物理化学习题答案

1、第一章     气 体1   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，另一个球则维持0，忽略连接细管中气体。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。              2 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

2、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              

3、;    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 (121.595 + 101.325)KPa 222.92KPa恒压恒容1 mol 理想气体P1=202.65 KPa V1=10 dm3T1=?1 mol 理想气体P3=2026.5 KPaV3=1 dm3T3=?1 mol 理想气体P2=2026.5 KPa V2=10dm3T2=?第二章 热力学第一定律1. 1mol理想气体经如下变化过程到末态，求整个过程的W、Q、U、H   

4、;          .解：         恒容升温过程：W1= 0 J恒压压缩过程：W2= -P外(V3-V1) = -2026.5×103×(1-10)×10-3=18.24 kJT3=T1,   根据热力学第一定律           

5、60;2. 在一带活塞的绝热容器中有一固定的绝热隔板。隔板靠活塞一侧为2 mol，0 °C的单原子理想气体A，压力与恒定的环境压力相 等；隔板的另一侧为6 mol，100 °C的双原子理想气体B，其体积恒定。今将绝热隔板的绝热层去掉使之变成导热板，求系统达平衡时的T及过程的。        解：过程图示如下                 

6、;                  显然，在过程中A为恒压，而B为恒容，因此                               

7、    同上题，先求功                        同样，由于汽缸绝热，根据热力学第一定律                    

8、3. 1mol 理想气体从300K，100kPa下等压加热到600K，求此过程的Q、W、DU、DH。已知此理想气体Cp,m=30.0 J·K-1·mol-1。解：Wp(V2-V1) = nR(T1-T2) =1×8.314×(300-600)= -2494.2J DU= nCV,m (T2-T1) =1×4)×(600-300)= 6506J DH= nCp,m (T2-T1) =1×30.00×(600-300) = 9000J Qp= DH =9000J 4. 5 mol双原子气体从始态300 K，200 kP

9、a，先恒温可逆膨胀到压力为50 kPa，在绝热可逆压缩到末态压力200 kPa。求末态温度T及整个过程的及。 解：过程图示如下                             要确定，只需对第二步应用绝热状态方程          

10、           ，对双原子气体              因此                          

11、         由于理想气体的U和H只是温度的函数，                                   整个过程由于第二步为绝热，计算热是方便的。而第一步为恒温可逆

12、60;                           5. 1 mol某理想气体于27，101.325KPa的始态下，先受某恒定外压恒温压缩至平衡态，再恒容升温至97.0，250.00KPa。求整个过程的 。已知气体的CV,m-1.K-1 . 解：1 mol 理想气体P2=?V2=V3T2=274 mol 理想气体P3=250KPa

13、V3=?T3=971mol 理想气体P1=101.325KPa V1=?T1=27          对有理想气体和只是温度的函数                  该途径只涉及恒压和恒容过程，W2=0 J根据热力学第一定律6. 一水平放置的绝热恒容的圆筒中装有无摩擦的绝热理想活塞，活塞左、右两侧分别为50 dm3的单原子理想气

14、体A和50 dm3的双原子理想气体B。两气体均为0，100 kPa。A气体内部有一体积和热容均可忽略的电热丝。现在经过通电极其缓慢加热左侧气体A，使推动活塞压缩右侧气体B到最终压力增至200 kPa。 求：  （1）气体B的末态温度 TB          （2）气体B得到的功WB；              （3）气体A的末态温度TA （4）气体A从电热丝得到的热QA。解：&

15、#160; 由于加热缓慢，B可看作经历了一个绝热可逆过程，B为双原子理想气体，=7/5 设初始温度为T，初始压力为P                     功用热力学第一定律求解                 

16、60;                 气体A的末态温度可用理想气体状态方程直接求解，                               &

17、#160;          将A与B的看作整体，W = 0，因此                     7. 1mol 300 K、1 MPa的单原子理想气体，绝热恒外压膨胀到压力为0.2 MPa的末态，计算整个过程的Q、W、U、H。解：绝热恒外压膨胀，Q=0 J，W=U   

18、;                 8. 1 mol 100的水置于带活塞的汽缸中，恒定外压在101325Pa，加热使水转变为100的水蒸汽，过程吸热40.64kJ。若水蒸汽可视为理想气体，水的体积相对水蒸气而言可忽略。计算整个过程的Q、W、U、H。解：100，101.325kPa 下水转变为水蒸气为可逆相变 Q = 40.64 kJ  9. 已知100，101325Pa的恒温恒压下，1 mol水过程吸热40.64k

19、J。试求1 mol水100，101325Pa 转变为同样温度，压力为40.53kPa的水蒸气，求过程的U、H 。水蒸汽可视为理想气体，水的体积相对水蒸气而言可忽略。解：设计如图所示的另一条途径计算状态函数变化量U，H1 mol H2O(l)P=101.325 KPa T=1001 mol H2O(g)P=101.325 KPa T=100恒T         U，H          1 mol H2O(g)P=10

20、1.325 KPa T=100恒T、恒P可逆相变恒T膨胀U2，H2U1，H1 恒T、恒P可逆相变过程，H1=Q1 = 40.64 kJ 水蒸气可视为理想气体，则恒温膨胀过程U2=H2 =0 10. 100 kPa下，冰（H2O, s）的熔点为0 °C。在此条件下冰的摩尔融化 热。已知在-10 °C 0 °C范围内过冷水（H2O, l）和冰的摩尔定压热容分别为 和。求在常压及-10 °C下过冷水结冰的摩尔凝固焓。     解：过程图示如下      

21、;                             平衡相变点，因此                     11.

22、60;  应用附录中有关物质在25 °C的标准摩尔生成焓的数据，计算下列反应在25 °C时的及。       （1）       （2）       （3）    解：查表知  NH3(g)NO(g)H2O(g)H2O(l)-46.1190.25-241.818-285.830  NO2(g)HNO3(l)Fe2O3(

23、s)CO(g)33.18-174.10-824.2-110.525                            （1）              （2）              （3）12 应用附录中有关物质的热化学数据，计算 25 °C时反应