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1、物理化学习题分析与参考答案第二章热力学第一定律1、分析：理想气体双原子分子Cy.m=2.5/?＞然后用热容计算和AH。AGr=/7Q/mAT=7.79XIO3JH=nCp^T=10.9XIO3J2、分析：理想气体恒压加热过程的△//等于恒压热0,He为单原子分子，C畑=1.5/?;由△(/和的热容计算公式(见题1)可知，、U=△乩/y,然后根据热一律计算W。理想气体的恒温可逆膨胀过程，温度恒定，NU=AH=O,然后根据理想气体可逆过程功的计算公式计算W可逆。(1)先恒压加热：el=A//I=nC/,
2、mAT=1039J△"=△乩/尸1039x3/5J=623.6JW
3、=0-△3=415.4J后恒温可逆膨胀：lh=△丹2=0J@=W2=nRT^(pi/p2)=1861J幣个过程：2=01+02=2900JW=Wi+W2=2276J△"=△3=623.6J△H=zXH
4、=1039J(2)先恒温可逆膨胀△〃]=△//]=()」Q=VV
5、=/?/?T1ln(/71/p2)=1573J然后恒压加热Q2=^H2=nCf),mA7=1039JAt/2=AH2/尸1039x3/5J=623.6J旳=0一△6=41
6、5.4J整个过程：0=0+02=2612JW=W
7、+W2=1988J△U=AS=623.6JAH=A/7
8、=1039J结果说明：当始、终态和同时，状态函数的改变量相同，与途径无关，而功和热与途径有关。3、分析：理想气体分别进行①恒温可逆，②恒外压急速膨胀，由于始终态温度相等，・••△□=△/=△//]=厶兄=0,为求热，先求功，故首先求/?和匕。解：K框图，略』n=pV/(RT)==0.4406molV2=nRT/p2==10.0X10'3nF・・・①Wi=nRnn(p{/pi)=nRTln(V2/Vi)
9、=……=1609.5J②W2—p外AU——800Jrh热力学第一定律：rh热力学第一定律：Qi=Wi+AU=1609.5JQ2=w2+^U2=……=800J4、分析：本题前三问为气体的恒定外压恒温变体积，注意已经给定始态与终态的体积，用它们计算△!/,然后根据用=〃外4V计算W。恒温可逆过程的功根据公式W=nR刀讯匕/力)计算。解：(1)由于"外=0,故W=0；(2)由于p外=卩2,VV=/72(V2-V
10、)=n/?T(V2-VI)/Vi=2326J(3)W=W
11、+W2=//2(V2-V
12、)+p3(V3
13、-V2)=3101J；(4)W=/7/?71n(V2/V
14、)=4301J以上结果说明，虽然始终态相同，但所作功不同，其屮以恒温可逆膨胀所作的功最人。7、分析：注意石和门需根据理想气体状态方程计算。理想气体恒温可逆膨胀过程，△U=AH=OJ,恒温可逆过程的功根据公式W=nRTln(pi/p2)计算。绝热可逆膨胀过程0=0,W=-^U=-nCv,m(1)C=PiH%R=240・6K过程1为理想气体恒温可逆膨胀：△U=4H=0JQ=W=n/?Tln(〃
15、/〃2)=1386J过程2为理想气体绝热可逆膨胀：C=19
16、7.3KW=-U=~nCVmAT=-5/2...=900J0=0J△U=-900J△H=M〃=T260J(2)图略⑶过程3为恒压过程。8、分析：可逆过程所做功为最大功，故W=nRT(p]/p2)=P]Vln(/7i/p2)o解：W=nRT(p}/p2)=PVln(/?1//?2)=9441J9、分析：恒温可逆过程的功根据公式W=nRTtn(pl/p2)计算，气体的恒定外压恒温变体积，注意根据理想气体状态方程计算始态与终态的体积，用它们计算然后根据W=p外计算解：理想气体恒温可逆过程：W=加
17、mn(pi/p2)=T.33xl()4j反抗恒外压作恒温膨胀：W=p外(V]-V2)=4.20x10‘J10、分析：注意绝热过程0=0,然后根据热容公式计算W,用理想气体状态方程计算T值。解：绝热过程，Q=0W=-AU=~Cv(T2-T})=C^piVrpiV洒RW=Cv(piVrp2V2)KCp-Cv)=(p.匕-小匕)/(厂1)13、分析：单原子与双原子理想气体分子的热容不同，Q.n/Cv.m比值也不同，由绝热可逆过程方程确定出尸CpJCv,ttV与已知y比较即可确定分子类型。解：由TiV^=T2V^
18、lf得尸l+[ln(T]/T2)/(lnU2/Vi)]ul・4。故该气体应为双原子分子气体,WN2o17、分析：根据“j_t的定义和已知表达式，在节流过程(恒H)的条件下同乘d〃，积分即可。25、分析：两问均为反抗恒定外压的膨胀过程，W=p^(V2-Vi),不同的是第一问为实际膨胀过程，需带入始态液体水和终态水蒸气的实际体积，而第二问则忽略了始态液体水的体积。解：⑴此过程为恒压过程W=泸人(一-比)=3.060x10’J(2)
