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时间:2018-07-29
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1、《物理化学》作业习题物理化学教研组解2009,7第一章热力学第一定律与热化学1.一隔板将一刚性决热容器分为左右两侧,左室气体的压力大于右室气体的压力。现将隔板抽去左、右气体的压力达到平衡。若以全部气体作为体系,则ΔU、Q、W为正?为负?或为零?解:2.试证明1mol理想气体在衡压下升温1K时,气体与环境交换的功等于摩尔气体常数R。证明:3.已知冰和水的密度分别为:0.92×103kg·m-3,现有1mol的水发生如下变化:(1)在100oC,101.325kPa下蒸发为水蒸气,且水蒸气可视为理想气体;(2)在0oC、101.325kPa
2、下变为冰。试求上述过程体系所作的体积功。解:(1)(2)4.若一封闭体系从某一始态变化到某一终态。(1)Q、W、Q-W、ΔU是否已经完全确定。(2)若在绝热条件下,使体系从某一始态变化到某一终态,则(1)中的各量是否已完全确定?为什么?解:(1)Q-W与ΔU完全确定。(2)Q、W、Q-W及ΔU均确定。5.1mol理想气体从100oC、0.025m3经过下述四个过程变为100oC、0.1m3:(1)恒温可逆膨胀;(2)向真空膨胀;(3)恒外压为终态压力下膨胀;(4)恒温下先以恒外压等于气体体积为0.05m3时的压力膨胀至0.05m3,再以
3、恒外压等于终态压力下膨胀至0.1m3。求诸过程体系所做的体积功。解:(1)(2)(3)(4)6.在一个带有无重量无摩擦活塞的绝热圆筒内充入理想气体,圆筒内壁上绕有电炉丝。通电时气体缓慢膨胀,设为等压过程。若(1)选理想气体为体系;(2)选电阻丝和理想气体为体系。两过程的Q、ΔH分别是等于、小于还是大于零?解:(1)(2)7.在373K和101.325kPa的条件下,1mol体积为18.80cm3的液态水变为30200cm3。求此过程的ΔH及ΔU。解:8.分别判断下列各过程中的Q、W、ΔU及ΔH为正为负还是为零?(1)理想气体自由膨胀(2
4、)理想气体恒温可逆膨胀(3)理想气体节流膨胀(4)理想气体绝热反抗恒外压膨胀(5)水蒸气通过蒸汽机对外做出一定量的功之后恢复原态,以水蒸气为体系(6)水(101325Pa,273.15K)→冰(101325Pa,273.15K)(7)在充满氧的定容绝热反应器中,石墨剧烈燃烧,以反应器及其中所有物质为体系。解:(1)W=0,Q=0、、ΔU=ΔH=0(2)W>0,Q>0、ΔU=ΔH=0(3)W=0,Q=0、ΔU=ΔH=0(4)W>0,Q=0、ΔU<0、ΔH<0(5)W>0,Q>0、ΔU=ΔH=0(6)W>0,Q<0、ΔU<0、ΔH>0(7)
5、W=0,Q=0、ΔU=0、ΔH>09.已知H2(g)的Cp,m=(29.07-0.836×10-3T+2.01×10-6T2)J·K-1·mol-1,现将1mol的H2(g)从300K升至1000K,试求:(1)恒压升温吸收的热及H2的ΔH;(2)恒容升温吸收的热及H2的ΔU。解:(1)=20620.53J(2)=14800J10.在在0℃和506.6kPa条件下,2dm3的双原子理想气体体系以下二个过程恒温膨胀至压力为101.325kPa,求Q,W,△U,△H。(1)可逆膨胀;(2)对抗恒外压101.325kPa膨胀。解:(1)W==
6、1629J△U=0,Q=1629J(2)W=P外△V=101325×()=809.586J△H=△U=0Q=809.586J11.(1)在0℃和506.6kPa下,1mol水全部蒸发为水蒸气,求此过程的Q、W、△U、△H。已知水的汽化热为40.7kJ·mol-1.(2)若在373K、101.325kPa下的水向真空蒸发,变成同温同压的水蒸气,上述个量又如何?(假设水蒸汽可视为理想气体)。解:(1)相变在恒温恒压且非体积功为零下进行,故△H=QP=40.7KJW=P0(Vg-V1)(2)该相变相真空进行为不可逆相变,Pe=0,W=0。因为
7、(2)的始,终态同(1)所以△H,△U与(1)相同,即△H=40.7KJ,△U=37.6KJ,Q=37.6KJ.12.1mol单原子理想气体,始态压力为202.65kPa,体积为11.2dm3,经过pT为(1)终态的体积与温度(2)体系的△U及△H;(3)该过程体系所作的功。解:(1)(2)△U=3/2×8.314×(136.5-273)=-1702J△H=5/2×8.314×(136.5-273)=-2837J(3)PT=B,P=B/TV=RT/P=RT2/B,Dv=(2RT/B)DtW=2×8.314×(136.5-273)=-22
8、70J13.某理想气体的CV,M=20.92J·K-1·mol-1,现将1mol的该理想气体于27℃、101.325kPa时受某恒外压恒温压缩至平衡态,再将此平衡态恒容升温至97℃,此时压力为1013.25
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