物理化学第1-2章习题课.ppt

习题课,1-4一抽成真空的球形容器，质量为25.0000g。充以4水之后，总质量为125.0000g。若改用充以25、13.33kPa的某碳氢化合物气体，则总质量为25.0163g。试估算该气体的摩尔质量。,解：先求容器的容积,n=m/M=pV/RT,1-12有某温度下的2dm3湿空气，其压力为101.325kPa，相对湿度为60。设空气中O2和N2的体积分数分别为0.21和0.79，求水蒸气、O2和N2的分体积。已知该温度下水的饱和蒸气压为20.55kPa（相对湿度即该温度下水蒸气分压与水的饱和蒸气压之比）。,解：水蒸气分压水的饱和蒸气压0.6020.55kPa0.6012.33kPaO2分压（101.325-12.33）0.2118.69kPaN2分压（101.325-12.33）0.7970.31kPa,2-11mol理想气体于恒定压力下升温1，试求过程中气体与环境交换的功W。,解：,2-21mol水蒸气（H2O，g）在100，101.325kPa下全部凝结成液态水。求过程的功。,解：,2-3在25及恒定压力下，电解1mol水（H2O，l），求过程的体积功。,解：1mol水（H2O，l）完全电解为1molH2（g）和0.50molO2（g），即气体混合物的总的物质的量为1.50mol，则有,2-4系统由相同的始态经过不同途径达到相同的末态。若途径a的Qa=2.078kJ，Wa=-4.157kJ；而途径b的Qb=-0.692kJ。求Wb。,解：因两条途径的始末态相同，故有Ua=Ub，则,所以有，,2-5始态为25，200kPa的5mol某理想气体，经a，b两不同途径到达相同的末态。途径a先经绝热膨胀到28.57，100kPa，步骤的功Wa=-5.57kJ；在恒容加热到压力200kPa的末态，步骤的热Qa=25.42kJ。途径b为恒压加热过程。求途径b的Wb及Qb。,解：过程为：,途径b,因两条途径的始末态相同，故有Ua=Ub，则,2-8某理想气体。今有该气体5mol在恒容下温度升高50，求过程的W，Q，H和U,解：恒容：W=0；,根据热力学第一定律，：W=0，故有Q=U=3.118kJ,2-102mol某理想气体，。由始态100kPa，50dm3，先恒容加热使压力升高至200kPa，再恒压泠却使体积缩小至25dm3。求整个过程的W，Q，H和U。,解：整个过程示意如下：,2-111mol某理想气体于27,101.325kPa的始态下，先受某恒定外压恒温压缩至平衡态，在恒容升温至97,250kPa。求过程的W,Q,已知气体的,解：,2-15容积为0.1m3的恒容密闭容器中有一绝热隔板，其两侧分别为0，4mol的Ar（g）及150，2mol的Cu（s）。现将隔板撤掉，整个系统达到热平衡，求末态温度t及过程的H。,已知：Ar（g）和Cu（s）的摩尔定压热容Cp，m分别为20.786及24.435，且假设均不随温度改变。,解：用符号A代表Ar（g），B代表Cu（s）;因Cu是固体物质，Cp，mCv，m；,Ar（g）,过程恒容、绝热，W=0，QV=U=0。显然有,所以，t=347.38-273.15=74.23,2-18在一带活塞的绝热容器中有一绝热隔板，隔板的两侧分别为2mol，0的单原子理想气体A及5mol，100的双原子理想气体B，两气体的压力均为100kPa。活塞外的压力维持100kPa不变。今将容器内的绝热隔板撤去，使两种气体混合达到平衡态。求末态温度T及过程的W，U。,因活塞外的压力维持100kPa不变，过程绝热恒压，Q=Qp=H=0，于是有,T=350.93K,2-25100kPa下，冰（H2O，s）的熔点为0，在此条件下冰的摩尔熔化焓。已知在-100范围内过泠水（H2O，l）和冰的摩尔定压热容分别为Cp,m（H2O，l）=76.28和Cp,m（H2O，s）=37.20。求在常压下及10下过泠水结冰的摩尔凝固焓。解：,2-26已知水（H2O，l）在100的摩尔蒸发焓，水和水蒸气在25100的平均摩尔定压热容分别为和。求在25时水的摩尔蒸发焓,解,2-38某双原子理想气体1mol从始态350K，200kPa经过如下四个不同过程达到各自的平衡态，求各过程的功W。（1）恒温可逆膨胀到50kPa；（2）恒温反抗50kPa恒外压不可逆膨胀；（3）绝热可逆膨胀到50kPA；（4）绝热反抗50kPa恒外压不可逆膨胀。,解：（1）恒温可逆膨胀到50kPa：,（2）恒温反抗50kPa恒外压不可逆膨胀:,（3）绝热可逆膨胀到50kPa,绝热，Q=0,（4）绝热反抗50kPa恒外压不可逆膨胀,绝热，Q=0，,故T2=275K,2-395mol双原子理想气体1mol从始态300K，200kPa，先恒温可逆膨胀到压力为50kPa，再绝热可逆压缩末态压力200kPa。求末态温度T及整个过程的Q，W，U及H。,解：整个过程如下,恒温可逆膨胀过程,因是理想气体，恒温，U恒温