物理化学第2版万洪文詹正坤主编练习题问题详解Word文件下载.docx

1、1-5 设一礼堂的体积是 1000m3，室温是 290K，气压为 p ，今欲将温度升至 300K，需吸收热量多少?（若将空气视为理想气体，并已知其 Cp,m 为 29.29JK-1 mol-1。）T300= nCdTQpV理想气体等压升温（n 变） 。 =pmd,290m,RT=1.2107J1-6单原子理想气体，由 600K，1.0MPa 对抗恒外压p 绝热膨胀到 pO。计算该过程的 Q、W、U 和H。（Cp, m=2.5 R）理想气体绝热不可逆膨胀 Q0 。UW ，即 nCV,m（T2-T1）=- p2 （V2-V1）,因 V2= nRT2/ p2 , V1= nRT1/ p1 ，求出 T

2、2=384K。UWnCV,m（T2-T1）-5.39kJ ，HnCp,m（T2-T1）-8.98kJp ，1-7 在 298.15K，6101.3kPa 压力下，1mol 单原子理想气体进行绝热膨胀， 最后压力为若为；（1）可逆膨胀 （2）对抗恒外压 p 膨胀，求上述二绝热膨胀过程的气体的最终温度；气体对外界所作的功；气体的热力学能变化及焓变。（已知 Cp, m=2.5 R）。（1）绝热可逆膨胀:=5/3, 过程方程 p11-T1=p21-T2,T2=145.6K,UWnCV,m（T2-T1）-1.9kJ, HnCp,m（T2-T1）-3.17kJ（2）对抗恒外压 p 膨胀 ,利用UW ，即

3、nCV,m（T2-T1）=- p2 （V2-V1） ，求出 T2=198.8K。同理，UW-1.24kJ，H-2.07kJ。1-8水在 100， pO下变成同温同压下的水蒸气（视水蒸气为理想气体），然后等温可1逆膨胀到p ，计算全过程的U，H。已知 gl Hm（H2O,373.15K,p ）=40.67kJmol-1。过程为等温等压可逆相变理想气体等温可逆膨胀，对后一步U，H 均为零。H lHm=40.67kJ ，U=H （pV）=37.57kJ1-9 某高压容器中含有未知气体，可能是氮气或氩气。在 29K 时取出一样品，从 5dm3绝热可逆膨胀到 6dm3， 温度下降21K。 能否判断容器中

4、是何种气体?（若设单原子气体的 CV, m =1.5R，双原子气体的 CV, m=2.5R）.绝热可逆膨胀: T2=277K, 过程方程 T1V1-1=T2V2-1,=7/5容器中是 N2.1-10mol单原子理想气体（CV,m=1.5R ），温度为 273K，体积为 22.4dm3，经由 A 途径变化到温度为 546K、体积仍为 22.4dm3；再经由 B 途径变化到温度为 546K、体积为 44.8dm3；最后经由 C 途径使系统回到其初态。试求出：（1）各状态下的气体压力；（2）系统经由各途径时的 Q，W，U，H 值；（3）该循环过程的 Q, W，U，H。 A 途径: 等容升温，B 途径

5、等温膨胀，C 途径等压降温。（1） p1= p , p2=2 pO, p3= pO（2） 理想气体: UnCV,mT, HnCp,mT .A 途径, W=0, Q=U ,所以 Q,W,U,H 分别等于 3.40kJ,0,3.40kJ,5.67kJB 途径,UH=0,Q=-W,所以 Q,W,U,H 分别等于 3.15kJ,-3.15kJ,0,0;C 途径, W=-pV, Q=UW, 所以 Q,W,U,H 分别等于-5.67kJ,2.27kJ,-3.40kJ,-5.67kJ（3）循环过程U=H=0 ,Q =- W=3.40+3.15+（-5.67）=0.88kJ1-112mol某双原子分子理想气体

6、 ,始态为 202.65kPa,11.2dm3,经 pT=常数的可逆过程 ,压缩到终态为 405.20kPa.求终态的体积 V2 温度 T2 及 W,U,H.（ Cp, m=3.5 R）. p1T1= p2T2 , T1=136.5K 求出 T2=68.3K,V2=2.8dm3, U nCV,mT=-2.84kJ,H nCp,mT=-3.97kJ, W =-2 nRdT , W=-2 nRT=2.27kJ1-122mol,101.33kPa,373K的液态水放入一小球中,小球放入 373K 恒温真空箱中。打破小球, 刚好使 H2O（l） 蒸发为 101.33kPa,373K 的 H2O（g）（

7、 视 H2O（g）为理想气体 ） 求此过程的Q,W,U,H; 若此蒸发过程在常压下进行 ,则 Q,W,U,H的值各为多少 ?已知水的蒸发热在373K,101.33kPa 时为 40.66kJmol1。.101.33kPa,373KH 2O（l）H2O（g）（1）等温等压可逆相变, H=Q=n gl Hm=81.3kJ, W=- nRT =-6.2kJ, ,U=Q+W=75.1kJ（2）向真空蒸发 W=0, 初、终态相同H=81.3kJ，,U =75.1kJ，Q =U 75.1kJ1-13 将 373K,50650Pa 的水蒸气 0.300m3等温恒外压压缩到 101.325kPa（此时仍全为水

