(完整版)物理化学课后答案(傅献彩_第五版)

1、1/76第二章热力学第一定律L 如果一个系统从环境吸收了 40J 的热， 而系统的热力学能却增加了 200J,问系统从环境得到了多少功？如果该系统在膨胀过程对环境作了 10W 的功，同时收了 28kJ 的热,求系统的热力学能变化值.解:根据 X?=Q+W 焦力学第一定律，可知（系统从环境吸热Q0）&（2004O）J=16OJM7=Q+W（系统对环境做功,WlX8.314J moLK血节1VVi8,在 100kPa 及 423K 时，将 1molNH3(g)等温压缩到体枳等于 10dm*求最少需做多少功？(1) 假定是理想弋体：(2) 假定符合 vanderWaah 方程式.已知 vanderW

2、aals 常数 a0.417Pam6 mol 气 0=3.71X10-&m3mol-1.解:。)假定为理想气体，那么气体在等温可逆压缩中做功最小=-lmolX8.314JmoP-K3X423KX】n 聚祟=挥=4405,74JAlum可根据理想气体状态方程皿=普=讽1程上=35 又 10 一侦EFJJ.UVr/J.Uia代人上式方可求解.(2)假定符合 VM1derWaals 方程.方程整理后，可得546 匕Imo】 ,44JX1Q-W我 GMT=lmolX 岑 X&314,J moLK1X(5-273)K-34O58J.41.85X103/76代人数据Vl-3.472X10 一*憧+4.17

3、X10-(VB-L547X1O10=0解三次方程后得 Vm=35XIO-m*T2in/?TAM2勺(s-讶严=-d?TInan14-)K 一 ndkvrVj)it/快f,Ti-it/-iv如ic寸10X1。-mlTTlX3.71X10,n?,rno=KX423KXIn35X10-Jm3_lmolx3i71xl0=0.417Pamcmol-1XI2X(一410.01m0.35mJ/=4385.2119.9.巳知在 373K 和 100kPa 压力时， 1kgH4O(D 的体积为 1,043dm3JkgH： O(g)的体积为 1677dm3,H； CXI)的摩尔汽化焙变值HL40.69kJmol)

4、当mdftO先等温可逆际胀至 100kPa,再等压加热至 323K.请分别计算两个途径的 Q.W.AU 和 AH,试比较两种结果有何不同,说明为什么.解:因为单原子理想气体=岑 R过程如图 2&1等压升温暇=_机=_力(群=-nR(7-T1)=-lmQlX8,314J,mol-1,K-X(323-273K=415.7J3H】=0=f：nCdT=ImolXyX8.314J瑚K-1(323-273)K=1039.257CmdT=liwx3W 成+肌=一 198&构Q=Q+Q=2612.5J由=必 1+跑广 623,55JAH=AH|+皿=1039.251比哉两种结果乂和 AH 值相同,而 Q 和

5、W 值不同说明 Q 和 W 不是状态函数，它们的数值与所经过的途径和过程有关.而&7 和 3H,是状态函数,无论经过何神途役，只要最终状态相同，皿和的散僮必相等.1L273K,压力为 5X105Pa 时,Ng)的体积为 2.。dm在外压为 100k?8 压力下等温膨胀，直到 N：(g)的压力也等于 100kPa 为止.求过程中的 W,W.AH 和 Q.假定气体是理想气体.藉:该过程为恒定外压等温膨胀虾1一机理想气体状态方程pVnRT=-一 2X)=-8O0JQ=-W=80Cj.110.02kg 乙醇在其沸点时蒸发为气体.已知蒸发热为 S58Wkg-,黑气的比容为 Q607 洲kL.试求过程的M

6、J,乩 W 和商计算时略去液体的体积IO5Pw图IO6/76此蒸发过程为等温等压可逆过程AHNQ=O.0ZkgX858kJ,kg-l=lA16kJ研)忽略液体的体积)-100X16*PaX0.02kgX0.607m1,kg-1214J必=Q+W=17.16X1十(一 1 幻4JN15946J,13.373K、压力为 100kPa 时,1.0gH:O(l)g 下列不同的过程变为 373KJOOkPa 的 HQ(g).清分别求出各个过程的 AU,DH,W 和 Q 值.在 373KJOOkPa 压力下 HtO(l)变成同温、同压的汽多(2) 先在 373K,外压为 50kPa 下变为汽，然后加压成

7、373KJ00kPa 的汽；把这个 HJ)突然放进恒温 373K 的真空箱中，控制容桐使终杰压力为 100 呻日的汽.已知水的汽化热为的可侦七解;(1)水在同温同压的条件卜蒸发AH=Q=1XIO1kgX2259kJ kg=2.26kJ狼=一少崎(忽略液体体积)=_小丁 13731=2O88J,ri373K HQ(g)Tj50kPa图 2fIpAHi=Q：=IX103X2259kJ kgl=2.26kJWi=_pV；=_JIRT=_172J兰 Or+的-2088JT巧 2=0,3 乩=0 河=一,氐丁岳导=一nRTInVp2=-耿普涉丁&314JgLKX373KXln.10AL)Kgluu=11

