物理化学计算题分析

2024/1/16祝大家学习愉快，天天进步！简单PVT变化计算公式（1）

W

计算可逆过程：等温可逆：不可逆过程：绝热可逆：2024/1/16祝大家学习愉快，天天进步！简单PVT变化计算公式2024/1/16祝大家学习愉快，天天进步！简单PVT变化计算公式（2）

U

计算(定义式)

U＝QV恒容热(QV)＝热力学能变(

U)(万能公式)2024/1/16祝大家学习愉快，天天进步！（3）

H

计算(定义式)

H

＝QP恒压热(QP)＝焓变(

H)

H＝

U+

(PV)(万能公式)简单PVT变化计算公式2024/1/16祝大家学习愉快，天天进步！（4）

S

计算熵变通式1熵变通式2简单PVT变化计算公式2024/1/16祝大家学习愉快，天天进步！（5）

S

计算恒温过程（VorP变量）恒容过程（T变量）恒压过程（T变量）简单PVT变化计算公式2024/1/16祝大家学习愉快，天天进步！（6）

A

、

G计算(恒温条件)(恒温条件)简单PVT变化计算公式2024/1/16祝大家学习愉快，天天进步！

U

H

S

A

G计算可逆相变化计算公式2024/1/16祝大家学习愉快，天天进步！化学平衡计算公式①②③设在273.2K，1000kPa压力下，取10dm3理想气体，用下列几种不同的方式膨胀到最后压力为100kPa的末态（已知该气体的CV,m=12.471J·K-1·mol-1）：（1）等温可逆膨胀；（2）绝热可逆膨胀；（3）在外压恒定为100kPa下等温膨胀；（4）在外压恒定为100kPa下绝热膨胀。试计算上述各过程的Q，W，ΔU，ΔH。。例1始态n=P0V0/RT0=4.403molp0=1000kPaV0=10dm3T0=273.2K末态n=4.403molp1=100kPaV1=nRT1/p1=100dm3T1=T0=273.2K等温可逆由于温度不变，所以ΔU1=0，ΔH1=0解.（1）等温可逆膨胀例1始态n=P0V0/RT0=4.403molp0=1000kPaV0=10dm3T0=273.2K末态n=4.403molp2=100kPaV2=nRT2/P2T2=？？？绝热可逆（2）绝热可逆膨胀例1

Q2=0

例1始态n=P0V0/RT0=4.403molp0=1000kPaV0=10dm3T0=273.2K末态n=4.403molp3=100kPaV3=nRT2/P2=100dm3T3=273.2K外压恒定、等温Q3=ΔU3-W3=-W3=9.00×103J

因为温度不变，所以ΔU3=0，ΔH3=0。（3）等温恒外压膨胀例1始态n=P0V0/RT0=4.403molp0=1000kPaV0=10dm3T0=273.2K末态n=4.403molp4=100kPaV4=nRT2/P2=64.0dm3T4=？=174.9K外压恒定、绝热（4）绝热恒外压膨胀Q4=0ΔU4=W4例1ΔU4=nCV,m(T4–T0)=-5.40×103JT4=174.9KW4=ΔU4=-5.40×103JΔH4=nCp,m(T4–T0)=-9.00×103J例12024/1/16祝大家学习愉快，天天进步！17/943-4-7.计算101.325kpa、50℃的1molH2O(l)变成101.325kpa、50℃的水蒸气之ΔS。已知：Cp,m(H2O,l)=73.5J.K-1.mol-1,Cp,m(H2O,g)=33.6.J.K-1.mol-1,100℃、101.325kpa下水的△Hm=40.63KJ/mol.2024/1/16祝大家学习愉快，天天进步！18/943-4-7.T=323.15K1molH2O(g)p=101325PaT=323.15K1molH2O(l)p=101325PaTb=373.15K1molH2O(l)p=101325Pa

Tb=373.15K1molH2O(g)p=101325Pa不可逆相变△S（T）？△S2

△S（Tb）可逆相变

△S1

解：恒压升温恒压降温2024/1/16祝大家学习愉快，天天进步！19/943-4-7.不可逆相变过程的ΔS不能直接求取，需在同一始态、终态之间设计一可逆过程。求出此可逆过程的ΔS，就等于求出不可逆相变过程的ΔS。可逆过程如何设计取决于题目给出的数据。如本题给了水在100℃、101.325kpa的摩尔蒸发焓，这就的等于告诉了水的可逆相变过程。2024/1/16祝大家学习愉快，天天进步！20/943-4-7.2024/1/16祝大家学习愉快，天天进步！21/94例3.6.2

1mol水在下列过程中凝固成冰，求1mol水在两过程中的∆G。已知冰在0ºC、101.325kPa下的∆fusHm=6020J∙mol-1,Cp,m(H2O,s)=37.6J∙K-1∙mol-1,Cp,m(H2O,l)=75.3J∙K-1∙mol-1。（a）在0ºC、101.325kPa条件下凝固；（b）在-10ºC、101.325kPa在条件下凝固。

