第五版物理化学第二章习题答案.doc
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1、个人收集整理 勿做商业用途第二章 热力学第一定律2。1 1mol理想气体在恒定压力下温度升高1,求过程中系统与环境交换的功.解:理想气体n = 1mol对于理想气体恒压过程,应用式(2。2。3)W =pambV =p(V2-V1) =(nRT2-nRT1) =8。314J2.2 1mol水蒸气(H2O,g)在100,101。325kPa下全部凝结成液态水。求过程的功。假设:相对于水蒸气的体积,液态水的体积可以忽略不计。解: n = 1mol 恒温恒压相变过程,水蒸气可看作理想气体, 应用式(2.2。3)W =pambV =p(Vl-Vg ) pVg = nRT = 3。102kJ2。3 在25
2、及恒定压力下,电解1mol水(H2O,l),求过程的体积功。 H2O(l) H2(g) + 1/2O2(g)解: n = 1mol 恒温恒压化学变化过程, 应用式(2.2.3)W=pambV =(p2V2-p1V1)p2V2 =n2RT=3。718kJ2。4 系统由相同的始态经过不同途径达到相同的末态。若途径a的Qa=2.078kJ,Wa=4.157kJ;而途径b的Qb=0。692kJ。求Wb.解: 热力学能变只与始末态有关,与具体途径无关,故 Ua = Ub由热力学第一定律可得 Qa + Wa = Qb + Wb Wb = Qa + Wa Qb = 1。387kJ 2。5 始态为25,200
3、 kPa的5 mol某理想气体,经途径a,b两不同途径到达相同的末态.途经a先经绝热膨胀到 -28.47,100 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。 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。6 4mol某理想气体,温度升高20, 求HU的值。 解:根据焓的定义2。7 已知水在25的密度=997。04kgm3。求1mol水(H2O,l)在25下:(1)压力从100kPa增加至200kPa时的H;(2)压力从100kPa增加至1Mpa时的H。假设水的密度不随压力改变,在此压力范围内水的摩尔热力学能近似
4、认为与压力无关。解: 已知 = 997.04kgm3 MH2O = 18.015 103 kgmol1凝聚相物质恒温变压过程, 水的密度不随压力改变,1molH2O(l)的体积在此压力范围可认为不变, 则 VH2O = m /= M/H U = (pV) = V(p2 p1 ) 摩尔热力学能变与压力无关, U = 0H = (pV) = V(p2 p1 ) 1) H U = (pV) = V(p2 p1 ) = 1.8J2) H U = (pV) = V(p2 p1 ) = 16。2J2。8 某理想气体Cv,m=3/2R.今有该气体5mol在恒容下温度升高50.求过程的W,Q,H和U。解: 理
5、想气体恒容升温过程 n = 5mol CV,m = 3/2RQV =U = n CV,mT = 51。5R50 = 3.118kJW = 0H = U + nRT = n Cp,mT = n (CV,m+ R)T = 52.5R50 = 5。196kJ2.9 某理想气体Cv,m=5/2R.今有该气体5mol在恒压下温度降低50。求过程的W,Q,U和H。解: 理想气体恒压降温过程 n = 5mol CV,m = 5/2R Cp,m = 7/2RQp =H = n Cp,mT = 53。5R(50) = 7。275kJW =pambV =p(V2-V1) =(nRT2nRT1) = 2.078kJ
6、U =HnRT = nCV,mT = 52.5R(50) = 5.196kJ2。10 2mol某理想气体,Cp,m=7/2R。由始态100kPa,50dm3,先恒容加热使压力升高至200kPa,再恒压冷却使体积缩小至25dm3。求整个过程的W,Q,H和U。解:过程图示如下 由于,则,对有理想气体和只是温度的函数 该途径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 2.15 容积为0。1m3的恒容密闭容器中有一绝热隔板,其两侧分别为0,4mol的Ar(g)及150,2mol的Cu(s)。现将隔板撤掉,整个系统达到热平衡,求末态温度t及过程的H .已知:Ar(g)和Cu(s)的摩尔
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