物理例题第二章习题与解答

10A的电流通过一个10的电阻，时间为10s，此电阻放在流动1010℃。求这个解：电阻S I2 10210 SR JK135.32J 10273.151题中时间若为1s，电阻被绝热的物质包住。电阻的初始温度为10℃，质量为10g，比热容为1JK1g1，求电阻的熵变及绝热物I2 10210

T

K=100Scmln110ln110273.15JK1=3.02JK 10273.15绝热物质S在0.1MPa下，1mol气态NH3由250中NH

NH

o

/(JK1mol1)24.77S

TnC

dT

T

3T

1

T124.7737.49

JK K

0+

137.49103025JKQT

dT

T24.77+37.49103TJK1

T1 K 24.77273.15248.151137.4910K 1 273.152248.152J=863.6Q

JK13.162JKST

3.3153.162JK10.153JK1

U

VCppT

U

TCpV

TCVp

VTT

Vpp

H

T

pTT

pVV

U (HpV)

H

VT

T

pT V

CppT

U (HpV) HV

V

HT TTVpCpV p

U

UT

T

TCVp

V

(4)dUTdSU

STp

Vpp

VTT

V；pp；

H

HT

T

TCpV

p

(6)dHTdSH

STV

pVV

pTT

pVV

pVmRTp1mol该气体在恒定的温度Tp1p2。试用Tp1p2表示过程的Q，WUHSAG。p

VmWWR

VpdVmVm

V

RTlnVm1Vm2

VmRTlndUmTdSmUm

Sm

p VT

pTT

V m

T

m Vm Vm∴dUm0，即UQUW0RTln

RTlnST

RlnHU(pV)0(p2Vm,2p1Vm,1(RTp2)(RTp1)(p2p1A

RTlnGA(pV)RTlnp2(

2p1有 T2

V2

T2

p1SCV,mln

V

Cp,mln

p1

1

1

2 V2 p2Cp,mlnVCV,mlnp1 1S

SColnT2Rlnp pT1TT1T2V或SColnT2

ColnT2Rln1

V 或SC

lnp2V2Rln

C

lnV2C

lnpp

V1Vp12gO2从20℃冷却到–40℃，同时压力从0.1MPa变为6MPaVp求其熵变。设

可作为理想气体，其

29.16JK1mol1解

SnCp,mln

p 2

29.16ln40+273.158.3145ln0.1JK32.00

615.27JK把1molHe127℃和0.5MPa下恒温压缩至1MPaQ，WUHSAG。He可作为理想气体。(1)(2)设外压恒定为1MPa解：(1)U0HWnRTlnp118.3145127273.15ln0.5 =2306

1QUW2306SnRlnp118.3145ln0.5JK15.763J2 12AWR2306GA2306(2)UHSAG同

nRT

p2WpVp2

1 1 118.3145127273.1510.5J=3327QUW3327

0℃，0.5MPa的N2g)2dm3，在外压为0.1MPa下恒温膨胀，直至氮气的压力等于0.1MPa，求QWUHSAG。解U0HVp1V0.52dm310p2 p2外WpV0.1106102103J=800外QUWW800p1

p1S p2

p20.510621030.5

ln0.1J=5.892JK

GHTS0273.155.892J=1609J=1.60921molH(g25℃和0.1MPa下可逆绝热压缩至体积为5dm3，试求终态温度、压力及过程的Q，WUHSH2为理2C 解：p,m

CoCV

5/2VnRT118.314525273.15m1 1

24.79103m3=24.79V

24.791 p1 2

p1

Tp2V2

0.9411065103

K=565.9 UnCoT58.3145565.9 V

HnC

T78.3145565.9 Q

p

WU5566S

0T01mol10℃的O2，右边有1mol20H2。设两种气体均可当作理想气体，Co72)R。求两边温度相等时总的熵变。若将隔板抽去，求总的熵Q0，W∴UU

UnC

TTnCoTT

V

2V SS

nC

lnTnC

ln 2T 2T

1V

V2

128.3145ln283.15128.3145ln293.15JK Sn1Rln2+n2Rln2=(n1n2)Rln2=(28.3145ln2)J故总的熵变为(0.006311.53)JK111.54J以旋塞隔开而体积相等的两个玻璃球，分别贮有1molO2使两种气体混合。取两种气体为系统，试求混合过程的QWU，HSAG（设O2和N2为理想气体）。解：因为绝热，故Q0因为系统的体积不变，故W UQWV UV

TT于 HnCoT两种气体的压力都从0.1MPa变为0.05∴SS1S2n1Rln2+n2Rln2=n1n2Rln28.3145ln2JK111.53JK1AUTS025273.1511.53J=3438GA343822U，H。已知CO220℃，0.3040MPa下节流膨胀至0.101325MPa时的温度为17.72℃；在0.101325MPa下及20Cp,m37.07JK1mol1。解：Wp外0.101325106239207878106J=1625HH1H20nCp,m137.072017.72J=UHpV22mol液态O2在正常沸点(-182.97℃)时蒸发成为101325Pa的气体，求其熵变。已知此时液态O的摩尔蒸发焓为6.820kJmol1。2解：