可逆相变不可逆相变2024/1/16祝大家学习愉快，天天进步！22/94例3.6.21molH2O（l）T=273.15KP=101.325kPa1molH2O（s）T=273.15KP=101.325kPa因过程中T、p一定，故∆G=∆H-T∆S。而在0ºC、101.325kPa下液态水凝固成冰是可逆相变:解：（a）2024/1/16祝大家学习愉快，天天进步！23/94例3.6.2H2O(1mol,273.15K,101.325kPa,l)H2O(1mol,263.15K,101.325kPa,l)H2O(1mol,273.15K,101.325kPa,s)H2O(1mol,263.15K,101.325kPa,s)（b）液态固态液态固态可逆相变不可逆相变2024/1/16祝大家学习愉快，天天进步！24/94例3.6.2

-10ºC、101.325kPa的液体水凝固为同温同压的冰是不可逆过程，但因过程是在T、p一定下进行，故∆G的计算式仍可用下式：2024/1/16祝大家学习愉快，天天进步！25/94例3.6.2∆S1与∆S3分别表示液态水与冰在恒压变温过程中的熵变，其计算式为2024/1/16祝大家学习愉快，天天进步！26/94例3.6.22024/1/16祝大家学习愉快，天天进步！27/94例3.6.2（万能公式）2024/1/16祝大家学习愉快，天天进步！28/94例3.6.2∆T,pG是过冷水在-10ºC、101.325kPa下凝固为冰的过程之吉布斯函数变化值。根据吉布斯函数作为判据的条件可知，在T、p一定且W’=0的条件下，∆T,pG<0表示过程为自动进行(自发)过程，故在-10ºC、101.325kPa下液态水能自动变为同温同压的冰。2024/1/16祝大家学习愉快，天天进步！29/94求在298.15K标准状态下，1molα-右旋糖[(s)]与氧反应的标准摩尔反应吉布斯函数。已知298.15K下有关数据如下：物质(g)(s)(g)(l)0-1274.5-393.5-285.8205.1212.1213.669.6例3.6.42024/1/16祝大家学习愉快，天天进步！30/94解：因为化学反应一般是在恒T、V下或者在恒T、P下进行，所以求化学反应的最基本公式应为298.15K例3.6.42024/1/16祝大家学习愉快，天天进步！31/94例3.6.42024/1/16祝大家学习愉快，天天进步！32/94例3.6.42024/1/16祝大家学习愉快，天天进步！33/94一般可由25℃下的标准摩尔熵，求得该25℃下的，标准摩尔反应熵，但如何求其它温度下的标准摩尔反应熵.任一T下化学反应的标准摩尔反应熵的计算基希霍夫公式2024/1/16祝大家学习愉快，天天进步！34/94例3.5.3计算反应2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)在温度500.15K时的标准摩尔反应熵

(500.15K)。已知:Cp,m(CO,g)、Cp,m(O2,g)及Cp,m(CO2,g)依次为29.29、32.22及49.49J.K-1.mol-1。查表得298.15K下:（CO,g）、(O2,g)和(CO2,g)分别为197.56、205.03、213.6J.K-1.mol-1。2024/1/16祝大家学习愉快，天天进步！35/94例3.5.32CO(g)+O2(g)=2CO2(g)2024/1/16祝大家学习愉快，天天进步！36/94基希霍夫公式比较不同温度的相变焓不同温度的标准摩尔反应焓不同温度的标准摩尔反应熵2024/1/16祝大家学习愉快，天天进步！第2套四2：4mol单原子理想气体从始态750K，150kPa，先恒容冷却使压力降至50kPa，再恒温可逆压缩至100kPa。求整个过程的。。解：（pV=nRT）（n=pV/

RT）恒容恒温2024/1/16祝大家学习愉快，天天进步！

单原子理想气体双原子理想气体恒容恒温2024/1/16祝大家学习愉快，天天进步！第5套四2：2mol单原子理想气体，始态为300K，10p

，经历以下三个过程(Sm(300K)=154.8JK-1)：(1)

在300K下等温可逆膨胀至2p；(2)

在1p

外压下，等温等外压膨胀至1p

；(3)

在恒压条件下，体系由300K升温至500K.求以上三个过程的

。解：（1）理想气体等温过程：=26.76J/K=-8028J=-8028J=-8028J2024/1/16祝大家学习愉快，天天进步！(2)

在1p

外压下，等温等外压膨胀至1p

；解：理想气体等温过程：

=4489.56J=38.29J/K=-11487J=-11487J2024/1/16祝大家学习愉快，天天进步！(3)

在恒压条件下，体系由300K升温至500K.解：理想气体单纯pVT变化过程：=4988J=8314J恒压且无非体积功，所以=8314J由热力学第一定律得

=-3325.6J=21.24J/K2024/1/16祝大家学习愉快，天天进步！(3)

在恒压条件下，体系由300K升温至500K.S1=nSm(300K)+nRlnp/10p=2*154.8+(-38.3)J

=?=?