习题课-热力学第一定律及其应用课件

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=3.57mol

V1=nRT1/P1=3.57×8.314×298.2/1013250=8.74×10-3m3

V2=nRT2/P2=3.57×8.314×298.2/101325=87.4×10-3m3

W2=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=1013.25kPa

T1=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。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=KP1T1=P2T2理想气体解：

1-15（1）利用热力学关系式证明对于理想气体1-17pθ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℃,Χ克冰+(100-x)克水0℃，100克水(1)求凝结出冰的量；解：

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。[P26

例1-4]1-29求25℃、Pθ下反应的△rHmθ（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△rHmθ（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、-393.51kJ﹒mol-1，求25℃、pθ下由稳定单质生成1mol丁二烯的其中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,pθH2:1molO2:0.75molN2:0.75×0.79/0.21=2.82mol△rHm△H2△rHm(298.15k)T1=?,pH2O:1molO2:0.25molN2:2.82molT1