物理化学第二三章习题

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1、p89,1:有一绝热、具有固定体积的容器，中间用导热隔板分为体积相同的两部分，分别充以1molA(g)和1molB(g)，两种气体可近似为理想气体且热容均为CV,m,如下图。求(1)若T1=T2，抽去隔板，系统的mixS。(2)若T1=T2，两边为相同气体A，抽去隔板，系统的mixS。(3)若T1T2，系统达到热平衡时的S。(4)若T1T2，抽去隔板达到热平衡，系统的mixS。(5)若T1T2，两边为相同气体A，抽去隔板达到热平衡，系统的mixS。解：(1)恒温过程，(2)恒温过程且两边为同种气体，混合前后一样，1molAT1V1molB

2、T2V1molA+1molBT2V绝热恒容(3)设平衡时温度为T，系统热力学能(Q=0，W=0)为：(4)本过程可认为是(3)再加恒T时的混合过程，故熵变为(3)和(1)过程之和，即(5)本过程可认为是(3)和(2)过程，故熵变为(3)和(2)过程之和，即p89，5：已知水在0℃、100kPa下的熔化焓为6.009kJ·mol-1；冰和水的平均摩尔热容分别为37.6和75.3J·K-1·mol-1,试计算：H2O(s，5℃，100kPa)H2O(l，5℃，100kPa)的DH，DS和DG，并说明该过程能否自发进行?解：1molH2O(s)T2=0℃，1

3、00kPa1molH2O(l)T2=0℃，100kPaDH2,DS21molH2O(s)T1=5℃，100kPa1molH2O(l)T1=5℃，100kPaDH,DSDH1,DS1DH3,DS3DS1=nCp,m(s)ln(T2/T1)=1×37.6×ln(273.15/278.15)=-0.683J·K-1DS2=(nDfusH)/T1=(1×6009)/273.15=21.999J·K-1DS3=nCp,m(l)ln(T1/T2)=1×75.3×ln(278.15/273.15)=-1.366J·K-1DS=DS1+DS2+DS3=(-0.683+2

4、1.999+1.366)J·K-1=22.68J·K-1DH=DH1+DH2+DH3=n[Cp,m(s)(T2-T1)+DfusHm+Cp,m(l)(T1-T2)]=1×[37.6×(-5)+6009+75.3×5]=6198JDG=DH-TDS=6198-278.1522.68=-110.4J因为过程恒温恒压，且DG<0，所以过程可以自发。p90，8:在一杜瓦瓶（绝热恒压容器）中，将5mol、40℃的水与5mol、0℃的冰混合，求平衡后温度，以及此系统的DH和DS。已知冰的摩尔熔化焓为6024J·mol-1，水的等于摩尔热容为75.29J·K-1·m

5、ol-1。解：系统恒压绝热，DH=Qp=0若冰全部熔化，DH1=nDfusHm=56024=30120J水降温到0℃时，DH2=nCp,m(T2-T1)=575.29(-40)=-15058J故冰不会全部熔化，系统平衡温度为0℃。nmolH2O(s)273.15KnmolH2O(l)273.15KDH1,DS15molH2O(l)313.15KDH2,DS25molH2O(l)273.15KDH=DH1+DH2=nDfusHm-15058=0=n×(6024)-15058=0n=2.5mol冰熔化熵变，DS1=(DH1)/T1=2.5×6024

6、/273.15=55.12J·K-1DS=DS1+DS2=55.12-51.44=3.68J·K-1水冷却熔化熵变，1mol理想气体始态为27℃、1MPa，令其反抗恒定的0.2MPa外压；膨胀到体积为原来的5倍，压力与外压相同，计算过程的Q，W，DU，DH，DS，DA和DG。已知理想气体的定容摩尔热容为12.47J·K-1·mol-1P90，9解：n=1molT1=298Kp1=1MPaV1p外=p2n=1molT2p2=0.2MPaV2=5V1所以，理想气体恒温，DU=0，DH=0W=-p外(V2-V1)=-p2(5V1-V1)=-4p2V1=-0.8

7、p1V1=-0.8nRT=0.818.315300.15=-1996JQ=-W=1996J状态1：状态2：DG=DH-TDS=0-300.1513.38=-4016JDS=nRln(p1/p2)=18.315ln(1/0.2)=13.38J·K-1DA=DU-TDS=0-300.1513.38=-4016Jp90，13：1mol过冷水蒸汽在用下298K、101kPa下变为液态水。已知298K下水的饱和蒸汽压为3.167kPa，气化焓为39.95kJ·mol-1，求(1)此过程的DS、DH、DG。忽略压力对液态水的状态函数的影响。(2)此过程

8、能否自发进行。解：DH1DG1此过程为不可逆过程，设计过程如下:1molH2O(