物理化学习题选解.ppt

1、2020/9/10,1,解：这是一个恒外压过程,W= -P环V -P环（Vl - Vg) P环Vg = PVg=nRT,2.2,2020/9/10,2,2.4,Qa、Wa,Qb、Wb？,解：,U= Qa Wa Qb Wb,Wb= Qa Wa Qb 1.387kJ,2020/9/10,3,2.5,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,2020/9/10,4,2.9,解：恒压过程,W= - P（ V2 V1） -nR（T2 T1) = 2.07

2、9kJ,U=nCV,m(T2 T1) 5.196kJ,理想气体的热力学能只与温度有关,Q = UW= - 7.275k J,HQpQ7.275kJ,2020/9/10,5,2.11,U=nCV,m(T3T1)18.75kJ,H=nCp,m(T3 T1) 31.25kJ,2020/9/10,6,W= W （1） W （2） - P（ V2 V1）0 = 5.00kJ,Q = UW= 23.75k J,2020/9/10,7,已知CO2的Cp,m=26.75+42.258 103T/K-14.25 106(T/K)2 Jmol1K1. 试求1kg常压, 27的CO2恒压升温至527的H, 并按定义

3、求算该温度范围内的平均定压摩尔热容.,12,2020/9/10,8,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:,16,2020/9/10,9,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:,2020/9/10,10,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

4、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,= - 4034 J,(2) W = - P外(V2 V1) = - P2V2 + P2V1 = -nRT+P2(nRT/ P1)=-2182J,绝热 Q = 0,U=W,膨胀 W0 U 0 T0,T2 T1 变温,2020/9/10,11,U = nCV,m(T2T1),(4) W = - P外(V2 V1) = - P2V2 + P2V1 = -nRT2+P2(nRT1/ P1),-nRT2+P2(nRT1/ P1) = nCV,m(T2T1),解得 T2 =275 K

5、,W =U= nCV,m(T2T1) = - 1559 J,W=U=nCV,m(T2 T1)= -2379 J,2020/9/10,12,一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

6、,25,2020/9/10,13,(2)因Q = 0, 所以右侧气体得到的功,2020/9/10,14,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1kg 180的饱和蒸气所需的热. 水的平均热容可取 =75.37Jmol1K1, vapHm(373.15K) = 40.64kJmol1.,向180的蒸气锅炉中注水时必须加压.,m = 1kg, n = 1kg/(18.015 103kg mol1) = 55.51mol,30,2020/9/10,15,从附录查得:,每生产1kg 180的饱和蒸气所需之热量为,2020/9/10,16,

7、lsHm = H1 + H2 -fusHm 76. 28（010）37. 20（100）6012 5621J.mol-1,2020/9/10,17,解 （1） C10H8(s)+12O2(g) = 10CO2(g)+4H2O(l),x = nB /uB = (-10/128)/-1=0.078019 mol,cUm= cU/ x =QV/ x=-401.725 / 0.078019 = -5149.1KJmol-1,cHm= cUm + ( uB)gRT = -5149.1+(10-12) 8.314298.1510-3 = -5154 KJmol-1,2.33,cH= cU+ (n)gRT

8、cU+ x ( uB)gRT,2020/9/10,18,2.37,甲酸甲酯的燃烧反应 HCOOCH3 (l) + 2O2 (g)= 2CO2 (g)+ 2H2 O(l),由燃烧焓求反应焓：,由生成焓求反应焓：,2020/9/10,19,2020/9/10,20,2.38,CH3COOH (g) = CO2 (g)+ CH4(g),2020/9/10,21,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

9、54.39Jmol1K1, 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 79/21 mol = 11.3 mol,H1 = (BCp,m)(25t1) = 553.45(25t1/) Jmol1,40,2020/9/10,22,查得25时:,553.45(25t1/) 103 802.34 + 1084.81 = 0,2020/9/10,23,1molH2与过量50%的空气的混合物的始态为25, 100 kPa. 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

10、. 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25.1Jmol1K1.,41,始态1 25 P H2(g) : 1mol O2 : 0.75mol N2 :0.750.79/0.21mol,终态2 T P H2O(g): 1mol O2 : 0.25mol N2 : 2.82mol,产物(标准态) 25 过量O2 0.25mol N2 2.82mol,U= x rUm(298.15k) +U1,2020/9/10,24,查得25时:,U= x rUm(298.15k) +U1 =0,240.58 + 0.1148( t /25) = 0,2020/9/10,25,2020/9/10,26,一容器中贮有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.