8、9J、Q=_WE=_】19J=WI+WL-53JQHQI+QH2141J少=XA+M=2088JAH=可+3 珏=2.26X1 伊 J,(3) 在直空箱中,pf=0,故*=。由田 qH为状态函数.即只要最终状态相同，则数值相等=2.26X10,J,用=Q-W=Q=2088J.M】md 单原子理想汽体始态为 200kPaJl,2dm经少丁=常数的可逆过程(即过程中=常数儿抵编到终态为 400kPa,已知气体的CV.LR,试求373K.H，O(g)lOOkPa373K,HH)50kPa7/76终态的供积和温度、(2) J7 和 W;(3) 所做的功.#?；(!)根据中丁=常数，则向=曲，必 PML

9、P 如 0 勺 0 如1】.孕 10 一岫 3T_AlT二拍nR 二TODIX&314JmoLKT】_由*Pi一厂OOkPa_“4,小V=质丁1 由)&314J，mol： KTX134.7K_叫宵PifJJ=nCvdT=nCYTz-TJTI=lmoixgx&314jmol-】KX(134,7-269.4)K=-1679.84J0I.xiH=rtCdrnCC-Ti)JTlmolX-|-X8L314J-moi-1K*1X(134.7-260.4)K=-2799,74J.由(pT 两式可推出 V=华)pvnRTWPpdV=-P 如罕&T=T 质TL*Jy(JTjJU=-2XlmclX8.3HJmcL

10、 K=】X(134.7269.4)K=2239J9L15.15.设有压力为 100kP温度为 293K 的理想弋体 3.0dm.在等压下加焦*直到最后的温度为353K 为止，计算过程中 W.&UAH 和 Q 已却该气体的等压摩尔热容为,C*m=.28+3.26X10T/K)J-K-1mo解:诙过程为等压升温过程H=f=nCp,dTJTiGm=07,28+X26XJO3njK1moPJAH虹 27.28Tj-Ti)中岑 XX26X10，Tf)w=Q.123X27.器 X(353-293)+X3.26X10-JX(353l-2932)=209.1J_，峪_13。10 叩仍 331。一时 ho“RT

11、i8.314J*mo1*K，X293K理想气体等压过程牛=牛 JiJ;机=争=淄籥螂 T6X10F11ydtx匹=一凡(V)=100XlPaX(3.6-3)XlOTm=-60J凶=H*=2g1J-60)=1411J*16.16.在1200KJOOkPa压力下， 有1nwlCaCOhCs)完全分解为CaO(矽和CQ(g)， 吸热180kJ.计算过程的W.W,AH和 Q 设气体为理想气体.解:CaCCKq（碧），井证明对于理想气体有（彩）广。，（亲）广。.证明：（1）已知 H=*（7+/Vr400X104等压过程 dH=（黑）,W+EV 两边同除以 dT滂）广（彩力僦 w 僦提取相同的（眷）/又因

12、为 G=滂），所以 4=（弄）,（第）,+p所以（澈 X,-偿），成立.H=HCPdH-滂）严+儒）并同上题,可知 dH=dU+pdr+Vdp=dbT干 Vdp（等体积过程）联立等式，两边同除以 dT（霁）,+（新膺）广（澈+V（凯又由于C 产滞,G=（器）V 代人上式，整理后得%=-（舞）（段）,-乎,证明完毕，19.在标准压力下,把一个极小的冰块投入 0.1kg.268K 的水中， 结果使系统的温度变为 273K.并有-定数景的水凝结成冰,由于过程进行得很快,可以看作是绝姓的.已知冰的溶解热为 333.5kJkg-ft268273K 之间水的比热为 4,21kJK1.9/76（1）写出系统

13、物奄的变化，并求出 iHF（2）求析出冰的质量.解:（1）在/的条件下，此过程为绝热等压过程故 AH=Qp=0.设析出冰为 Hg.那么水为（0.1工）屈,如图 2TZ图图 212+W+其同种物质同温同压下变化 1H3=0,故川=吊+WAHI+AH；=O0.lkgX21kIKT,kg-1X（273-268）K+（-3315kJ,kg1）Xkg=0工=6.31kg.20.1mol 冲（叽在298K 和 100kPa 压力下，经可逆绝热过程压缩到 5dm试计算（设气体为理想气知：孔（g）的最后温度*（2）Nig）的最后压力*（3）需做多少功.10/76Imol 气体为理想气体,符合理想气体状态方程巧

14、一占-100X10 眼-0,02448m理想气体绝热可逆过程中的过程方程式：=常数298KXC0.02448)1=Tt(0,005)4丁】=562.5K.(2) 同理小叩100X103PaX(0.02448)盘=何 X(0.005 尸乌=S24X03kPa.(3) 理想气体绝热可逆过程中的功：=FICVr(T!-Ti)=lmolX 号 X8.314J mol1K】X(双.5298)K=5497.63J.M21.21.理想任体经可逆多方过程彪胀，过程方程式为 p 秋=C,式中 G”均为常数.心 1若N=2,1mol 气体从%膨胀大到机.温度由=573K 到T：=473K，求过程的功 W；如果气休

15、的 Gs=20.flJK1moL求过程的Q,实和心解解: :过程方程式小*=(板=2,尸#匹=一匚:卅=_；枷U=G任一专尸气半_专=伽柘_财=忒万_应丁 1=球(二Ti)=lmolXfi.314Jmol1-K1(473-573)K=-3L4J义=C2CVrtldT-wCvim=G,m4-R*(20.9+8.314)J,mo】=29.21mol1,K1AH=J；MSdEC/Uf=InwlX29.21JmoP1K以 73-573)K=2921JW=QWW=QW(然力学第一定律)Q=*W=-20901-(-831.4J)H-1258.6L22.22.在 298K 时,有一定城的单原子理想气体(Gs

