHP?POair, 2 + KPa 第二章 熱力學(xué)第一定律 1 mol 理想氣體 = KPa P13 V=10 dm1=? T11 mol 理想氣體 4 mol 理想氣體1mol 理想氣體 P =250KPa =?P= P 312V=?=V=?V V 3213T =27 TT=97=27312 恒容 1 mol 理想氣體3=10dm P= KPa V22 T=?2 理想氣體1 mol 恒壓 = KPaP33 =1 dmV3 T=?3 、H、Q、U1. 1mol理想氣體經(jīng)如下變

3、化過程到末態(tài)，求整個過程的W .解： 33?VP10?10202.65?10?11K.7?243T? 1314.1?8nR3?3VP1010.5?10?202622?T?2437K? 2314.?81nR3?3VP10?10?12026.533K7243.T? 33148.?nR1 W= 0 J恒容升溫過程：1-33 10= kJ-V= -P(V) = 10(1-10)恒壓壓縮過程：W1外32Jk18.24?W?WW? 21?JT0?nH?C?T?，?U?nC?TT?0J? =TT, 131v.33.m1PmJ8.24k?-1240UQ?W?-18. 根據(jù)熱力學(xué)第一定律 的單原子理想，0 C2

4、 mol在一帶活塞的絕熱容器中有一固定的絕熱隔板。隔板靠活塞一側(cè)為2. ，其體的雙原子理想氣體B氣體A，壓力與恒定的環(huán)境壓力相 等；隔板的另一側(cè)為6 mol，100 CT程板，求系統(tǒng)達(dá)平衡時的過及熱積恒定。今將絕隔板的絕熱層去掉使之變成導(dǎo)熱 的。 解：過程圖示如下 為恒容，因此為恒壓，而B 顯然，在過程中 A 同上題，先求功 同樣，由于汽缸絕熱，根據(jù)熱力學(xué)第一定律 HWUQ。已知此理想、3. 1mol 理想氣體從300K，100kPa下等壓加熱到600K，求此過程的-1-1C 。= JK氣體molp,mT nRTWpVV (300-600)= (-) =1) =解：(2112TU nCT (-

5、 6506J =) =1V1,m2TH nCT ) =1 (-=(600-300) = 9000J p1,m2HQ =9000J =p，在絕熱可逆壓縮，先恒溫可逆膨脹到壓力為50 kPa4. 5 mol雙原子氣體從始態(tài)300 K，200 kPaT 及整個過程的及。到末態(tài)壓力200 kPa。求末態(tài)溫度 解：過程圖示如下 要確定，只需對第二步應(yīng)用絕熱狀態(tài)方程 ，對雙原子氣體 因此 HU 和 由于理想氣體的只是溫度的函數(shù)， 而第一步為恒溫可逆計(jì)算熱是方便的。 整個過程由于第二步為絕熱， 27，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，。某理想氣體于5. 1 mol . = C 。已知?dú)?/p>

6、體的求整個過程的V,m 解：nRT1?8.314?300.15?231mV?.462?10?2 1P1013251nRT1?8.314?370.15 3?23m?10?1V?V?.231 233P10250?3nRT1?8.314?300.152?P?202.717kPa 2?2V10?1.2312對有理想氣體和只是溫度的函數(shù) ?1.464kJ97.0?T?T27?1?20.92?U?n?C?1.m3v ?kJ04620?27.92?8.314)?97?H?n?C.T?T.?1?(201.m3P 該途徑只涉及恒壓和恒容過程，W=0 J 2?VV?PW?W?W?W?PV?V?11222外112

7、?2?202717?21.231?2.462?10.495kJQ?U?W?1.031kJ 根據(jù)熱力學(xué)第一定律36. 一水平放置的絕熱恒容的圓筒中裝有無摩擦的絕熱理想活塞，活塞左、右兩側(cè)分別為50 dm的單3的雙原子理想氣體B。兩氣體均為0，100 kPa。原子理想氣體A和50 dmA氣體內(nèi)部有一體積和熱容均可忽略的電熱絲。現(xiàn)在經(jīng)過通電極其緩慢加熱左側(cè)氣體A，使推動活塞壓縮右側(cè)氣體B到最終壓力增至200 kPa。 求： （1）氣體B的末態(tài)溫度T （2）氣體B得到的功W； BB （3）氣體A的末態(tài)溫度T （4）氣體A從電熱絲得到的熱Q。 AA解： 由于加熱緩慢，B可看作經(jīng)歷了一個絕熱可逆過程，B為

