物理化學(xué)習(xí)題答案

1、第一章     氣 體1   兩個容積均為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101.325 kPa。若把該容器移至373.15 K的沸水中，試

2、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3.567 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），373.15 K時空氣的分壓為              

3、;    由于容器中始終有水存在，在373.15 K時，水的飽和蒸氣壓為101.325 kPa，系統(tǒng)中水蒸氣的分壓為101.325 kPa，所以系統(tǒng)的總壓 (121.595 + 101.325)KPa 222.92KPa恒壓恒容1 mol 理想氣體P1=202.65 KPa V1=10 dm3T1=?1 mol 理想氣體P3=2026.5 KPaV3=1 dm3T3=?1 mol 理想氣體P2=2026.5 KPa V2=10dm3T2=?第二章 熱力學(xué)第一定律1. 1mol理想氣體經(jīng)如下變化過程到末態(tài)，求整個過程的W、Q、U、H   

4、;          .解：         恒容升溫過程：W1= 0 J恒壓壓縮過程：W2= -P外(V3-V1) = -2026.5×103×(1-10)×10-3=18.24 kJT3=T1,   根據(jù)熱力學(xué)第一定律           

5、60;2. 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 mol，0 °C的單原子理想氣體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 °C的雙原子理想氣體B，其體積恒定。今將絕熱隔板的絕熱層去掉使之變成導(dǎo)熱板，求系統(tǒng)達(dá)平衡時的T及過程的。        解：過程圖示如下                 

6、;                  顯然，在過程中A為恒壓，而B為恒容，因此                               

7、    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                    

8、3. 1mol 理想氣體從300K，100kPa下等壓加熱到600K，求此過程的Q、W、DU、DH。已知此理想氣體Cp,m=30.0 J·K-1·mol-1。解：Wp(V2-V1) = nR(T1-T2) =1×8.314×(300-600)= -2494.2J DU= nCV,m (T2-T1) =1×4)×(600-300)= 6506J DH= nCp,m (T2-T1) =1×30.00×(600-300) = 9000J Qp= DH =9000J 4. 5 mol雙原子氣體從始態(tài)300 K，200 kP

9、a，先恒溫可逆膨脹到壓力為50 kPa，在絕熱可逆壓縮到末態(tài)壓力200 kPa。求末態(tài)溫度T及整個過程的及。 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          

10、           ，對雙原子氣體              因此                          

11、         由于理想氣體的U和H只是溫度的函數(shù)，                                   整個過程由于第二步為絕熱，計算熱是方便的。而第一步為恒溫可逆

12、60;                           5. 1 mol某理想氣體于27，101.325KPa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97.0，250.00KPa。求整個過程的 。已知氣體的CV,m-1.K-1 . 解：1 mol 理想氣體P2=?V2=V3T2=274 mol 理想氣體P3=250KPa

13、V3=?T3=971mol 理想氣體P1=101.325KPa V1=?T1=27          對有理想氣體和只是溫度的函數(shù)                  該途徑只涉及恒壓和恒容過程，W2=0 J根據(jù)熱力學(xué)第一定律6. 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 dm3的單原子理想氣

14、體A和50 dm3的雙原子理想氣體B。兩氣體均為0，100 kPa。A氣體內(nèi)部有一體積和熱容均可忽略的電熱絲?，F(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 TB          （2）氣體B得到的功WB；              （3）氣體A的末態(tài)溫度TA （4）氣體A從電熱絲得到的熱QA。解：&

15、#160; 由于加熱緩慢，B可看作經(jīng)歷了一個絕熱可逆過程，B為雙原子理想氣體，=7/5 設(shè)初始溫度為T，初始壓力為P                     功用熱力學(xué)第一定律求解                 

16、60;                 氣體A的末態(tài)溫度可用理想氣體狀態(tài)方程直接求解，                               &

17、#160;          將A與B的看作整體，W = 0，因此                     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0.2 MPa的末態(tài)，計算整個過程的Q、W、U、H。解：絕熱恒外壓膨脹，Q=0 J，W=U   

18、;                 8. 1 mol 100的水置于帶活塞的汽缸中，恒定外壓在101325Pa，加熱使水轉(zhuǎn)變?yōu)?00的水蒸汽，過程吸熱40.64kJ。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。計算整個過程的Q、W、U、H。解：100，101.325kPa 下水轉(zhuǎn)變?yōu)樗魵鉃榭赡嫦嘧?Q = 40.64 kJ  9. 已知100，101325Pa的恒溫恒壓下，1 mol水過程吸熱40.64k

19、J。試求1 mol水100，101325Pa 轉(zhuǎn)變?yōu)橥瑯訙囟?，壓力?0.53kPa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)計如圖所示的另一條途徑計算狀態(tài)函數(shù)變化量U，H1 mol H2O(l)P=101.325 KPa T=1001 mol H2O(g)P=101.325 KPa T=100恒T         U，H          1 mol H2O(g)P=10

20、1.325 KPa T=100恒T、恒P可逆相變恒T膨脹U2，H2U1，H1 恒T、恒P可逆相變過程，H1=Q1 = 40.64 kJ 水蒸氣可視為理想氣體，則恒溫膨脹過程U2=H2 =0 10. 100 kPa下，冰（H2O, s）的熔點為0 °C。在此條件下冰的摩爾融化 熱。已知在-10 °C 0 °C范圍內(nèi)過冷水（H2O, 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)冰的摩爾凝固焓。     解：過程圖示如下      

21、;                             平衡相變點，因此                     11.

22、60;  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)，計算下列反應(yīng)在25 °C時的及。       （1）       （2）       （3）    解：查表知  NH3(g)NO(g)H2O(g)H2O(l)-46.1190.25-241.818-285.830  NO2(g)HNO3(l)Fe2O3(

23、s)CO(g)33.18-174.10-824.2-110.525                            （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)，計算 25 °C時反應(yīng)