物理化学习题选解.ppt

2020 2 24 1 解 这是一个恒外压过程 W P环 V P环 Vl Vg P环Vg PVg nRT 2 2 2020 2 24 2 2 4 Qa Wa Qb Wb 解 U Qa Wa Qb Wb Wb Qa Wa Qb 1 387kJ 2020 2 24 3 2 5 Qa1 0 Wb P V2 V1 200 101 37 61 97 J 7 940kJ Qb Qa Wa Wb 25 42 5 57 7 940 kJ 27 79kJ 2020 2 24 4 2 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 275kJ 2020 2 24 5 2 11 U nCV m T3 T1 18 75kJ H nCp m T3 T1 31 25kJ 2020 2 24 6 W W 1 W 2 P V2 V1 0 5 00kJ Q U W 23 75kJ 2020 2 24 7 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 12 2020 2 24 8 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 16 2020 2 24 9 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 2020 2 24 10 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 22 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 2020 2 24 11 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 275K W U nCV m T2 T1 1559J W U nCV m T2 T1 2379J 2020 2 24 12 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 25 2020 2 24 13 2 因Q 0 所以右侧气体得到的功 2020 2 24 14 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 51mol 30 2020 2 24 15 从附录查得 每生产1kg180 的饱和蒸气所需之热量为 2020 2 24 16 lsHm H1 H2 fusHm 76 28 0 10 37 20 10 0 6012 5621J mol 1 2020 2 24 17 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 1 2 33 cH cU n gRT cU x uB gRT 2020 2 24 18 2 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 2020 2 24 19 2020 2 24 20 2 38 CH3COOH g CO2 g CH4 g 2020 2 24 21 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 3 79 21mol 11 3mol H1 BCp m 25 t1 553 45 25 t1 J mol 1 40 2020 2 24 22 查得25 时 553 45 25 t1 10 3 802 34 1084 81 0 2020 2 24 23 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 P H2 g 1molO2 0 75molN2 0 75 0 79 0 21mol 终态2TPH2O g 1molO2 0 25molN2 2 82mol 产物 标准态 25 过量O20 25molN22 82mol U x rUm 298 15k U1 2020 2 24 24 查得25 时 U x rUm 298 15k U1 0 240 58 0 1148 t 25 0 2020 2 24 25 2020 2 24 26 一容器中贮有25 910mmHg的某气体 容器上有一旋塞 打开旋塞使该气体从容器中喷出 使器内压力降至760mmHg即将旋塞关闭 然后把容器内气体加热恢复到25 器内压力升高至780mmHg 设该气体为理