《简明物理化学》第二章答案

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1、1.2mol298K，5dm3的He(g)，经过下列可逆变化：（1）等温压缩到体积为原来的一半；（2）再等容冷却到初始的压力。等温压缩等容冷却求此过程的。已知20.8J•K-1•mol-1。解：体系变化过程可表示为W=W1+W2=nRTln+0=2×8.314×298×ln0.5=-3435(J)Q=Q1+Q2=W1+ΔU2=-3435+nΔT=-3435+n(298-298/2)=-3435+(-3716)=-7151(J)ΔU=ΔU1+ΔU2=ΔU2=-3716(J)ΔS=ΔS1+ΔS2=nRln+=2×

2、8.314×ln0.5+2×1.5×8.314ln0.5=-2818()2.10mol理想气体从40℃冷却到20℃，同时体积从250dm3变化到50dm3。已知该气体的=29.20J•K-1•mol-1，求。解：假设体系发生如下两个可逆变化过程250dm3等温50dm3等容50dm340℃ΔS140℃ΔS220℃ΔS=ΔS1+ΔS2=nRln+=10Rln+10×(29.20-8.314)×ln=-147.6()3.2mol某理想气体(=29.36J•K-1•mol-1)在绝热条件下由273.2K,1.0MP

3、a膨胀到203.6K，0.1MPa求该过程的。解：273.2K绝热203.6K1.0MPa膨胀0.1MPa∵=29.3647∴=29.36-8.314=21.046且Q=0ΔU==2×21.046×(203.6-273.2)=-2930(J)W=-ΔU=2930(J)1.有一带隔板的绝热恒容箱，在隔板两侧分别充以不同温度的H2和O2，且V1=V2(见图)，若将隔板抽去，试求算两种气体混合过程的（假设此两种气体均为理想气体）。1molO21molH210℃,V120℃,V210℃,V120℃,V2解：先由能量衡

4、算求终温。O2与H2均为双原子分子理想气体，故均有=5R/2，设终温为T,则(293.2-T)=(T-283.2)T=288.2K整个混合过程可分以下三个过程进行：恒容ΔS1①ΔS3③1mol,O2,283.2K1mol,O2,T恒容ΔS2②在恒温恒压下混合达状态1mol,H2,293.2K1mol,H2,T当过程①与②进行后，容器两侧气体物质的量相同，温度与体积也相同，故压力也必然相同，即可进行过程③。三步的熵变分别为：ΔS1===0.3642.100g、10℃的水与200g、40℃的水在绝热的条件下混合，

5、求此过程的熵变。已知水的比热容为4.184J•K-1•g-1。解：∵绝热混合∴=-47C•m1(t-t1)=-C•m2(t-t2)t为混合后的温度∴t-10=2(40-t)t=30℃=303.15KΔS=100+200=1.40()1.过冷CO2(l)在－59℃时其蒸气压为465.96kPa，而同温度下CO2(s)的蒸气压为439.30kPa。求在－59℃、101.325kPa下，1mol过冷CO2(l)变成同温、同压的固态CO2(s)时过程的，设压力对液体与固体的影响可以忽略不计。已知过程中放热189.5

6、4J•g-1.解：CO2(l)CO2(s)－59℃,ΔG-59℃,ΔG5ΔG1CO2(l)CO2(s)-59℃,(l)-59℃,(s)ΔG4ΔG2ΔG3CO2(g)CO2(g)-59℃,(l)-59℃,(s)ΔG10,ΔG50ΔG2=ΔG4=0∴ΔG=ΔG3==nRTln=1×8.314×214.2ln=-104.9J∵ΔG=ΔH-TΔSΔH=-189.54×44=-8339.76J∴ΔS=(ΔH-ΔG)/T==-38.52.2molO2(g)在正常沸点－182.97℃时蒸发为101325Pa的气体，求此过程

7、的。已知在正常沸点时O2(l)的6.820kJ•K-1。解：O2在，－182.97℃时的饱和蒸气压为101.325Pa，该相变为等温可逆相变Q=n故ΔS=Q/T=n/T==151471.1mol水在100℃及标准压力下向真空蒸发变成100℃及标准压力的水蒸气，试计算此过程的，并与实际过程的热温熵相比较以判断此过程是否自发。解：ΔS===108.98向真空膨胀，W=0,Q=ΔU=ΔH-Δ=ΔH-nRT=40.67×-8.314×373.2=37.567Q/T==100.66ΔS＞Q/T,所以此过程为不可逆过程2

8、.1molH2O(l)在100℃，101325Pa下变成同温同压下的H2O(g)，然后等温可逆膨胀到Pa，求整个过程的。已知水的蒸发焓40.67kJ•K-1.解：W1=ΔV=()nRT=3.1kJW2=nRTln=8.314×373.15×ln=2.883kJ故W=W1+W2=5.983kJQ1=n=40.67kJQ2=W2=2.883kJ故Q=Q1+Q2=40.67+2.883=43.55kJΔU