16、=L5R,从始态2000kPa 及 20dnf 经下列不同过程,膨胀到终态压力为 100kPa.求各过程的 W.3H，Q 及町(D 等温可逆膨胀，(2绝热可逆膨胀；以3=1,3的多方过程可逆助胀，试在 p-V 图上画出三种膨胀功的示意图,并比较三神功的大小.解解: :单原子理想气体 d 号 R0L 号 R,尸曾=号解:IMM 为双原子分子尸缪411/76298K*2000kPalOOkPa20X103m3fflZ-13哩期久世住.此匕*_,_A】 吼_gX)OXKPPHX20X107in,一”ljt.理想气体状心方程在Rg314Jmol1KlX298K-4mo(1)(1)等温可逆膨服叫N,AH

17、MW=-两 tn 导V1=-nRTln(理想气体状态方程此据=仑料)P2=-16.14ITO1X&314J moL K-1X298KIn119.79 虹必=Q*W=0Q=W119.79kJ.(2) 绝热可逆膨胀 Q=0理想气体绝热可逆过程方程式叮/=叮?(2000)-1(298)4-(100)-5A=89.91K理气绝热过程中W=16.14mo】X 岑 X&314Jmol-1-K-1(89.91-298)K=-41.88X10*JJ叫=Q+W=W=4L88X10JAH-nCCTj-TJ-ie.14molX 号 X8.314J,moLX(89.91-298)K69,81X103J.MF(3) 多

18、方可逆过程与绝热可逆过程方程式相似故 w m(2000 广扃(29&)=(100)-0173TC49.27Kw=*(a)I&MmolX8.314Jmol】官1.3-1=66.53kJdJ-nCv.m(T?-T116.14molX4X8.34J-mol】.KTX(149.27-298)K=-29.94kJA/f=nCra(TaTi)=16.MmolxX8.314J*mol-K-1X(149,27-298)K=-49.89kJU=Q+W(热力学第一定律)Q=必一-29.94kJ 一(一 6&53kJ)=36,59 或(4)等温可逆膨胀AVI=P2VS求出 V2=0.4m3(149.27-298)K

19、B2-1412/76绝热可逆彪胀求出 V：=0.12w3多方过程町逆膨胀P1V?3-V2lJ求出吼=0.2通过的计算，可知 W.W.看W W 李/W 心，如图 214 一23.23. 1mol 单原子理想气体从始态 298K,200kPa,经下列途楼使体积加倍，试计算是神途程的篷态压力及各过程的 Q,Q,汗及业的值,画出pT示意图，并把和 W 的值按大小次序排列.(1)等温可逆膨胀,2)绝热可逆膨胀：沿看 p/PLl.OXlOWSm,皿广)+6 的途径可逆变化，解:】mol 单原子理想气体 5=乔,5=孚乩尸澄=亨Imol,VZ98K.200kPa0 0215(1)等温可逆膨胀 6t7=0W=

20、W=普=lmo】X&314J-mol-3K-1X298KXIny=-171L3?JQ=-W-1717.32J.(2)绝熟可逆膨胀 40nWfe 故仑=肉任)Jooxicm(弟 j*拒 X2X 述 H=唯=辎虹由XPLF87.7KnKnKW*gdEEFlmolXyX8.3HJmoL,欧：(187.7298)K=1375.55J.Pi%=2VL24,8XKrm/Pa=LOX10Wdn?maL)+b代入数值，求解占值 200X103-1.0X10*X12.39+bA7S100XVi+6-*lX10*X24.784-76100=323900(Pa)十拒*_32390OPaX24.78X102_Qic心

21、弓RhnolX&.3inTmorI4K叶-pdV=一 P(LOXl01V_+WdVJ%-4-X1.0Xia*X(ViVf)+76100X(V；-V)=一 3245,S6J.心Imol2V=63.00X10JPagwnRT、1 或/hp：热力学能变化W 叫迎：、如图 2 一24, 某一热机的低温热源为 313K,若高温热源分别为：(1) 373K(在太气压力下水的沸点)；(2) 538K(是压力为 5 OXlPa 下水的沸点).试分别计算热机的理论转换系数.解：热机效率广牛3毒*3K=M08%.(2)热机效率疔五产=迎盘秉四=妇 82%.25. 某电冰箱内的温度为273K,室温为298K,今欲使

22、I蛔273K的水变成冰,何最少需做多少功？已知 273K 时冰的融化热为 335kJkg解;冷冻系数片祭=昌亍W=OQ=郸藐野Kx335kJ,kgxlkg=3O.68kJ系统和外境中得到 30.68W 的功.26.有如下反应.氐都在 298K 和大气压力 F 进行，请比较各个反应的 W 与的大小，并说明这差别主要是什么因素造成的.完全燃烧 3睫出(第 s)完全甄化为米二甲酸 GH,(COOH2)(S)J(3)乙醇的完全燃烧;(4)PbS(s)完全机化为 PbO(s)和 SQg)解:反应条件为 298K,100X1(pa压力下进行&丁)=隼(。+ART1=12-12=03H=W.颂 VOAHV

