物理化学习题选解

解：这是一个恒外压过程W=-P环△V＝-P环（Vl

-Vg)≈P环Vg

=PVg=nRT2.27/10/202412.4Qa、Wa终态始态Qb、Wb＝？解：

U=Qa＋

Wa＝Qb＋

WbWb=Qa＋Wa－Qb＝－1.387kJ7/10/202422.5Qa1=0Wb=-P(V2-V1)=-200(101.37-61.97)J=-7.940kJQb=Qa+Wa

–Wb=(25.42-5.57+7.940)kJ=27.79kJT1=25℃

p1=200kPaT2′=－28.57℃p2′=100kPap2

=200kPa绝热恒容a1a2b恒压7/10/202432.9解：恒压过程W=-P（V2–V1）＝-nR（T2–T1)

=2.079kJ

U=nCV,m(T2–T1)＝－5.196kJ理想气体的热力学能只与温度有关Q=U－W=-7.275kJ

H＝Qp＝Q＝－7.275kJ7/10/202442.11150kPa150dm3T3

100kPa100dm3T1

100kPa150dm3T2恒压恒容(1)(2)

U=nCV,m(T3–T1)＝18.75kJ

H=nCp,m(T3–T1)＝31.25kJ7/10/20245W=W（1）＋W（2）＝-P（V2–V1）＋0=－5.00kJQ=U－W=23.75kJ7/10/20246

已知CO2的Cp,m={26.75+42.258

10－3T/K-14.25

10－6(T/K)2}J

mol－1

K－1.试求1kg常压,27℃的CO2恒压升温至527℃的

H,并按定义求算该温度范围内的平均定压摩尔热容.127/10/20247

水煤气发生炉出口的水煤气的温度是1100℃,其中CO及H2的体积分数各为0.50.若每小时有300kg水煤气由1100℃冷却到100℃,并用所回收的热加热水,使水温由25℃升高到75℃.试求每小时生产的热水量.从附录查得两者的热容后求水煤气的热容:167/10/20248每小时300kg水煤气降温所放出的热:每小时生产75℃的热水的质量为:7/10/20249

某双原子理想气体1mol从始态350K,200kPa经过如下四个不同过程达到各自的平衡态，求各过程的W。(1)恒温可逆膨胀到50kPa；(2)恒温反抗恒外压50kPa不可逆膨胀(3)绝热可逆膨胀到50kPa；(4)绝热反抗恒外压50kPa不可逆膨胀.

22t1=350Kp1=200kPaV1t2=

t1p2=50kPaV2(1)恒温可逆(2)恒温恒外压(1)W=-4034J(2)W=-P外(V2–V1)=-P2V2+P2V1=-nRT+P2(nRT/P1)=-2182J绝热Q=0

U=W

膨胀W＜0

U＜0

T＜0∴T2＜T1

变温

7/10/202410

U=nCV,m(T2－T1)(4)W=-P外(V2–V1)=-P2V2+P2V1=-nRT2+P2(nRT1/P1)-nRT2+P2(nRT1/P1)=nCV,m(T2－T1)解得T2=275KW=U=nCV,m(T2－T1)=-1559JW=U=nCV,m(T2–T1)=-2379J7/10/202411

一水平放置的绝热圆筒中装有无摩擦的绝热理想活塞,左,右两侧分别有0℃,100kPa的单、双原子理想气体50dm3.左侧内部有一体积及热容均可忽略的电热丝,经通电缓慢加热左侧气体,推动活塞压缩右侧气体使压力最终到达200kPa.试求:(1)右侧气体的最终温度;(2)右侧气体得到的功;(3)左侧气体的最终温度;(4)左侧气体从电热丝得到的热.任一侧气体物质的量n=p1V1/RT1=2.2016mol(1)右侧理想气体绝热可逆压缩257/10/202412(2)因Q=0,所以右侧气体得到的功7/10/202413

