物理化學(xué)課后習題第二章答案11頁

1、2.15 容積為0.1m3的恒容密閉容器中有一絕熱隔板,其兩側(cè)分別為0,4mol的Ar(g)及150,2mol的Cu(s)?，F(xiàn)將隔板撤掉，整個系統(tǒng)達到熱平衡，求末態(tài)溫度t及過程的H 。已知：Ar(g)和Cu(s)的摩爾定壓熱容Cp,m分別為20.786Jmol-1K-1及24.435 Jmol-1K-1，且假設(shè)均不隨溫度而變。 解: 恒容絕熱混合過程 Q = 0 W = 0由熱力學(xué)第一定律得過程 U=U(Ar,g)+U(Cu,s)= 0U(Ar,g) = n(Ar,g) CV,m (Ar,g)(t20) U(Cu,S) H (Cu,s) = n(Cu,s)Cp,m(Cu,s)(t2150)解得

2、末態(tài)溫度 t2 = 74.23又得過程 H =H(Ar,g) + H(Cu,s) =n(Ar,g)Cp,m(Ar,g)(t20) + n(Cu,s)Cp,m(Cu,s)(t2150) = 2.47kJ或 H =U+(pV) =n(Ar,g)RT=48314(74.230)= 2.47kJ2.17 單原子理想氣體A與雙原子理想氣體B的混合物共5mol，摩爾分數(shù)yB=0.4，始態(tài)溫度T1=400K，壓力P1=200kPa，今該混合氣體絕熱反抗恒外壓p=100kPa膨脹到平衡態(tài)，求末態(tài)溫度T2及過程的W, U及H。2.21 已知水(H2O,l)在100的飽和蒸氣壓ps=101.325kPa，在此溫度

3、、壓力下水的摩爾蒸發(fā)焓 。求在100,101.325kPa下使1kg水蒸氣全部凝結(jié)成液體水時的W，Q，U，H和H。設(shè)水蒸氣適用理想氣體狀態(tài)方程式。解: 題給過程的始末態(tài)和過程特性如下： n = m/M = 1kg/18.015gmol-1 = 55.509mol題給相變焓數(shù)據(jù)的溫度與上述相變過程溫度一致，直接應(yīng)用公式計算W=pambV =p(Vl-Vg )pVg = ng RT=172.2kJU = Qp + W =2084.79kJ2.24蒸氣鍋爐中連續(xù)不斷地注入20的水，將其加熱并蒸發(fā)成180，飽和蒸氣壓為1.003Mpa的水蒸氣。求每生產(chǎn)1kg水蒸氣所需要的熱量。已知：水(H2O,l)在

4、100的摩爾蒸發(fā)焓，水的平均摩爾定壓熱容，水蒸氣(H2O,g)的摩爾定壓熱容與溫度的函數(shù)關(guān)系見附錄。解: 2.26 已知水(H2O,l)在100的摩爾蒸發(fā)焓,水和水蒸氣在25100范圍間的平均摩爾定壓熱容分別為和求在25時水的摩爾蒸發(fā)焓。解：由已知溫度的相變焓求未知溫度的相變焓，常壓下對氣體摩爾焓的影響通常可以忽略，可直接應(yīng)用p68公式(2.7.4)2.302.312.332.342.38 某雙原子理想氣體1mol從始態(tài)350K,200kPa經(jīng)過如下四個不同過程達到各自的平衡態(tài)，求各過程的功W。（1） 恒溫下可逆膨脹到50kPa；（2） 恒溫反抗50kPa恒外壓不可逆膨脹；（3） 絕熱可逆膨脹

5、到50kPa；（4） 絕熱反抗50kPa恒外壓不可逆膨脹。解: 雙原子理想氣體 n = 5mol； CV,m =（ 5/2）R； Cp,m = （7/2）R 2.39 5mol雙原子理想氣體從始態(tài)300K,200kPa，先恒溫可逆膨脹到壓力為50kPa，再絕熱可逆壓縮到末態(tài)壓力200kPa。求末態(tài)溫度T及整個過程的W，Q，UH和H。解: 理想氣體連續(xù)pVT變化過程. 題給過程為由絕熱可逆過程方程式得 1) H 和 U 只取決于始末態(tài),與中間過程無關(guān)H = n Cp,mT = n Cp,m(T3-T1) = 21.21kJU = n CV,mT = n CV,m(T3-T1) = 15.15kJW2 =U = n C