8、气）, 后继续在 101.325kPa 恒温压缩到体积为 30.0dm3时为止,（此时有一部分水蒸气凝聚成水 ）.试计算此过程的 Q,U,H.假设凝聚成水的体积忽略不计 ,水蒸气可视为理想气体, 水的气化热为22.59Jg 1。2此过程可以看作：n=4.9mol 理想气体等温压缩+n=3.92mol 水蒸气等温等压可逆相变。W -pV+ nRT=27kJ, Q= pV+n lHm=-174kJ, 理想气体等温压缩U,H 为零，相变过程H= n gl Hm=-159kJ, U=H-（pV）= H+ nRT=-147kJ1-14 试以 T 为纵坐标，S 为横坐标，画出卡诺循环的 T-S 图，并证明

9、线条所围的面积就是系统吸的热和数值上等于对环境作的功。1-15mol单原子理想气体 ,可逆地沿 T=aV （a 为常数）的途径,自 273K 升温到 573K,求此过程的 W,U,S。可逆途径 T=aV （a 为常数）即等压可逆途径 W=-nR（T2-T1）=-2.49kJUnCV,mT=3.74kJ,S= nCp,mln（T2/T1）=15.40JK 11-161mol 理想气体由 25，1MPa 膨胀到 0.1MPa，假定过程分别为： （1）等温可逆膨胀；（2）向真空膨胀。计算各过程的熵变。（1）等温可逆膨胀；S=nRln（V2/V1）=19.14JK-1（2）初、终态相同S=19.14J

10、K-11-17、27、20dm3理想气体，在等温条件下膨胀到 50dm3，假定过程为： （1）可逆膨胀；（2）自由膨胀；（3）对抗恒外压 pO膨胀。计算以上各过程的Q、W、U、H 及S。理想气体等温膨胀,U=H=0 及S = nRln（V2/V1）=15.2JK-1。（1） 可逆膨胀 W=- nRTln（V2/V1）=-4.57kJ 、Q =- W=4.57kJ（2） 自由膨胀 W=0, Q =- W=0（3） 恒外压膨胀 W=-pV =-3.0kJ, Q =- W=3.0kJ1-18某理想气体（Cp,m=29.10JK-1mol-1）， 由始态（400K ，200kPa） 分别经下列不同过程

11、变到该过程所指定的终态。试分别计算各过程的 Q、W、U、H 及S。 （1）等容加热到 600K；（2）等压冷却到 300K；（3）对抗恒外压 pO绝热膨胀到 pO；（4）绝热可逆膨胀到 pO。理想气体UnCV,mT , H=nCp,mT , S= nRln（p1/p2）+ nCp,mln（T2/T1）（1）等容升温 T2=600K, W=0, Q=U, S=nCV,mln（T2/T1） 所以 Q,W,U,H,S 分别等于 20.79kJ,20.79kJ,29.10kJ,42.15JK0,-1（2）等压降温 T2=300K ，W=-pV , Q=U W, S= nCp,mln（T2/T1） 所以

12、 Q,W,U,H,S 分别等于-14.55kJ,4.16kJ,10.4kJ,14.55kJ,41.86JK-1（3）恒外压绝热膨胀 Q=0, W=U, T2=342.9K, S= nRln（p1/p2）+ nCp,mln（T2/T1）=6.40JK-1,T2=328K 所以 Q,W,U,H,S 分别等于 0,（4）绝热可逆膨胀S=0, Q=0,=7/5, p1V1 = p2V27.47kJ,7.47kJ,10.46kJ,01-19 汽车发动机 （通常为点火式四冲程内燃机） 的工作过程可理想化为如下循环过程（Otto 循环） ： （1）利用飞轮的惯性吸入燃料气并进行绝热压缩（2 ）点火、燃烧，气

13、体在上死点处恒容升温（ 3）气体绝热膨胀对外做功（ 4）在下死点处排出气体恒容降温。设绝热指数理论效率。 =1.4 、V1/V2=6.0，求该汽车发动机的3 绝热可逆压缩恒容 V2 升温绝热可逆膨胀恒容V1 降温 Q=CV（T3-T2） ，Q=CV（T1-T4）, =| Q+Q|/Q 利用绝热可逆过程方程求出=1-（ T2- T3）/（ T1-T4）=1-（ V1/V2）1-=1-6-0.41-20水由始态 （ pO，沸点 372.8K）向真空蒸发变成 372.8K， pO水蒸气。计算该过程的S （已知水在 372.8K 时的 lHm=40.60kJmol-1）设计等温等压可逆相变S= lHm/T=109JK-11-21 已知水的沸点是100 ， Cp,m （ H2O,l ） =75.20JK-1mol-1， lHm（H2O）=40.67kJmol-1,Cp,m（H2O,g）=33.57JK-1mol-1，Cp,m 和 lHm均可视为常数。