水在180℃温度下饱和蒸气压为1003kPa.试求生产180℃饱和蒸气的锅炉中注入水温为20℃时,每生产1kg180℃的饱和蒸气所需的热.水的平均热容可取=75.37J

mol－1

K－1,

vapHm(373.15K)=40.64kJ

mol－1.向180℃的蒸气锅炉中注水时必须加压.m=1kg,n=1kg/(18.015

10－3kg

mol－1)

=55.51molH2O(l)t2=100℃

p2=101.325kPa降压加热△H1(3)加压加热△H330恒压加热蒸发H2O(l)t1=20℃

p1=1003kPaH2O(g)

t3=180℃p3=1003kPa△HH2O(g)

t

2=100℃p

2=101.325kPa(2)可逆蒸发△H27/10/202414从附录查得:每生产1kg180℃的饱和蒸气所需之热量为7/10/202415-fusHmH2O(S,0℃,100kPa)H1H2O(l,0℃,100kPa)H2

lsHm=?H2O(l,-10℃,100kPa)H2O(S,-10℃,100kPa)31

lsHm=H1+H2-fusHm

＝76.28（0＋10）＋37.20（－10－0）－6012

＝－5621J.mol-1或lsHm(T2)=lsHm(T1)＋

(s)-CP,m(l)}dT

7/10/202416

解（1）C10H8(s)+12O2(g)=10CO2(g)+4H2O(l)x=△nB/uB

=(-10/128)/-1=0.078019mol

cUm

=

cU

/x=QV/x=-401.725/0.078019=-5149.1KJ·mol-1

cHm

=

cUm

+∑(uB)gRT

=-5149.1+(10-12)×8.314×298.15×10-3

=-5154KJ·mol-12.33△cH=△cU+(△n)gRT

＝△cU+x∑(

uB)gRT7/10/2024172.37甲酸甲酯的燃烧反应

HCOOCH3(l)+2O2(g)==2CO2(g)+2H2O(l)由燃烧焓求反应焓：由生成焓求反应焓：7/10/2024187/10/2024192.38CH3COOH(g)==CO2(g)+CH4(g)7/10/202420

甲烷与过量50%的空气混合,为使恒压燃烧的最高温度能达2000℃,则混合气体燃烧前应预热至多少度?计算中N2,O2,H2O(g),CH4(g),CO2的平均定压摩尔热容分别为33.47,33.47,41.84,75.31及54.39J

mol－1

K－1,所需其它数据见附录.取n(CH4)=1mol,则n(O2)=2(1+50%)mol=3mol,n(N2)=n(O2)79/21=379/21mol=11.3molCH4(g)+3O2+11.3N2CO2+2H2O(g)+O2+11.3N2恒压绝热

rHm

=025℃25℃t2=2000℃t1

(1)恒压变温(3)恒压升温CH4(g)+3O2+11.3N2CO2+2H2O(g)+O2+11.3N2(2)恒压恒温

H1=(

BCp,m)(25℃－t1)=553.45(25－t1/℃)J

mol－1

407/10/202421查得25℃时:℃℃553.45(25－t1/℃)

10－3

－802.34+1084.81=0℃℃7/10/202422

1molH2与过量50%的空气的混合物的始态为25℃,100kPa.若该混合气体于容器中发生爆炸,试求所能达到的最高爆炸温度与压力.设所有气体均可按理想气体处理,H2O(g),O2及N2的分别为37.66,25.1及25.1J

mol－1

K－1.41始态125℃PΘ

H2(g):1molO2:0.75molN2:0.75×0.79/0.21mol终态2T

P

H2O(g):1molO2:

0.25molN2:2.82molQv=△U=0

rUm

(298.15k)△U1产物(标准态)25℃过量O20.25molN22.82mol△U=△x

rUm

(298.15k)+△U17/10/202423△U1=

CV,m

(B)dT查得25℃时:△U=△x

rUm

(298.15k)+△U1=0240.58+0.1148(t/℃－25)=07/10/202424℃℃7/10/202425恒容加热绝热可逆p1=910mmHgT1=298.15Kn1p2=760mmHgT2n2p3=780mmHgT3=T1n2放气

一容器中贮有25℃,910mmHg的某气体,容器上有一