武科大物理化學第三章習題答案

1、 3.1熱力學第二定律熱力學第二定律1. 選擇題選擇題（1） c; （2）d2. 不一定，如電解水過程。不一定，如電解水過程。 3.3 熵與克勞修斯不等式熵與克勞修斯不等式1.判斷下列過程熵的變化情況判斷下列過程熵的變化情況1）熵增）熵增; 2）熵減）熵減; 3）熵增）熵增; 4）熵減）熵減; （5） 熵增。熵增。2. 選擇題選擇題（1）b3. 簡答題簡答題（1）絕熱可逆過程的熵變等于零，絕熱不可逆膨脹過）絕熱可逆過程的熵變等于零，絕熱不可逆膨脹過程的熵變大于零，絕熱不可逆壓縮過程的熵變大于零。程的熵變大于零，絕熱不可逆壓縮過程的熵變大于零。（2）不能，因為絕熱不可逆過程熵變大于零，絕熱可）不

2、能，因為絕熱不可逆過程熵變大于零，絕熱可逆過程熵變等于零。逆過程熵變等于零。3.4 熵變的計算熵變的計算1. 簡答題簡答題 在一絕熱恒容箱內(nèi)，有一絕熱板將其分成兩部分，隔板兩邊在一絕熱恒容箱內(nèi)，有一絕熱板將其分成兩部分，隔板兩邊各有各有 1mol n2，其狀態(tài)分別為，其狀態(tài)分別為 298k、p與與 298k、10p，若以，若以全部氣體為體系，抽去隔板后，則全部氣體為體系，抽去隔板后，則q、w、u、h、s中，中，哪些為零？哪些為零？ ,1,2121,112,22120,00( )( )00000v mv mv mv mqwuncttncttttthtvsncinnrintvtvsncinnrin

3、tvsss 2.(天大教材天大教材p145，習題，習題 3.15) 5 mol單原子理想氣體，從始態(tài)單原子理想氣體，從始態(tài) 300 k，50 kpa先絕熱可逆壓縮至先絕熱可逆壓縮至100 kpa，再恒壓冷卻至體積為，再恒壓冷卻至體積為85dm3的末態(tài)。求整個的末態(tài)。求整個過程的過程的q，w，u，h及及s。3.（天大教材（天大教材p144，習題，習題3.10 ） 1mol理想氣體在理想氣體在t=300k下，下，從始態(tài)從始態(tài)100kpa 到下列各過程，求到下列各過程，求q、 s及及 siso 。（1） 可逆膨脹到壓力可逆膨脹到壓力50kpa；（2） 反抗恒定外壓反抗恒定外壓50kpa，不可逆膨脹至

4、平衡態(tài)；，不可逆膨脹至平衡態(tài)；（3） 向真空自由膨脹至原體積的向真空自由膨脹至原體積的2倍。倍。4. （天大教材（天大教材p146，習題，習題3.21）絕熱恒容容器中有一絕熱耐壓隔板，隔）絕熱恒容容器中有一絕熱耐壓隔板，隔板一側(cè)為板一側(cè)為2mol的的200k，50dm3的單原子理想氣體的單原子理想氣體a，另一側(cè)為，另一側(cè)為3mol的的400k，100dm3的雙原子理想氣體的雙原子理想氣體b。今將容器中的絕熱隔板撤去，氣。今將容器中的絕熱隔板撤去，氣體體a與氣體與氣體b混合達到平衡態(tài)，求過程的混合達到平衡態(tài)，求過程的 s。0=4002532002320=4002002222）trtrtcntcn

5、bm,vbam,va( ( ( ( ( 絕熱恒容絕熱恒容 混合過程，混合過程，q = 0, w = 0 u = 0 t2 = 342.86k 5. （天大教材（天大教材p145，習題，習題3.19） 常壓下將常壓下將100 g，27的水與的水與200 g，72的水在絕熱容器中混合，求最終水溫的水在絕熱容器中混合，求最終水溫t及過程的及過程的熵變。已知水的比定壓熱容熵變。已知水的比定壓熱容cp=4.184 j g-1 k-1。1,12,2121,2,1210,0( )( )03302.68pp mp mp mp mqqhncttn ctttksssttncinn cinttj k 6. 常壓下冰

