物理化学课后习题第二章答案.pdf

2 15 容积为 0 1m 3 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 的摩尔定压热容Cp m分别为 20 786J mol 1 K 1 及 24 435 J mol 1 K 1 且假设均不随温度而变 解 恒容绝热混合过程Q 0 W 0 由热力学第一定律得过程 U U Ar g U Cu s 0 U Ar g n Ar g CV m Ar g t2 0 U Cu S H Cu s n Cu s Cp m Cu s t2 150 解得末态温度t2 74 23 又得过程 H H Ar g H Cu s n Ar g Cp m Ar g t2 0 n Cu s Cp m Cu s t2 150 2 47kJ 或 H U pV n Ar g R T 4 8314 74 23 0 2 47kJ 2 17 单原子理想气体 A与双原子理想气体B的混合物共 5mol 摩尔分数 yB 0 4 始态温度T1 400K 压力 P1 200kPa 今该混合气体绝热反抗恒外压p 100kPa 膨胀到平衡态 求末态温度T2 及过程的 W U及 H 2 21 已知水 H2O l 在 100 的饱和蒸气压p s 101 325kPa 在此温度 压力下 水的摩尔蒸发焓 求在 100 101 325kPa 下使 1kg 水蒸气全部凝结成液体水时的W Q U H 和 H 设水蒸气适用理想 气体状态方程式 解 题给过程的始末态和过程特性如下 n m M 1kg 18 015g mol 1 55 509mol 题给相变焓数据的温度与上述相变过程温度一致 直接应用公式计算 W pamb V p Vl Vg pVg ng RT 172 2kJ U Qp W 2084 79kJ 2 24 蒸气锅炉中连续不断地注入20 的水 将其加热并蒸发成180 饱和蒸 气压为 1 003Mpa 的水蒸气 求每生产1kg水蒸气所需要的热量 已知 水 H2O l 在 100 的摩尔蒸发焓 水的平均摩尔 定压热容 水蒸气 H2O g 的摩尔定压热容与温度的函数 关系见附录 解 2 26 已知水 H2O l 在 100 的摩尔蒸发焓 水和水蒸 气在 25 100 范围间的平均摩尔定压热容分别为 和 求在 25 时水的摩尔蒸发焓 解 由已知温度的相变焓求未知温度的相变焓 常压下对气体摩尔焓的影响通 常可以忽略 可直接应用p68 公式 2 7 4 2 30 2 31 2 33 2 34 2 38 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 求各过程的功W 1 恒温下可逆膨胀到50kPa 2 恒温反抗 50kPa恒外压不可逆膨胀 3 绝热可逆膨胀到 50kPa 4 绝热反抗 50kPa恒外压不可逆膨胀 解 双原子理想气体 n 5mol CV m 5 2 R Cp m 7 2 R 2 395mol 双原子理想气体从始态300K 200kPa 先恒温可逆膨胀到压力为 50kPa 再绝热可逆压缩到末态压力200kPa 求末态温度 T 及整个过程的 W Q U H和 H 解 理想气体连续 pVT 变化过程 题给过程为 由绝热可逆过程方程式得 1 H 和 U 只取决于始末态 与中间过程无关 H n Cp m T n Cp m T3 T1 21 21kJ U n CV m T n CV m T3 T1 15 1