8、雙原子理想氣體，=7/5 設(shè)初始溫度為T，初始壓力為P ?12P200? ?7BKT?T?332.97?273.15? B100P?功用熱力學(xué)第一定律求解 氣體A的末態(tài)溫度可用理想氣體狀態(tài)方程直接求解， W = 0，因此B的看作整體， 與 將A 7. 1mol 300 K、1 MPa的單原子理想氣體，絕熱恒外壓膨脹到壓力為 MPa的末態(tài)，計(jì)算整個過程的Q、W、U、H。 解：絕熱恒外壓膨脹，Q=0 J，W=U ?nRTnRT?12?PV?V?P?VW?P?V? 2外12221PP?21?P?2,?C?TT?T?T?U?n?nR? 122m1V.P?1?P?2?C?TRT?T?T? 1m2V12,

9、P ?120.?K?204?.471?TT?3008.314?300?T?12? 2221?kJ197?1204?C?300T?T.?1?12.471W?U?n?1V.m2?kJ995?1T?T.?H?n?C?12P.m100的水蒸汽，加熱使水轉(zhuǎn)變?yōu)楹愣ㄍ鈮涸?01325Pa，8. 1 mol 100的水置于帶活塞的汽缸中，U、Q、W過程吸熱。若水蒸汽可視為理想氣體，水的體積相對水蒸氣而言可忽略。計(jì)算整個過程的 H。 下水轉(zhuǎn)變?yōu)樗魵鉃榭赡嫦嘧?00， 解： Q = kJRTn?P?VV?P?(V?V)?W?P? gg外g外l J?3012373.15?18.314?U?Q?W?(40.64?

10、3.01)kJ?37.63kJ 9. 已知100，101325Pa的恒溫恒壓下，1 mol水過程吸熱。試求1 mol水100，101325Pa 轉(zhuǎn)變?yōu)橥瑯訙囟?，壓力為的水蒸氣，求過程的U、H 。水蒸汽可視為理想氣體，水的體積相對水蒸氣而言可忽略。 解：設(shè)計(jì)如圖所示的另一條途徑計(jì)算狀態(tài)函數(shù)變化量U，H 1 mol HO(l) 2 P= KPa T=100Compound 1 mol HO(g) 2 T恒P= KPa T=100 ，HU恒T膨脹 U，H 22 0 恒T、恒P可逆相變0 O(g)1 mol H2 P= KPa T=100H ，U11 恒T、恒P可逆相變過程，H=Q = kJ 11W?

11、P?V?P?(V?V)?P?V?nRTgg外g1外l J301215?8.314?373.?1?U?Q?W?37.63kJ 111 水蒸氣可視為理想氣體，則恒溫膨脹過程U=H =0 22?U?U?U?37.63kJ,?H?H?H?40.64kJ 211210. 100 kPa下，冰（HC0 C 10 -熱。已知在 C。在此條件下冰的摩爾融化0 ）的熔點(diǎn)為sO, 2范圍內(nèi)過冷水（HO, l）和冰的摩爾定壓熱容分別為 和。求在常壓及-10 C下過冷水結(jié)冰的摩爾2凝固焓。 解：過程圖示如下 平衡相變點(diǎn)，因此 11. 應(yīng)用附錄中有關(guān)物質(zhì)在25 C的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的數(shù)據(jù)，計(jì)算下列反應(yīng)在25 C時的及。

12、（1） （2） （3） 解：查表知 NH(g) NO(g) HO(g) HO(l) 232 CO(g) (s)(l) NO(g) FeOHNO3232 （1） （2） （3） 12 應(yīng)用附錄中有關(guān)物質(zhì)的熱化學(xué)數(shù)據(jù)，計(jì)算 25 C時反應(yīng) 的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓，要求： （1） 應(yīng)用25 C的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓數(shù)據(jù)； ?1mol?379.07?HHCOOCH,lKJ? 已知3fm（2） 應(yīng)用25 C的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓數(shù)據(jù)。 解： 查表知 0 因 此，由標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓 ?n?HBHmmBfB?66.?2.?285830?07?379.?2238 ?1mol?473.41KJ?由標(biāo) 準(zhǔn)摩爾燃燒焓 ?n?-HBH?mmBcB