物理化学习题解析

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1、....第二章热力学第一定律五．习题解析1．（1）一个系统的热力学能增加了100kJ，从环境吸收了40kJ的热，计算系统与环境的功的交换量。（2）如果该系统在膨胀过程中对环境做了20kJ的功，同时吸收了20kJ的热，计算系统的热力学能变化值。解：（1）根据热力学第一定律的数学表达式即系统从环境得到了的功。（2）根据热力学第一定律的数学表达式系统吸收的热等于对环境做的功，保持系统本身的热力学能不变。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

2、；（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学习参考....，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

3、于100dm3时气体的平衡压力下膨胀。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）。4．在一个绝热的保温瓶中，将100g处于0°C的冰，与100g处于50°C学习参考....的水混合在一起。试计算：（1）系统达平衡时的温度；（2）混合物中含水的质量。已知：冰的熔化热，水的平均等压比热容。

4、解：（1）首先要确定混合后，冰有没有全部融化。如果100g处于0°C的冰，全部融化需吸收的热量为100g处于50°C的水降低到0°C，所能提供的热量为显然，水降温所能提供的热量，不足以将所有的冰全部融化，所以最后的混合物还是处于0°C。（2）设到达平衡时，有质量为的冰融化变为水，所吸的热刚好是100g处于50°C的水冷却到0°C时所提供的，即解得所以混合物中含水的质量为：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，6．1mo

5、l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后，体积为初始状态的2倍。请计算Q，W和ΔH。解：因为学习参考....，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。7．在以下各个过程中，分别判断Q，W，ΔU和ΔH是大于零、小于零，还是等于零。(1)理想气体的等温可逆膨胀；(2)理想气体的节流膨胀；(3)理想气体的绝热、反抗等外压膨胀；(4)1mol实际气体的等容、升温过程；(5)在绝热刚性的容器中，H2(g)与Cl2(g)生成HCl(g)(设气体都为理想气体)。解：（1）因为理想气体的热力学能和焓

6、仅是温度的函数，所以在等温的过程中，。膨胀要对环境做功，所以，要保持温度不变，则必须吸热，所以。（2）节流过程是等焓过程，所以。理想气体的焦-汤系数，经过节流膨胀后，气体温度不变，所以。节流过程是绝热过程，。因为，，所以。（3）因为是绝热过程，，。等外压膨胀，系统对外做功，，所以。。（4）等容过程，，。升温过程，热力学能增加，，故。温度升高，体积不变，则压力也升高，。（5）绝热刚性的容器，在不考虑非膨胀功时，相当于一个隔离系统，所以，，。这是个气体分子数不变的放热反应，系统的温度和压力升高学习参考....或8．在300K时，1mol理想气体作等

7、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，但还是等温过程，所以。学习参考....10．在573K时，将1molNe（可视为理想气体）从1000kPa经绝热可逆膨胀到100kPa。求Q

8、，W，ΔU和ΔH。解：因该过程为绝热可逆过程，故，。首先应计算出终态温度。根据理想气体的绝热可逆过程方程式因为是理想气体，根据状态方程有，代入上式，可