23、叫(3)C2H5OH+3(A(g)2C(J2g)+3H:OA0少(4)2Pbs+3Q：2PbO+2SOz5V0SHJ差别的主要因素在于反应前后气体的物质的量差 5=附做一咖庖.当 50 时心 HW.27.0-500g 正庚烷放在弹形热段计中,燃境后温度升高 2.94K.若热鼠计本身及其附件的热容址为 8.177kJ IT：，计算 298K 时正庚烷的摩尔燃烧嬉舆热汁的平均温度为 298K).图21614/76iD+110z(g整 70)2 您)+8 庄 0(1)解:GH15/76正庚烷燃烧放然反应乩=。一&I77kjK 成 298K=一2LOlkJvH 匚四=世=48176kJmol-1Mgn

24、0.5 乂 10-祯_的 U.OKJmoWO.2X1O-Jkg-moH正庚燃摩尔燃烧焙dlAJGH 心 298K.)=dO.+AnWT=-4817.6kJ moL+(7-11)X8.314kJ,mol-1,KlX103X298K=-27.5kJnur2&根据下列反应在 298.15K 时的焙变值计算 AgCKs)的标准摩尔生成陪出(AfiCl,$,29&15经(1)x4+X+V)X：这个计算过程方可得到iiWHlCAgCl,3,298,15K)=#AJMJ29&】5K)+43HB&15 心+=此,一；AXHL*=4x(-32,298.15K)=L20923X(393*8)3X(285.84)k

25、J,mol-=53.08kJmol.CHLGCH=C%少出=、代(GCH=CH29&*298,15K)=20.50kJmoL53.08kJ moL=32.58kJmol)3根据以下数据,计算乙酸乙酯的标准摩尔生成沽 dHVCH、COOGH,l,29&15K)CHjCDOH+GH$OH=C%COOCTH5(I)+HTOAHZ/29&15K)=-9.20kJmor1乙酸和乙醇的钵椎摩尔燃烧嬉&E(29&15K)分别:-874,5)kJmol1ft1366kJriwl。 *口,氏 0(2) 2Ag(s)+yQ(g)Afc(Ks)jLi(3) 4H2(g4-yCi2(g)HClCg)iUbi(4) H

26、2(g)+-*ag)-Hi(XI)解解: :Ag(s)+yCl2=-2B2X(-3915D+2XC-285.S3)-(-874.54)kJmoll=484.14kJmol1G 氏 OH+3Q2COt+3HQB=-(2Xi/ft(CQr)+3iH(H2O)iH(QKOH)=一2X(-3951)+3X(2 龄，83)一(-1366 门虹mol=278.51kJmolJCHK(X)H(D+GH5OH(D=CHaCCXXrAU)+&O(I)Hm=蚓邪*您 R=AtHi(CH3COOC?H5)-h(H2O)xiHSl(CH3C(XJH)-AfH*(QHJH代人敏据，求解&(CHiCOOCiH$)=9.2

27、0+484.14+”&51(一器 5*83)=1039.Z8kJ,molf3L 请计算 298K 和标腐压力下，如下反应的标准摩尔靖变&H”29&15K*这个数但的称为 C-H 健的“键焙勺平均值)，C(砂+4H(gCHJg)已知，石墨升华为碳原子的焙变估计为 1kJ moLHg)2H(g)的标准解腐姑为 431.7kJ,moLCK(g)的标准摩尔生成格为&尚(29&.15K)=-74.78kJ,myL 解 tC(g)+4H(g)Hg)&乩(298.15K)=X”反应物)一生成物)HM1C(石墨)C(原子)AHt 产 7L1.1W,eoL22H&您=431.7kJ,mol1C(s)+2H=K(

28、g) moLirWtf(298.15K)=dH3况4 一软&田忒=74.78kJmol-171LIkJmoL2X431,7kJmol11649.28kJmol-1根据题目中健焙的定义，可知yX(-1649.20)kJ g|7=-412.32kj-malf%3Z 反应日十普往)一田(力),在 298K 和标准压力下的摩尔反应靖变为H 炒 8K一r285.84 心,mor.试计算该反应在 800K 时进行的摩尔反应嬉变已知凡。 在 3 咫 K 和标准压力卜的摩尔器发焙为阻(373K)=4(U5k) moL 5( 也 谒 )=29.07JK1*mcL+(&36X!0rjK1*tnor1)T或m(Q诟

29、 )=36. 】 6JKT ， 皿L+(&45X10fJK1moL)TG.m(H20,g)-30.00JKtnd-t+ArHfnirHflft.1i*出+景业虹 HJ 刈马、H,O(g)甲赢 K*298K)( 373K)(.373K根据 Kirchhoff 定律AHz=r05(孔)+玄以 5(为)-47.15J,mol-1KXfL-TJ1K=-molf(箕一笋)J&=-23419,5J mu|7AH=28484X1(PJmoE-1pQ,n(HaO(D)dT,JTf=75.26JK mol-1X(373-298)K-5644.4J-mol-1iH=40.65X103J mol13HM=p 或只出

30、(枷)盯 Jr3=30.00X(800-373)+4X1”TXIO-SOC2-373=)15531.7J,moLiHm=Hz 十岛HI2+工 Hz+&4dHa代人散据,3HL247,4X1Q3J,moL.33.某高压容器中含有未知气体，可能是氮气或氧气.今在却 8K 时.取出些样品,从 5dmJ绝热可逆圈胀到6 血己温度降T21K,试判断出容器中是何种气体？设振动的贡献可忽略不计.解:根据绝姓可逆过程方程式丁 WL=TMi5)821)KS巨 J?理气单原分子尸:卷=J=L67tlmAR2A故该未知气体为N3-北将 H：u 百作刖体非线性分子，用经典理论来估计其气体的 5 值.）在温度不太高时,

