物理化学课后题上册部分答案.docx

1、物理化学课后题上册部分答案第一章 气体的pVT性质1.5 两个容积均为V的玻璃球泡之间用细管连结，泡内密封着标准状态下的空气。若将其中的一个球加热到 100 C ，另一个球则维持 0 C ，忽略连接细管中气体体积，试求该容器内空气的压力。 解：由题给条件知，（1）系统物质总量恒定；（2）两球中压力维持相同。 1.13 今有0 C ，40.530 kPa的N2气体，分别用理想气体状态方程及van der Waals方程计算其摩尔体积。实验值为。 解：用理想气体状态方程计算 用van der Waals计算，查表得知，对于N2气（附录七） ，用MatLab fzero函数求得该方程的解为 也可以用

2、直接迭代法，取初值 ，迭代十次结果1.17 一密闭刚性容器中充满了空气，并有少量的水。但容器于300 K条件下大平衡时，容器内压力为101.325 kPa。若把该容器移至373.15 K的沸水中，试求容器中到达新的平衡时应有的压力。设容器中始终有水存在，且可忽略水的任何体积变化。300 K时水的饱和蒸气压为3.567 kPa。 解：将气相看作理想气体，在300 K时空气的分压为 由于体积不变（忽略水的任何体积变化），373.15 K时空气的分压为 由于容器中始终有水存在，在373.15 K时，水的饱和蒸气压为101.325 kPa，系统中水蒸气的分压为101.325 kPa，所以系统的总压 (

3、121.595 + 101.325)KPa 222.92KPa1.18 解：O2 TC 154.58K ，PC 5.04310 6 Pa 查压缩因子图，得: Z 0.95第三章 热力学第二定律3.1 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作。求（1） 热机效率；（2） 当向环境作功时，系统从高温热源吸收的热Q1及向低温热源放出的热Q2。解：卡诺热机的效率为 根据定义3.6 不同的热机中作于的高温热源及的低温热源之间。求下列三种情况下，当热机从高温热源吸热时，两热源的总熵变。（1） 可逆热机效率。（2） 不可逆热机效率。（3） 不可逆热机效率。解：本题也就是要计算环境熵变，要注意环境熵变的计算公式

4、和热的符号定义。设热机向低温热源放热Q2，根据热机效率的定义和环境熵变的计算公式： 因此，上面三种过程的总熵变分别为。3.9 始态为，的某双原子理想气体1 mol，经下列不同途径变化到，的末态。求各步骤及途径的。（1） 恒温可逆膨胀；（2） 先恒容冷却至使压力降至100 kPa，再恒压加热至；（3） 先绝热可逆膨胀到使压力降至100 kPa，再恒压加热至。解：（1）对理想气体恒温可逆膨胀， U = 0，因此 （2） 先计算恒容冷却至使压力降至100 kPa，系统的温度T: （3） 同理，先绝热可逆膨胀到使压力降至100 kPa时系统的温度T: 根据理想气体绝热过程状态方程， 各热力学量计算如下

5、 2.12 2 mol双原子理想气体从始态300 K，50 dm3，先恒容加热至400 K，再恒压加热至体积增大到100 dm3，求整个过程的。 解：过程图示如下 先求出末态的温度 因此， 或 3.16 解：绝热 Q0 ，WU 3.19 常压下将100 g，27的水与200 g，72的水在绝热容器中混合，求最终水温t及过程的熵变。已知水的比定压热容。 解：过程图解如下 3.24解：水冷却放热温度降低，冰熔化吸热温度不变为0，直到水冷却为0，冰水达到平衡，设此时有m克冰熔化。因过程绝热，Q0 ，3.28 将装有0.1 mol乙醚(C2H5)2O(l)的小玻璃瓶放入容积为10 dm3的恒容密闭的真

