习题课—热力学第一定律及其应用.ppt

第一章热力学第一定律及其应用 1 反抗101 325kPa的外压恒温膨胀 P151 19 P外 101 325kPa气体的物质的量n W M 100 28 3 57molV1 nRT1 P1 3 57 8 314 298 2 1013250 8 74 10 3m3V2 nRT2 P2 3 57 8 314 298 2 101325 87 4 10 3m3W2 P外 V2 V1 101325 87 4 8 74 10 3 7970J 1 125 时100g理想气体N2从1013 25kPa经下列过程变化到101 325kPa 求体系在变化过程中所做的体积功 P1 1013 25kPaT1 298KV1 P2 101 325KpaT2 298kV2 解 恒温可逆膨胀 3 自由膨胀 P外 0W3 0 计算结果表明 可逆过程中所作的体积功最大 1 2将2mol100 101 325kPa的水蒸气恒压加热至400 求过程吸收的热量 已知H2O g 的恒压摩尔热容为 p21例1 2 解 无非体积功恒温恒压蒸发过程 1 70 02kg乙醇在其沸点时蒸发为蒸气 已知乙醇的蒸发焓为857 7KJ kg 1 蒸气的比容为0 607m3 kg 1 试求蒸发过程的W Q U H 设液体乙醇的体积与其蒸气相比可以忽略不计 Qp H 857 7 0 02 17 15kJ U Qp W 17 15 1 27 15 88kJ W P外 V汽 V液 P外V汽 101 325 103 0 607 0 02 1 23kJ 解 1 101mol单原子理想气体从202 65kPa 0 0112m3的始态沿着PT K k为常数 可逆压缩至405 3kPa 求过程的 U H W及Q P1 202 65kPaV1 0 0112m3T1 P2 405 3kPaT2 V2 解 PT K P1T1 P2T2 理想气体 解 2 证明纯物质均相封闭体系 解 理想气体 并由此证明理想气体 P9连锁法则 1 17p 下在100g 5 的过冷水中加入少量冰屑 则过冷水将部分凝结为冰 最后形成0 的冰水混合物 由于过程进行得很快 可视为绝热 已知冰的熔化热为333 46J g 1 0 5 水的比热容为4 238J K 1 g 1 5 100克水 0 克冰 100 x 克水 0 100克水 1 求凝结出冰的量 解 解 过程为绝热过程 则 2 过程的 H为多少 1 20某理想气体 解 始态的温度为 25 压力为1013 25kPa 求2mol该气体经绝热 可逆膨胀至101 325kPa过程的 U H W 1 21上题中若气体反抗101 325kPa的恒定外压绝热膨胀到终态 求终态的温度及过程的 U H W 凡抗恒外压绝热膨胀 为不可逆过程 不能使用绝热可逆过程方程 但是成立 解 P26例1 4 1 29求25 P 下反应 的 rHm 298 15k 已知下列数据 解 原式可由 1 2 2 3 3 6 4 2所得 1 31在天然气的综合利用中甲烷氧化偶联制乙烯的反应是最有经济价值的 试由物质的标准摩尔生成焓的数据计算25 甲烷氧化偶联反应的标准摩尔反应焓 rHm 298 15k 反应式如下 物质 解 查热力学数据 1 3325 萘 C10H8 的标准摩尔燃烧焓 解 的标准摩尔 生成焓 分别为 393 51KJ mol 1 285 84KJ mol 1 试求C10H8 s 的标准摩尔生成焓 1 3525 丁二烯 g 解 的摩尔蒸发焓为44 01kJ mol 1 H2O g CO2 g 的 分别为 241 82kJ mol 1 393 51 kJ mol 1 求25 p 下由稳定单质生成1mol丁二 烯的 1 43求反应C 石墨 CO2 g 2CO g 在25 及1000 时的标准摩尔反应焓 rHm 已知下列数据 解 其中 1 451molH2与过量50 的空气在一绝热恒容密闭容器内混合点火即发生爆炸 求爆炸所能达到的最高温度和最高压力 假定所有气体均按理想气体处理 且用平均摩尔热容做近似计算 P47例1 15 解 爆炸反应在绝热恒容密闭容器内完成 Q 0 W 0 rUm 0 反应式为 H2 g 1 2O2 g H2O g nO2 nN2 VO2 VN2 0 21 0 79 T1 298 15K p H2 1molO2 0 75molN2 0 75 0 79 0 21 2 82mol rHm H2 rHm 298 15k T1 pH2O 1molO2 0 25molN2 2 82mol T1 298 15K pH2O 1mol