31、忽略振动自由度项的页献，2）在温度很高时,将所有的振动页献都若虑迸去.解解: :（Dim=L日+旧口）=L（&+豪 T）X3=g平动能和转动能相同,刚体无振动能.5=（舞）广胡GE*G|+R=4R说明:经典理论中腕体无振动能，只有平动能和转动能.每个分的转动自由度和平动自由度均为 3.每闩由值提供的施量为胡由工校高混度时，5,=岑3 十 3+（：边一 33）3；HAMR)K)理气双蛛子分了厂，土LV.LV.IBIB18/76=-|-3+34-（3X3-33X2A?-6R（r;为分了中原子的个数）3在钵境温度境温度为 2 时 K、 压力为 100k&的条件下用乙提与压编空气混合*燃除后用来切刈金

32、展.试粗略粗略计算这种火焰可能达到的最高温度,设窄气中翼的含量为 20 如.已知】2 琳 K 时的姓打学数据如 R物质ArHj./fkJmo】T),mol-1*K:OCX-393.5137.】HjOCg)-24L8233.58cmm226.74&93N:(g)O29.12解:职 ImolGH:(g)为标准 C：Iis(jc+言(Ug)2l(fg4-H?(Xg)按理论景氧气完全燃烧,空气中叫，性一 I*4图2-17等压筮热过程 iH-0H=AM+AH+iHi=OHL=ArHZ,*=ImolX(2X(-393.51)+(24L8?)-226t7)kJ-rmJT=1255,54 虹RH10TDD1*

33、+2HMJI*+Imol，Cp,rIhl(T298)K=(10X29.12+2X37.1+3&5BXT-298)=398.98J KX(F298)K-AH】f%+W1255.54X101=398.98X(T-298)7341L87K 这种火焰可能达到的最高温度为 344 土 87第三章热力学第二定律L5mol 某戴豚子理担混牝已知其日血&5R，从始志 4 腿 KM 俯心 g 经轮热可逆压爆至W0kPx 后，再真空膨胀至 200kPm 求整个过程的 Q.W.&jqH 和 aS,解:双原于理想气体 Gm=gdR+G5=#Ry=J/GLL4Jif地热町逆压蝴 Q,=0 心晶=。四二 W 二心巾一丁。

34、一n|XX&314jgL*K1X(487,61-400)K=9104.8TJwAH=nC；-CTi-Ti)=5Bwlx4*X8l314J*mol_|KY4&L61枷)K=L2&B2J绝热过程方程式伽 Lrr/=A?fTV茶=(四亍孔=487.61点空膨胀&儿=0 AH：=0*W：,=(h。=0 设计可逆膨胀计算 3S.麟-二J 讽成-1次咋=5molX&3HJmoL,K1-In=28.81J+Q=0 丁=3O3.2K*dT=O.01kgX4.1S4kJ 皿一Xln=2.&6X101kJK1JT|1ZFUQIj 孕亭 dT=0iO2kgX4184kJK_,kg1XIn=-2.72X10kJK_,

35、25=心+点=0.14J K1 在 298K 的等温情况下,在-个中间有导格隔板分开的盘子中，一边放 0.2mol。象），床力为於虹烦另一边放 0,8molNl?,压力为即 kPa.抽去隔板使两种气体混合，试求（1）混合后，盒于中的压力混合过程的 Q,W.XAAS 和（3）如果假设在等温情况卜，使混合后的气体再可逆地回到始态,计算该过程的 Q 和 W的值，解：（理想气体状态方程V*5+%rtfi,F7RT=一+.*.P（KX_0.2molX8.3MJ moLK-X298KQ.8molX8.314J moL |-豚 298 尺20X101Pa80X103Pa=49.55 乂】0 一瑚%=m0.2

36、mol+0,8niol1mol,心 RT1molX8.314J=-1717.3?J1040Q=-W1717.32J心=56JKTMAJVdp=W=-1717.32J.（3）等温可逆 XSQ=-w,要可逆回到始态，故AS=-*=-5.76J-K-1Q=T-iSJ=29fiKX（5.76J火-】）=一】717,32JW=-Q=717.32J.&有一绝箱子,中间用绝热 MS 板把箱子的容积一分为二,一边放 1mol300K,100kPa 的单原子理想 7 体ArCgJ.另一个放 2moJ400K,200kPa 的双原子理想气体WQ,若把绝然隔板抽去,让两种气体沮合达平所，求混合过程的斌变.Va4%S

37、SXlOm（2）等温过程 W=0Q=W21/76_).2molXS,3MJ*maT X298K,0,mdx8.31JJ*tno!KX298K20X103Pa 十 SOXltPa=19.55X10-3m3B=阵-牡=0.2mol4-0.Smol=Jmnl%,K丁_1mdX&314J,mol1X298K_Rnvl_3D49.55XlowinJ12,等温过程乂=0Q=-WDalton 分压定律p,i,=Xpg=10X10PaAv=X-40X10PaW=+W,%=RTlnRTin:-*rr2P%=一 8.314Jmol1*K-tX298K(0.2TnolXln+0.8molXln7)=-1717.32

