第二章热力学第一定律__题加的答案解析

1、 .wd.第二章热力学第一定律1.始态为25 °C，200 kPa的5 mol某理想气体，经途径a，b两不同途径到达一样的末态。途经a先经绝热膨胀到-28.47 °C，100 kPa，步骤的功；再恒容加热到压力200 kPa的末态，步骤的热。途径b为恒压加热过程。求途径b的及。天大2.5题解：先确定系统的始、末态对于途径b，其功为根据热力学第一定律2. 2 mol某理想气体，。由始态100 kPa，50 dm3，先恒容加热使压力增大到200 dm3，再恒压冷却使体积缩小至25 dm3。求整个过程的。天大2.10题解：过程图示如下由于，那么，对有理想气体和只是温度的函数该途径

2、只涉及恒容和恒压过程，因此计算功是方便的根据热力学第一定律3.单原子理想气体A与双原子理想气体B的混合物共5 mol，摩尔分数，始态温度，压力。今该混合气体绝热对抗恒外压膨胀到平衡态。求末态温度及过程的。天大2.18题解：过程图示如下分析：因为是绝热过程，过程热力学能的变化等于系统与环境间以功的形势所交换的能 量。因此，单原子分子，双原子分子由于对理想气体U和H均只是温度的函数，所以4. 1.00mol单原子分子理想气体，由10.1kPa、300K按以下两种不同的途径压缩到25.3kPa、300K，试计算并比拟两途径的Q、W、U及H。 (1等压冷却，然后经过等容加热；（2） 等容加热，然后经过

3、等压冷却。解：Cp,m=2.5R, CV,m=1.5R110.1kPa、300K 10.1kPa、119.8 25.3kPa、300K 0.2470dm3 0.09858 dm3 0.09858 dm3 Q=Q1+Q2=1.00×2.5R×(119.8-300)+ 1.00×1.5R×(300-119.8)=-3745+2247=-1499(J)W=W1+W2=-10.1×103×(0.09858-0.2470)+0=1499(J)U=Q+W=0H=U+(pV)=0+25.3×0.09858-10.1×0.2470

4、=0210.1kPa、300K 25.3kPa、751.6 25.3kPa、300K 0.2470dm3 0.2470dm3 0.09858 dm3 Q=Q1+Q2=1.00×1.5R×(751.6-300)+ 1.00×2.5R×(300-751.6)=5632-9387=-3755(J)W=W1+W2=0-25.3×103×(0.09858-0.2470) =3755(J)U=Q+W=0H=U+(pV)=0+25.3×0.09858-10.1×0.2470=0计算结果说明，Q、W与途径有关，而U、H与途径无关。

5、5.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 mol，0 °C的单原子理想气体A，压力与恒定的环境压力相 等；隔板的另一侧为6 mol，100 °C的双原子理想气体B，其体积恒定。今将绝热隔板的绝热层去掉使之变成导热板，求系统达平衡时的T及过程的。解：过程图示如下显然，在过程中A为恒压，而B为恒容，因此同上题，先求功同样，由于汽缸绝热，根据热力学第一定律6.1mol 理想气体从300K，100kPa下等压加热到600K，求此过程的Q、W、DU、DH。此理想气体Cp,m=30.0 J·K1·mol1。解Wp(V2-V1) = nR(T1

6、-T2) =1×8.314×(300-600)= -2494.2JDU= nCV,m (T2-T1) =1×(30.00-8.314)×(600-300)= 6506JDH= nCp,m (T2-T1)=1×30.00×(600-300)= 9000JQp= DH =9000J7. 5 mol双原子气体从始态300 K，200 kPa，先恒温可逆膨胀到压力为50 kPa，在绝热可逆压缩到末态压力200 kPa。求末态温度T及整个过程的及。解：过程图示如下要确定，只需对第二步应用绝热状态方程，对双原子气体因此由于理想气体的U和H只是温度

7、的函数，整个过程由于第二步为绝热，计算热是方便的。而第一步为恒温可逆8.一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 dm3的单原子理想气体A和50 dm3的双原子理想气体B。两气体均为0 °C，100 kPa。A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。2气体B得到的功。3气体A的末态温度。4气体A从电热丝得到的热。解：过程图示如下由于加热缓慢，B可看作经历了一个绝热可逆过程，因此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

8、求解，将A与B的看作整体，W = 0，因此9.在带活塞的绝热容器中有4.25 mol的某固态物质A及5 mol某单原子理想气体B，物质A的。始态温度，压力。今以气体B为系统，求经可逆膨胀到时，系统的及过程的。解：过程图示如下将A和B共同看作系统，那么该过程为绝热可逆过程。作以下假设1固体B的体积不随温度变化；2对固体B，那么从而对于气体B10.水H2O, l在100 °C的饱和蒸气压，在此温度、压力下水的摩尔蒸发焓。求在在100 °C，101.325 kPa下使1 kg水蒸气全部凝结成液体水时的。设水蒸气适用理想气体状态方程式。解：该过程为可逆相变11. 100 kPa下，

9、冰H2O, s的熔点为0 °C。在此条件下冰的摩尔融化 热。在-10 °C 0 °C范围内过冷水H2O, 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凝固焓。解：过程图示如下平衡相变点，因此12.应用附录中有关物质在25 °C的标准摩尔生成焓的数据，计算以下反响在25 °C时的及。123解：查表知  NH3(g)NO(g)H2O(g)H2O(l)-46.1190.25-241.818-285.830  NO2(g)HNO3(l)Fe2O3(s)CO(g)33.18-174.10-824.2-110.52512313.应用附录中有关物质的热化学数据，计算25 °C时反响的标准摩尔反响焓，要求：1应用25 °C的标准摩尔生成焓数据；2应用25 °C的标准摩尔燃烧焓数据。解： 查表知Compound000因 此，由标准摩尔生成焓由标 准摩尔燃烧焓14.25 °C甲酸甲脂HCOOCH3, l的标准摩尔燃烧焓为，甲酸HCOOH, l、甲醇CH3OH, l、水H2O, l及二氧化碳CO2, g的标准摩尔生成焓分别为、及。应用这些数据求25 °C时以下反响的标准摩尔反响焓。解：显然要求出甲酸甲脂HCOOCH3, l的标准摩尔生成焓15.对于