物理化学课后题.doc

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1、P33化学热力学---平衡规律3.1mol理想气体自初态0℃、1000kPa、2.27dm3,经如图所示途径变化，计算过程的Q、W、ΔU、ΔH值。已知解根据题意的初态，可知系统的n=1mol，下面计算均省略。（1）循环A：由状态Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ-Ⅰ①由状态Ⅰ状态Ⅱ是等温可逆膨胀到100kPa，即状态Ⅱ的T2=273K，V2=22.70dm3.因为是理想气体等温可逆变化，②.由状态Ⅱ状态Ⅲ是等压过程，压缩到2.27dm3.，或③.由状态Ⅲ状态Ⅰ是等容过程所以循环A(2)循环B:由状态Ⅰ-Ⅱ’-Ⅲ-Ⅰ①.由状态ⅠⅡ’是绝热可逆膨胀到100

2、0kPa，以及和代入，并取对数得T2=108.7K绝热变化中Q=0②.由状态Ⅱ’Ⅲ是等压过程，计算方法与（1）中②相同。③.由状态ⅢⅠ是等容过程，与（1）中③的计算结果完全相同。所以循环B：点评由计算结果可见：①.循环过程，无论是循环A还是循环B，其，表明热力学能和焓都是状态函数。而Q和W随过程的变化，表明Q和W不是状态函数。②.在P-V图上绝热线的陡度比等温线大，自同一始态出发，经绝热可逆与等温可逆过程不可能达到同一终态。5.设某单原子理想气体从始态273K、1000kPa，10dm3，分别经（1）等温可逆（2）绝热可逆（3）

3、绝热不可逆膨胀，到压力为100kPa的终态，试计算各过程的Q、W、ΔU、ΔH。解（1）等温可逆过程(2)绝热可逆过程因所以Q=0（3）绝热不可逆过程Q=0W=ΔU解得=174.7K点评①.计算时要注意物质的量有时候不是1mol。②.理想气体从同一始态出发，经等温可逆、绝热可逆和绝热不可逆过程不可能达到相同的终态。③.在P-V图上无法表示绝热不可逆过程，只能用点表示出始态和终态。6.273K和1000kPa下，10dm3单原子理想气体以下列不同的过程膨胀到最终压力为100kPa，求气体最终的体积。（1）等温可逆膨胀（2）绝热可逆膨

4、胀（3）外压为100kPa的绝热膨胀；（4）外压为零的绝热膨胀。解单原子理想气体（1）等温可逆膨胀（2）绝热可逆膨胀(3)外压为100kPa绝热膨胀及则解出(4)外压为零的绝热膨胀实际上是自由膨胀，终态与进行的高温可逆膨胀相同点评理想气体从同一始态出发，经不同过程不能达到同一终态。若利用绝热特点求出T2，同样可求出W。22.在100kPa下，斜方硫（）转变为单斜硫（）的转变温度为369.9K，已知斜方硫和单斜硫在298.2K的标准燃烧热分别为-296.7kJ·mol-1和-297.1kJ·mol-1，求斜方硫转变成单斜硫的晶型转

5、变热。已知，解=点评相变过程的热，亦可以利用热化学数据（燃烧热、生成热）计算。这里基尔霍夫定律亦可应用。23.500K下灼热的C和过热水蒸气反应（1）需吸收热量，该热量一般由同温度下反应（2）所提供，若要产生1mol氢气，需多少摩尔的碳？已知500K时各物质的标准生成热分别为：CO，-110.022；CO2，-393.677；H2O,-243.612。解由反应（1）由反应（2）根据题意，反应（2）放热，提供反应（1）所需的吸收量，133.599、393.677=0.0339mol即500K时至少需燃烧0.0339mol的碳才能产

6、生1molH2.点评从热化学数据，亦能进行反应物质的量计算。P71化学热力学---平衡规律2.某电冰箱内的温度为273K，室温为298K，今欲使1273K的水变成冰，问最少需做多少功？此冰箱对环境放热若干？已知273K时，冰的熔化热为335。解：可逆制冷机的制冷效率为7.已知液态苯在标准压力下的沸点是80℃,蒸发热为30.77。今有1mol苯在80℃,标准压力下与80℃的热源相接触，使它向合适体积的真空器皿中蒸发，完全变成标准压力的苯蒸气。试计算此过程的总熵变，并判断此过程是否为自发过程。解：∵该过程的始终态与可逆相变过程的始终

7、态相同，∴可直接设计为可逆相变过程。∵实际过程是向真空蒸发，∴W=0或∴此过程是自发过程。8.试计算－10℃、标准压力下，1mol的过冷水变成冰这一过程的，并判断此过程能否自发进行。已知水和冰的热容分别为4.184和2.092，0℃时冰的熔化焓。解：在相同的始终态间可设计下列可逆过程根据状态函数法：因为实际过程为恒压过程，所以根据基尔霍夫公式所以此过程能自发进行。18.将0.4mol、300K、200.0kPa的某理想气体，绝热压缩到1000kPa，此过程系统得功4988.4J。已知该理想气体在300K、200.0kPa时的摩尔

8、熵，平均定压摩尔热容。试求题给过程的，，，和。解：因为是绝热过程，，所以对于理想气体,则∵∴22.已知水在100℃及标准压力下蒸发焓为2259，求1mol100℃及标准压力下的水变为100℃、的水蒸气的，，，和。解：在相同的始终态间可设计可逆过程如下：设水蒸气为