38、JJuJ1UQ=-W=1717.32JAS=旱=5.76J-K1AG=JVdp-W=-1717.32L(3)号温可逆 AU=0.Q- W.要可逆回到始态，故 AS=-AS=-5.76JK-1Q=T*iS=298KX(-5,76JK-1)=-1717.32J=-Q-1717.32J.5 专-绝热!箱子,中间用绝热隔板把箱子的容积一分为二.，边放 1mol300K,100kPa 的单原子理想 1 体Arn（Nw）=2,5R（丁丁】）+尧（丁一 Ti）=061mdXL5（T-300）+2X2.5X（丁一 400）=0T=37&92KOfrf,In=1molXl.5X8.3HJ*mor1*K1In+2

39、molX2.5X8.311J-K1morUn=2,85+(-2.47)=0.38J-K1(等容可逆过程)等温混合过程*XS=fl(Cv,AIn22/76V孔 vRTv_lml 乂&3MJ ZDO1T*KTX300K 由函e,M 网=2194X10mP、叫弓_2molX&314Jmu烦 X40QK 曾_3】G26OWPT=33 26X10 辞Vg=Vv+V 风=58.20XWn?2=n/?lri+rtRinV*V*L L% %23/76=1molX8314J-moL，KFn 券斜+2molX8.314JmoL 噤=7.05J,Ki+9,30J-KT=16.35J-K1aS=ASi+皿=0.38J

40、，K+16.35J,?3J,Kf6.有 2mol 理想气体,从始态 300K,20dm1， 经下列不同过程等温彪服至 50dm1.计算各过程的 Q.W,W.AH和尊(1)可逆降胀；2)空阪胀$(3)对抗恒外压 100kPa 彪胀.解:等温可逆膨胀 W=0,Q=W,AH=0Q一W=457O.S2JM=rtRln#=15.24JKV：(2) 等温真空彪胀 Q=0汗=0,少=0 心打=0由于 AS 是状态函数，故 AS=1127JK1.(3) 等温对抗恒外压 100kP*LO 应 H=0Q=-W=-pf(Vz-Vi)=-100XWPaX(5020)X10-3m3-3W0JQ=3000J,同理S=15

41、.24JKLZ 有 1mol 甲苯 CHCH,在其沸点 383K 时蒸发为气,计算嫉过程的和成书霜在该温度睛， 甲苯的汽化热为 362kJ,kgt.因为在滞点 383K 的条件下的相变 g=0JH=1B1X92X10-1kemol-1X362kJkgl=3130kJWf-*A(V=MH +C,(T-273K)联立两式求解：L0X10X1MJK广仃一 298K)+0.15X10X333,4J广+虫 15gXltfX184J广广(T-273K)-0T=284.35FL 游=AS(l)+AS(s)W=L-次 y|n 普=2molX8.314j*mol1,KX300KXIn5?dn?20dm=一 45

42、70.82J24/76=rT2S4.35,284,35Fm298273K,n273=10gX4.184JKgXni9Qflyo一曜284.35只 Xln 万厂=-196.iyK-1+183.1W-K1+25,56JKq=12.57-KJH H2 2O O , ,的婚化过程可以看作为以卜两步;泌压。，=&+熟=志侬+G(H2fln 祸了解这个过程,者得出在计算中的结果.9.9.实验室中有一个大恒温槽的温度为400K,室温为300K,因恒温槽绝热不良而有4.0kJ的热传给f室内的空气，用计算说明这一过程是否可逆.解:系统绝热不良是个放热过程+Q0所以此过程为不可逆过程.10.10.有1mol过冷水

43、，从始态 263KJ01kP 甘变成同温，同压的冰，求该过程的墙变.并用计算说明这-过程的可逆性.已知水和冰在流温度范围内的平均摩尔定压格容分别为：G，HWO.1)=75.3J，KT，moU(HO.37JK-1-mor。在 273K.101kPa 时水的摩尔凝固热为矽=-5,90kJ,mol-1.=配5(电0(1)In籍+冠L出0In籍t)SlxHiAZ/3K一 1_EM11/-1IT1273(1moiX(5.90X10aJmol1),1motX75,3J,KmolInd 矛亍 R1molX37.7J,K1.tl263Kmo】流区284.350.15X10*X333.4J,gT小VJyQA12

44、9r+273K】50gX4.184JK1s=Jg_4ooojSTM300K=13.33J，K1273KiS=ASi+皿+3&25/76=2.81JKT+(-2L6】J K-J+(-L41JK1)=20.21J K1故,上述过程为不可逆过程.H HlnwlN2(g可看作理想气体,从始态 298KJOOkPa,经如下两个等温过程.分别到达绣态压力为26/76SOOkPa.分别求过程的 Q,W，XAAH.AA,M；,A5 和邱“(l)等温可逆压编 I等外压力 600kPa 时压航解;(1)等温可逆压缩过程，山=h&H=0.=W=Fm 攵=_顽 X8.314X298KXln 潴 F39M】J0=-呼=

45、-4 网 9.21J心=畿捋I 挪 J,LM=W=44 冷 21JK=4439 2】J.(2)等外压为 600kPa 时压编.因为在相同始未态下.则各个状态函数的值不变，故MJ=OAH=O4S=-14.90J*KT.AA=4439.21J,U=4439.26LQ=-W*=_,_5)=_0(翌_翌)=_欧kPa(1XS-3K-Kr，XmKPl趴Q=12.39X10,J,蚂环境 0=12.湘 X1 俨 J(吸熬)4=4=心+4=4=一】4,90J J- -KTKT+ +以獭芝=26.67J K12.将 1molCfe(g)从 298KJOOkPa 的始态,绝魏可逆压缩到 600kPs 试求该过程的