在一个绝热的容器中有1000g25℃的水，投入150g0℃的冰，计算总的熵变。已知冰的熔化焓为333.4Jg1，水的比热容为4.184JK1g1HQpHH1H2cm1t4.1841000t=

ScmlnT4.184T T 196.2JK1

fusHcm22

0=208.6JK∴SS1S21molC6H5CH3在其正常沸点110.6℃时蒸发为101325Pa的气体，求该过程的Q，WU，HSAG。已知在该温度下C6H5CH3的摩尔蒸发焓为33.38kJmol1。与蒸气相比较，液体的体积可略去，蒸气可作为理想气体。(1)设外压为101325Pa；(2)设外压为10132.5Pa。

Wp外Vp[V(g=3190J=3.190QH33.38UQW(33.383.190) 33.38103S

AWR3.190G(2)U、H、S、A、G同外 V(

QUW30.19C6H6的正常为5℃，摩尔熔化焓为9916Jmol1，Cp,ml)126.8JK1mol1Cp,ms)122.6Jmol1。求101325Pa下1mol5℃的过冷C6H6凝固成5℃的固态C6H6的Q，WU，C6H6(l)，101325C6HC6H6(l)，101325C6H6(l)，101325Pa，-C6H6(s)，101325C6H6(s)，101325Pa，-UQWQ9874

S

ln H2

99162 2 5S lnT1122.6T T 4.489J∴SS1S2S335.50JKAUTS=355GHTS355在-3475.4Pa489.2Pa。试求在-3℃时1mol过冷水（H2O）转变为冰的G。G1GnRTlnp28.31453273.15

p p =64.3

G3∴GG1G2G3064.3J+0=64.3，25℃，101325Pa时，石墨转变为石的H1895Jmol1，S3.363JK1mol12.260g

3.513gcm3。(1)求25℃，101325Pa下石墨转变为石的G。(2)在这种情况下，哪一种晶型比较稳定？(3)增加压力能否使原来不稳定THSG

)((2)G0，表示石墨不可能转变成石，即石墨是稳定的25p'25p' 石25℃， 石25℃，101325 设25℃，压力为p时石墨与石正好能平衡共存，则GpG VdpV(pp p G

pVdpp

(p p G'G1G即0V1ppGV2p'p)(V2V1p'pppG V2 M1/21/1 12.0111031/3.5131/2.260103 =1529106Pa=1529 p152970℃时四氯化碳的蒸气压为82.81kPa，80℃时为112.43kPa

RT p(TvapH

21 T2 80 82.8130.81103Jmol130.81kJ11R p(T21 p(T1

ln101.325

82.812.8597103∴T2349.69K，t276.54门规定蒸气（单原子分子）在1m3空气中的最高允许含量为0.01mg。已知（Hg）在20℃的饱和蒸气压为0.160Pa，摩尔空气中的含量是最高允许含量的多少倍。解 p(T

vapH

T 2

p(T1 60.7103

(30273.15)(20

p(T

p(T)2.270.160Pa=0.36322.27 p(T1mnMpVM

2.9=g∴空气中的含量是最高允许含量的28.9/0.012.89103倍萘在其正常80℃时的熔化焓为150.6Jg1。已知固态萘及液态萘的密度分别为1.145gcm30.981gcm3，试计算压力增加解：对1g萘，由固态变为液fusVV(l)V(s)

1

(s)dTTfusV (s)d fus

fus

(l)80.0273.151.1450.981106K =0.342106KT d∴T0.342106(0.1106)K=0.0342 已知由红色HgI转变为黄色HgI时，转变焓为1250Jmol1，体积变化为5.4cm3mol1，试求压力为10MPa 解 dTTtrsV，dTtrsVdd 21lnT2trsVpp21 trs 5.410

10

)

6T2

∴T2[0.958(127273.15)]K=383K，t2110在附近的温度范围内，TaBr5固体和液体的蒸气压与温的关系分别为

lgpPa14.6965650T lgpPa10.2963265TK解：14.696565010.2963265，4.400T/ ∴T2385K=

T/

T/p

lgPa10.296542.0 p18.7103Pa=18.7dlnp/PasubHmln105650 RT Tsub∴ H8.3145ln105650Jsubdlnp/PavapHm(ln10)3265K RT Tvap∴ H(8.3145ln103265)Jvap H 45.66kJ已知25[CH3NO2l)]171.75JK1mol1，摩尔蒸发焓为38.36kJmol1，饱和蒸气压为4.887kPa。求CH3NO2(g)25℃时的标准摩尔熵。设蒸气服从理想气vapH 38.36103 解：S1

J

128.66JK1SRlnp18.3145ln4.887JK122

10025.10JK1∴So(g,298.15K)=So(l,298.15K)+S 171.75128.6625.10JK1275.31JK1C2H4(g)+H2O(g)C2各物质Co225℃时该反应的HoSoGo

r rr C /(JK1C2H5OH(g)C2H4(g)H29.04207.9103T/8.70130.1103T/31.595.9103T/Ho298K235.1052.26241.818kJ 45.54kJra(9.048.7031.59)JK1r31.25JK1rb(207.9130.15.9)103JK2r71.9103JK2Ho(498K)=