6、空容器中，并在35.51的恒温槽中恒温。35.51为在101.325 kPa下乙醚的沸点。已知在此条件下乙醚的摩尔蒸发焓。今将小玻璃瓶打破，乙醚蒸发至平衡态。求（1） 乙醚蒸气的压力；（2） 过程的。解：将乙醚蒸气看作理想气体，由于恒温 各状态函数的变化计算如下 忽略液态乙醚的体积 3.33. 已知25时液态水的标准摩尔生成吉布斯函 ，水在25时的饱和蒸气压。求25时水 蒸气的标准摩尔生成吉布斯函数。解：恒温下 3.35. 已知100水的饱和蒸气压为101.325 kPa，此条件下水的摩尔蒸发焓为40.668KJmol-1。在置于100恒温槽中的容积为100 dm3的密闭容器中，有压力120

7、kPa的过饱和蒸气。此状态为亚稳态。今过饱和蒸气失稳，部分凝结成液态水达到热力学稳定的平衡态。求过程的。 解：凝结蒸气的物质量为设计如下途径计算S：3.36. 解：设计可逆途径如下 第二步、第四步为可逆相变，第一步、第五步为凝 聚相的恒温变压过程，因此 3.38. 已知在-5 ，水和冰的密度分别为和。在-5，水和冰的相平衡压力为59.8 MPa。今有-5的1 kg水在100 kPa下凝固成同样温度下的冰，求过程的。假设，水和冰的密度不随压力改变。 解：设计含相平衡点相变的可逆过程，因相平衡点时相变的G0，且由于温度不变，因此3.43 已知水在77是的饱和蒸气压为41.891 kPa。水在101

8、.325 kPa下的正常沸点为100。求：（1）下面表示水的蒸气压与温度关系的方程式中的A和B值。 （2）在此温度范围内水的摩尔蒸发焓。 （3）在多大压力下水的沸点为105。 解：（1）将两个点带入方程得 （2）根据Clausius-Clapeyron方程 （3） 3.44 水（H2O）和氯仿（CHCl3）在101.325 kPa下的正常沸点分别为100和61.5 ，摩尔蒸发焓分别为和。求两液体具有相同饱和蒸气压时的温度。 解：根据Clausius-Clapeyron方程 设它们具有相同蒸气压时的温度为T，则 3.47 求证： (2) 对理想气体 证明：用Jacobi行列式证 对理想气体， 3

9、.48 证明： （1） （2）对理想气体 证明： 对于理想气体， 3.49 求证： （1） （2）对van der Waals气体，且为定值时，绝热可逆过程方程式为 证明： 对于绝热可逆过程 dS = 0，因此 就van der Waals气体而言 积分该式 3.50 证明（1） 焦耳-汤姆逊系数 （2） 对理想气体第四章 多组分系统热力学4.1 有溶剂A与溶质B形成一定组成的溶液。此溶液中B的浓度为cB，质量摩尔浓度为bB，此溶液的密度为。以MA，MB分别代表溶剂和溶质的摩尔质量，若溶液的组成用B的摩尔分数xB表示时，试导出xB与cB，xB与bB之间的关系。 解：根据各组成表示的定义 4.2

10、 D-果糖溶于水（A）中形成的某溶液，质量分数，此溶液在20 C 时的密度。求：此溶液中D-果糖的（1）摩尔分数；（2）浓度；（3）质量摩尔浓度。 解：质量分数的定义为 4.3 在25 C ，1 kg水（A）中溶有醋酸（B），当醋酸的质量摩尔浓度bB介于和之间时，溶液的总体积 。求：（1） 把水（A）和醋酸（B）的偏摩尔体积分别表示成bB的函数关系。（2） 时水和醋酸的偏摩尔体积。解：根据定义 当时 4.4 60 C 时甲醇的饱和蒸气压是84.4 kPa，乙醇的饱和蒸气压是47.0 kPa。二者可形成理想液态混合物。若混合物的组成为二者的质量分数各50 %，求60 C 时此混合物的平衡蒸气组成，以摩尔分数表示。 解：质量分数与摩尔分数的关系为 求得甲醇的摩尔分数为 根据Raoult定律 4.5 80 C 是纯苯的蒸气压为100 kPa，纯甲苯的蒸气压为38.7 kPa。两液体可形成理想液态混合物。若有苯-甲苯的气-液平衡混