46、和奖设(为理想气体，己知 0(g)的 G.=3 5R,S&(Q 福)=205,UJ*KK mol-解:此压缩过程为绝热可逆压堵，故 Q=0,3S”=0,Q 为理想气体,Qm=3.5R。*瑚=。心一丹=绝热过程方程式TzT 栏泞$=(票)WX298K=49 刑 2KpiOUv力=就*(丁一)=1moiX2.5X8,314Jmoi-1K-397.22298)K=4140.79JAH=nCm(TLL=lmQlX3.5X8.314Jmol-1-K-1X(497.23-298)K=5?9%10J 释=乂，=414.79M=MJ-#SUT=4ig79-2 此 14J*K-! moLXlmo】X(497.2

47、2298)K=-36727.20JK=AHf 境 AT=5797.1Q/-2O5.14JK1*mol-1XImoJX(497t22-2&S)K=350709J13-13-1mnl 戏原子理想气体从始态 298K.100kPa,绝热可逆压缩到体积为 5 血七试求终态的温度,医力和过程的 Q,W,Q,W,AU0H 和 35.解:双原于理想气体，企广奇/?。5=%融+火=号反尸舟=】，4符合理想气体状态方程收则v_M_l_rrolX&31皿 L KTx器 8K8K* *冲仍土朽_财_lOGXlOPa24.78X1。m mSOOkPa1X8,314K-1*mor1100k?T竺上K)=iz39X10叮

48、27/76该压编过程为绝热可逆压缩,故 Q=0,AS=O,Ti=Ti(-)=29KW=W=)iCvk(KL)=lmolX5X8.314J，molK-1XC565.29-298)K=5555,62JAH=nQ,.(T2-rl)=lmolX3.5X8,314J-mor1-K1X(565.29-298)K=?777.S7JKTa_lmolX8.314,mor*KX565.29K_“心.Df24.78X10F189.66kP&14,将 1 顽革 G 田在正常沸点 353K 和 101.3kPa 压力下，向真空蒸发为同温、同压的蒸气已知该条件下，革的摩尔汽化靖为=M77kJmoF1，设气体为理想气体.试

49、求该过程的 Q 和狼,苯的摩尔汽化墉&和摩尔汽化 Gibbs 自由能(3) 环境的埔变 ASm(4) 根据计算结果，判断上述过程的可逆性.:(1)向真空等温蒸发 A=o,w=-pqv=o,MA=Q设计可逆过程求解必在等压可逆过程中瓦 VD=施 Ha一nRT1molX30.77X10Jmol-1-1molX8.314J mol-t*K1x353K=27835.16J因为烙力学能为状态函数，故 W=27835 16J而 Q=K,故Q=27835.16$=#,=3。.77!?日moL=87.17j gLK-1I40utxJG*=jHm4,T=0Ae=Qu_27835.16Jd_T_353K0=小=-

50、27835.16J(4)0=AS 呐+4=肝，、&+好=1molX87.17J moL K-】+(一 78.85J K-1)=a32J，Ki0 则该过程为不可逆一15.15.某一化学反应，在 298K 和在气压力下进行,当反应进度为 1mo!时，放热 40.0kJ.若使反应通过可逆电池来完成反应程度相同,则吸热 4.0kJ.(1) 计算反应进度为 1mol 时的烦变入&(2) 当反应不通过可逆电池完成时求环境的情变和隔离系统的总墙变，从隔离系统的忌墉变值说明了什么问题；(3) 计算系统可能做的最大功的值.解：(1)反应通过可逆电池来完成,&=辛=噤董=134.23J Kl140IASU=ASg

51、+AS”=-78.85JK128/76=1molX13,42Jmor1+134.23J-K-l=147.65JK-1故这一化学反应组成的隔离系统是不可逆的过程(a)G=AH-TAS=-40X10JJ-4000J=-44000JWaL 勇=44000J,16.1mol 单原子理想气体,从始奁 273K,l00kPa,分别经下列可逆变化到达各自的终态，试计算各过陞的和 K.已知该气体在 273K,100kPa 的摩尔嫡雾=】00J K： molf恒温下压力加倍(2) 恒压下体积加借(3) 恒容 F 压力加倍；(4) 绝热可逆膨胀至压力减少一半,(5) 绝焦不可逆反抗 50kPa 恒外压膨胀至平衡.

52、解:恒温下压力加倍加=0H=0,Q=W 理想体状态方程 pV=nRT 测幸 2Pih?W=-nRTIn#=-nFTJn 当=一 1 瑚乂&314J moL,K-IX273KXin(4)=1573.25JVIdQ=-157X25JAS=nRIn 号=1molX8.314Jmor!*K-1Xln-=-5.76J,K-J/2ZM=K=W=1573.25J.UQnCvCTj-Ti)=1molXl,5X8.314J molX273K=3WL58JiH=nClin(TsTi)5674t30J灯争=1mdXL5X8.314J，K-lXln2=a60K1J.ASj=iSi+iS=M64JK-1A(SD=340