6、的熔點為常壓下冰的熔點為0，比熔化焓，比熔化焓 fush=333.3 j g-1，水的比定壓熱容，水的比定壓熱容cp=4.184 j g-1 k-1。在一絕熱容器中有。在一絕熱容器中有1 kg，25的水，現(xiàn)向容器中加入的水，現(xiàn)向容器中加入0.5 kg，0的冰。求系統(tǒng)達到平衡后，過程的的冰。求系統(tǒng)達到平衡后，過程的 s。解：將過程看作恒壓絕熱過程解：將過程看作恒壓絕熱過程 221122120,01, 250(273.15)104.60.5273.1516.52pppppfuspfusfuspqhqkgccqm ctkjqqmhqmgkghtkmhtsssm c inj ktt 的水降溫至，放出的

7、熱量為放出的熱量可供克冰融化= 313.8還剩冰， 3.5 熱力學第三定律和化學變化過程熵變的計算熱力學第三定律和化學變化過程熵變的計算 3.6 亥姆赫茲函數(shù)和吉布斯函數(shù)亥姆赫茲函數(shù)和吉布斯函數(shù)1. 簡答題簡答題（1）（）（a） (b) (c) (d) (e) 2. 選擇題選擇題（1）a; (2) b0,0uh0s 0u0g0,0,0,0,0uhsag3. 10mol雙原子理想氣體，在雙原子理想氣體，在298k、1atm時絕熱可逆壓縮到時絕熱可逆壓縮到10atm，計算該過程的，計算該過程的q、w、 u 、 h、 s、 a和和 g。已知已知sm，l（298k）= 130.59j k-1 mol-

8、1。解：雙原子分子解：雙原子分子 = 7/5(1)1212,21,21212121()575.10,0()57.6()80.60,()304.26()281.26v mp mpttkpqsuwncttkjhncttkjsssautsus ttkjghtshs ttkj 絕熱可逆過程4. （天大教材（天大教材p148，習題，習題3.36） 已知在已知在101.325 kpa下，水的沸點為下，水的沸點為100 c，其，其比蒸發(fā)焓比蒸發(fā)焓 vaph = 2257.4kj kg-1 。已知液態(tài)水和水蒸氣在。已知液態(tài)水和水蒸氣在100 120 c范圍內(nèi)范圍內(nèi)的平均比定壓熱容分的平均比定壓熱容分 別別cp

9、(h2o,l)=4.224kj kg-1 k-1 為及為及cp(h2o,g) = 2.033kj kg-1 k-1 。今有。今有101.325 kpa下下120 c的的1 kg過熱水變成同樣溫度、壓過熱水變成同樣溫度、壓力下的水蒸氣。設(shè)計可逆途徑，并按可逆途徑分別求過程的力下的水蒸氣。設(shè)計可逆途徑，并按可逆途徑分別求過程的 s及及 g。5. （天大教材（天大教材p148，習題，習題3.40）已知化學反應(yīng)）已知化學反應(yīng)ch4(g)+co2(g)=2co(g)+2h2(g)：1）利用附錄中各物質(zhì)的數(shù)據(jù)）利用附錄中各物質(zhì)的數(shù)據(jù) ，求上述反應(yīng)在，求上述反應(yīng)在25 c時的時的 ；2）利用附錄中各物質(zhì)的標

10、準摩爾生成吉布斯函數(shù)數(shù)據(jù)，計算上述反應(yīng)在）利用附錄中各物質(zhì)的標準摩爾生成吉布斯函數(shù)數(shù)據(jù)，計算上述反應(yīng)在25 c時的標準摩爾反應(yīng)吉布斯函數(shù)變的數(shù)據(jù)；時的標準摩爾反應(yīng)吉布斯函數(shù)變的數(shù)據(jù)；解：解： 3.8 熱力學基本方程式及麥克斯韋關(guān)系式熱力學基本方程式及麥克斯韋關(guān)系式1. 選擇題選擇題（1）b（2）c2. 簡答題簡答題（1）不是）不是dg = sdt + vdp 只適用于只適用于w=0的可逆過程，的可逆過程，或者或者w=0的單相恒組成封閉系統(tǒng)。的單相恒組成封閉系統(tǒng)。 3. （天大教材（天大教材p149，習題，習題3.42） 求證求證 ： (2) 對理想氣體對理想氣體3.9 熱力學第二定律在單組分系統(tǒng)相平衡中的應(yīng)用熱力學第二定律在單組分系統(tǒng)相平衡中的應(yīng)用1. 簡答題簡答題（1）水）水000dphdtt vslhvdpdt2exbexb00dinphdtrthdinpdtptpt高山上低，水的沸點就低，煮食物就慢；高壓鍋里面高，水的沸點大大提高，煮食物就快。（2）2. （天大教材（天大教材p150，習題，習題3.43 ） 已知水在已知水在77時的飽和蒸氣壓為時的飽和蒸氣壓為41.891 kpa。水在。水在101.325 kpa下的正常沸點為下的正常沸點為10