物理化学书上习题答案

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1、第一章2．将温度为300K，压力为1800kPa的钢瓶中的氮气，放一部分到体积为20的贮气瓶中，使贮气瓶压力在300K时为100kPa，这时原来钢瓶中的压力降为1600kPa（假设温度未变）。试求原钢瓶的体积。仍假设气体可作为理想气体处理。解：设钢瓶的体积为V，原有的气体的物质的量为，剩余气体的物质的量为，放入贮气瓶中的气体物质的量为。根据理想气体的状态方程，7．设在一个水煤气的样品中，各组分的质量分数分别为：，，，，。试计算：（1）混合气中各气体的摩尔分数（2）当混合气在670K和152kPa时的密度（3）各气体在上述条件下的分压解：设水煤气的总质量为10

2、0g，则各物质的质量分数乘以总质量即为各物质的质量，所以，在水煤气样品中各物的物质的量分别为（各物质的摩尔质量自己查阅）：（1）同理有：同理有：，，，（2）因为（3）根据Dalton分压定律，所以同理，，8．在288K时，容积为20的氧气钢瓶上压力表的读数为10.13MPa，氧气被使用一段时间以后，压力表的读数降为2.55MPa，试计算使用掉的氧气的质量。设近似可以使用理想气体的状态方程。已知。解：在氧气被使用前，钢瓶中含氧气的质量为氧气被使用后，钢瓶中剩余氧气的质量为则使用掉的氧气的质量为使用掉的氧气的质量也可以从压力下降来计算第二章4．将1mol373K

3、，标准压力下的水，分别经历：(1)等温、等压可逆蒸发，(2)真空蒸发，变成373K，标准压力下的水气。这两种过程的功和热的关系为()(A)W1Q2(B)W1W2Q1Q2。6．凡是在孤立系统中进行的过程，其ΔU和ΔH的值一定是()(A)ΔU>0，ΔH>0(B)ΔU=0，ΔH=0(C)ΔU<0，ΔH<0(D)ΔU=0

4、，ΔH不确定答：(D)。热力学能是能量的一种，遵循能量守衡定律，在孤立系统中热力学能保持不变。而焓虽然有能量单位，但它是定义出来的函数，不是能量，不遵循能量守衡定律，所以在孤立系统中发生的变化，ΔH的值是不确定的，要根据具体的变化过程而定。例如，在绝热钢瓶里，发生了一个气体分子数不变的放热气相反应，如，则ΔH大于零。但是，如果发生的是，虽然反应也放热，但是由于气体分子数减少，钢瓶内的压力下降，ΔH会小于零。2．在300K时，有10mol理想气体，始态的压力为1000kPa。计算在等温下，下列三个过程所做的膨胀功。（1）在100kPa压力下体积胀大1dm3；（

5、2）在100kPa压力下，气体膨胀到终态压力也等于100kPa；（3）等温可逆膨胀到气体的压力等于100kPa。解：（1）这是等外压膨胀（2）这也是等外压膨胀，只是始终态的体积不知道，要通过理想气体的状态方程得到。（3）对于理想气体的等温可逆膨胀3．在373K的等温条件下，1mol理想气体从始态体积25dm3，分别按下列四个过程膨胀到终态体积为100dm3。（1）向真空膨胀；（2）等温可逆膨胀；（3）在外压恒定为气体终态压力下膨胀；（4）先外压恒定为体积等于50dm3时气体的平衡压力下膨胀，当膨胀到50dm3以后，再在外压等于100dm3时气体的平衡压力下膨

6、胀。分别计算各个过程中所做的膨胀功，这说明了什么问题？解：（1）向真空膨胀，外压为零，所以（2）理想气体的等温可逆膨胀（3）等外压膨胀（4）分两步的等外压膨胀从计算说明了，功不是状态函数，是与过程有关的量。系统与环境的压力差越小，膨胀的次数越多，所做功的绝对值也越大。理想气体的等温可逆膨胀做功最大（指绝对值）5．1mol理想气体在122K等温的情况下，反抗恒定外压10.15kPa，从10dm3膨胀到终态体积100.0dm3，试计算Q，W，ΔU和ΔH。解：理想气体等温过程，6．1mol单原子分子的理想气体，初始状态为298K，100kPa，经历了的可逆变化过程

7、后，体积为初始状态的2倍。请计算Q，W和ΔH。解：因为，对于理想气体的物理变化过程，热力学能不变，则温度也不变，所以。8．在300K时，1mol理想气体作等温可逆膨胀，起始压力为，终态体积为10dm3。试计算该过程的Q，W，DU和DH。解：该过程是理想气体的等温过程，故。设气体的始态体积为V1，9．在300K时，有（可视为理想气体，），压力为506.6kPa。今在等温下分别按如下两种过程，膨胀至终态压力为202.6kPa，①等温可逆膨胀；②等温、等外压膨胀。分别计算这两种过程的Q，W，ΔU和ΔH。解：①理想气体的可逆变化过程，。的物质的量为：②虽为不可逆过程

8、，但还是等温过程，所以。10．在573K时，将1mo