物理化学第一二章习题答案

1、第一章 气 体 V的玻璃球泡之间用细管连结，泡内密封着标准状态下的空气。若将其中的一 两个容积均为1 个球加热到100，另一个球则维持0，忽略连接细管中气体。 解：由题给条件知，（1）系统物质总量恒定；（2）两球中压力维持相同。 2 一密闭刚性容器中充满了空气，并有少量的水。但容器于300 K条件下大平衡时，容器内压力为 kPa。若把该容器移至 K的沸水中，试求容器中到达新的平衡时应有的压力。设容器中始终有水存在，且可忽略水的任何体积变化。300 K时水的饱和蒸气压为 kPa。 解：将气相看作理想气体，在300 K时空气的分压为 由于体积不变（忽略水的任何体积变化）， K时空气的分压为 由于容

2、器中始终有水存在，在 K时，水的饱和蒸气压为 kPa，系统中水蒸气的分压为 kPa，所以系统的总压 ?K15373.?PHP?POair, 2 + KPa 第二章 热力学第一定律 1 mol 理想气体 = KPa P13 V=10 dm1=? T11 mol 理想气体 4 mol 理想气体1mol 理想气体 P =250KPa =?P= P 312V=?=V=?V V 3213T =27 TT=97=27312 恒容 1 mol 理想气体3=10dm P= KPa V22 T=?2 理想气体1 mol 恒压 = KPaP33 =1 dmV3 T=?3 、H、Q、U1. 1mol理想气体经如下变

3、化过程到末态，求整个过程的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恒容升温过程：1-33 10= kJ-V= -P(V) = 10(1-10)恒压压缩过程：W1外32Jk18.24?W?WW? 21?JT0?nH?C?T?，?U?nC?TT?0J? =TT, 131v.33.m1PmJ8.24k?-1240UQ?W?-18. 根据热力学第一定律 的单原子理想，0 C2

4、 mol在一带活塞的绝热容器中有一固定的绝热隔板。隔板靠活塞一侧为2. ，其体的双原子理想气体B气体A，压力与恒定的环境压力相 等；隔板的另一侧为6 mol，100 CT程板，求系统达平衡时的过及热积恒定。今将绝隔板的绝热层去掉使之变成导热 的。 解：过程图示如下 为恒容，因此为恒压，而B 显然，在过程中 A 同上题，先求功 同样，由于汽缸绝热，根据热力学第一定律 HWUQ。已知此理想、3. 1mol 理想气体从300K，100kPa下等压加热到600K，求此过程的-1-1C 。= JK气体molp,mT nRTWpVV (300-600)= (-) =1) =解：(2112TU nCT (-

5、 6506J =) =1V1,m2TH nCT ) =1 (-=(600-300) = 9000J p1,m2HQ =9000J =p，在绝热可逆压缩，先恒温可逆膨胀到压力为50 kPa4. 5 mol双原子气体从始态300 K，200 kPaT 及整个过程的及。到末态压力200 kPa。求末态温度 解：过程图示如下 要确定，只需对第二步应用绝热状态方程 ，对双原子气体 因此 HU 和 由于理想气体的只是温度的函数， 而第一步为恒温可逆计算热是方便的。 整个过程由于第二步为绝热， 27，的始态下，先受某恒定外压恒温压缩至平衡态，再恒容升温至，。某理想气体于5. 1 mol . = C 。已知气

6、体的求整个过程的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对有理想气体和只是温度的函数 ?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 该途径只涉及恒压和恒容过程，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 根据热力学第一定律36. 一水平放置的绝热恒容的圆筒中装有无摩擦的绝热理想活塞，活塞左、右两侧分别为50 dm的单3的双原子理想气体B。两气体均为0，100 kPa。原子理想气体A和50 dmA气体内部有一体积和热容均可忽略的电热丝。现在经过通电极其缓慢加热左侧气体A，使推动活塞压缩右侧气体B到最终压力增至200 kPa。 求： （1）气体B的末态温度T （2）气体B得到的功W； BB （3）气体A的末态温度T （4）气体A从电热丝得到的热Q。 AA解： 由于加热缓慢，B可看作经历了一个绝热可逆过程，B为

8、双原子理想气体，=7/5 设初始温度为T，初始压力为P ?12P200? ?7BKT?T?332.97?273.15? B100P?功用热力学第一定律求解 气体A的末态温度可用理想气体状态方程直接求解， W = 0，因此B的看作整体， 与 将A 7. 1mol 300 K、1 MPa的单原子理想气体，绝热恒外压膨胀到压力为 MPa的末态，计算整个过程的Q、W、U、H。 解：绝热恒外压膨胀，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，加热使水转变为恒定外压在101325Pa，8. 1 mol 100的水置于带活塞的汽缸中，U、Q、W过程吸热。若水蒸汽可视为理想气体，水的体积相对水蒸气而言可忽略。计算整个过程的 H。 下水转变为水蒸气为可逆相变100， 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的恒温恒压下，1 mol水过程吸热。试求1 mol水100，101325Pa 转变为同样温度，压力为的水蒸气，求过程的U、H 。水蒸汽可视为理想气体，水的体积相对水蒸气而言可忽略。 解：设计如图所示的另一条途径计算状态函数变化量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膨胀 U，H 22 0 恒T、恒P可逆相变0 O(g)1 mol H2 P= KPa T=100H ，U11 恒T、恒P可逆相变过程，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 水蒸气可视为理想气体，则恒温膨胀过程U=H =0 22?U?U?U?37.63kJ,?H?H?H?40.64kJ 211210. 100 kPa下，冰（HC0 C 10 -热。已知在 C。在此条件下冰的摩尔融化0 ）的熔点为sO, 2范围内过冷水（HO, l）和冰的摩尔定压热容分别为 和。求在常压及-10 C下过冷水结冰的摩尔2凝固焓。 解：过程图示如下 平衡相变点，因此 11. 应用附录中有关物质在25 C的标准摩尔生成焓的数据，计算下列反应在25 C时的及。

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 应用附录中有关物质的热化学数据，计算 25 C时反应 的标准摩尔反应焓，要求： （1） 应用25 C的标准摩尔生成焓数据； ?1mol?379.07?HHCOOCH,lKJ? 已知3fm（2） 应用25 C的标准摩尔燃烧焓数据。 解： 查表知 0 因 此，由标准摩尔生成焓 ?n?HBHmmBfB?66.?2.?285830?07?379.?2238 ?1mol?473.41KJ?由标 准摩尔燃烧焓 ?n?-HBH?mmBcB