53、4.58JT1O8.64JKwX273X2K-100J*K-1X273K)=-2.86X104JiOiH-A(ST)=5674.30-(108.64J,K-1X2?3K100J*KJX273JO=-2.63X10J(4) 绝热可逆膨胀至压力减少一半Q=0.W=W,尸Cv+mJA$=0绝热过程方程式丁亍()宁日=厂X273K=206.90K皿 dCGF-lmolXL5X8.314J*W1K1X(2O6+90-273)K=-S24.33J29/76W=-824.33JAH=rtCm(7i-Ti)=lmolXa5X8.314(206.90-273)K=-137189133J-100X(206.927

54、3)J*5785,67J踞=VHSST=一 1373.89JTOOX(206.9-273)J=5236.11J(5) 绝然不可逆反抗恒外压影胀 Q=O,&J=W=一 p,(V2-Vi)1.崩日一，)=一用匚一：丁。jut蜀=21&4K阳=QqF=lmrfXL5X&3l4J nP,K1XC21&4-273)K=T8O,9JH=j)Cm(N-T】)=?TnolX2,5X&314J，g|TK1X(218,4-273)K=-U34.86JAS=4v.Jn 专+nkln3(分两步可逆过程求解)=忒.tn1 口祟+姬色I)fit=2,5X&314J,mol-1*K-1Xln+8.314JmoL,K-IX1

55、molXn2tbIu1=一 4.64JKT+5.76J-K-1=L12J*K】心=A$+AS=10L12JK-1M=JJ-MSD=-680,90-(101.12X218.4-100X273)=4534.49J.K=AH-A(STi=TlM86-(lQL12X218.4-100X273)=4080.53JP17.17.将 1molHiO(g)从373K,100kPa 下，小心等温压箱，在没有灰尘等祗累中心存在时.得到了3?3KMkPa 的介稳水蒸气.但不久介稳水蒸气全变成液悉水，即HsO(gt373K.20CkPa)0(1,373K 200kPa)求该过程的和境已知在该条件下球的摩尔汽化培为 4

56、6.02kJ,mort水的密度为皿 kg,mf 设气体为理想气体.液体体积受压力的影响可忽略不计.30/76史=AGi+AGi=nRTln叵+。+(止一 pi)=2147.73JAP3H=MH%=1mdX(-46.02X1JmoL)=4&02X10JilGT=洋且F2X】。舄一2.14约=_11?飞 2J KfimK18.18.用合适的判据证明：在 373K 和 200kPa 压下力，HQ比 HzCXg）更穗定.在 263K 和 100kPa 压下力,HsO（s）比 H2（KI）更稳定.解：*?=MI+M?2+业设 n 为 1mol国 uriRTln 色=1molX8.314J,KmoP1X3

57、73KX牛=一 2149,53Jp4Ki=Vdp=Pz占)，i iP=1JP912噤3电mc=1.8J1000kgm3MH2147.73JVO 故自发变化总是 WGibbs 自由能减少的方向进行,吊以/)比(力更柩定,S=ASi 十 U+dSs=心坎寮+祟牛+心梆血默。故自发变化总是朝嬉增加的方向进行,HQ（s）比 HAX1）更稳定.19.19.在 298K 和 100kPa 压力 F，已知 C（金刚石）和 C（石景）的摩尔靖、摩尔燃烧嬉和密度分别为:物质&/（J，KT，moL）AH（kJ gL）p/kg mTCX 金刚石）2.45 一 395.403513/1mol,HQ,263KmohHa

58、O(l)263K|1molHj(Xs),273K*11molH:CXb,273Kl31/76试求：在网 8K 及 100kPaF,C(石墨)一 C(金刚石)的心魂；在298K 及 100kPa 时,哪个晶体更为稳定？(3)增加压力能否使不稳定品体向稳定晶体转化？如有可能至少要加多大压力，才能实现这神转化?(DiHm*(298K)=dHm(石墨.298 金刚石,2 就 K)=393.51kJ,moL(395,40kJ*moL)=l.89X1 伊 JmoL&S 了(298K)=SL(金刚石.298K)-(石墨，网 8K)=2,45J，K-:*mol-1S.71K-1mol-1J=3.26J mol

59、-JK-JMG 了T=1.89X1J,moL-(一土 26mdT，KT)X29886X101J-皿 1 一七(2)因为石墨 f 金刚石的过程 K0,反应过程不能自爰进行，故 298K,100kP 田的条件下石墨比金刷石稳定.Gy+WmBi 石一%)Siooxi 伊 Pa)02.86X103JPa)0kg*m3513ZZ60L5X10*P要想在mK 的温度r，石墨轻化为金刚石，压力要增加至】.51X10。Pa 以上才有可能实现这种转化.理,某实际气体的状态方程为虬=尺丁+仲,式中。为常数.设有 1mal 诙气体，在温度为 T 的等温条件下，由Pi可逆地变到 P 如试写出,章及 M；的计算表示式.

60、解:等温可逆过程，故 MJ=0,iH=0,Q=-W.W=一 PpW=-P 笋 W=-RTlnJVjVnVmucrYm.iaM*=W=R柘.?L 在标准压力和 298K 时,计算如下反应的6(298K),从所得数值判断反应的诃能性.CH,)+*(glCHjOH=(16&27kJ-mor1)(50*72kJmol1)=US,55kJmolC石墨)+2 压 3)+牛+CH,OH(QAGLAGUCffeOHJ.298K)=-166.27 蛆 mol1自发变化总是朝向自由能戒少的方向进行，反应 W)发生的可能性大即炒顽.方法二：物质物质皿出(kJmor1)suj rlKfCKI-7181域 264Q02