物理化学计算题及问题详解.doc

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1、实用文档第一章例4在100℃，py下，1mol水(1)可逆蒸发，(2)向真空蒸发为蒸气。已知DvapHmy=40.7kJ×mol-1,假设蒸气为理想气体，液体水的体积可忽略不计，求Q,W,DU,DH。解：(1)DH=Qp=40.7kJW=-pyDV=-pyVg=-RT=-3.1kJDU=Q-W=(40.7-3.1)kJ=37.6kJ(2)始终态同(1)故DH=40.7kJDU=37.6kJ向真空蒸发W=0Q=DU=37.6kJ例5将100g,40℃水和100g,0℃的冰在杜瓦瓶中(恒压，绝热)混合，求平衡后的状态，及此过程的DH。已知冰的熔化热=335J×g-1,Cp(水)=4.1

2、8J×K-1×g-1解：设水和冰为系统。因恒压，绝热所以DH=Qp=0又DH=DH(水)+DH(冰)=0设终态温度为TDH=DH(水)+DH(冰)=100´4.18´(T–313)+100´335=0T=253K？？？该结果是不可能的！100g水全部降温至0℃，放热：DH(水)=–100´4.18´40=–16.7kJ100g冰全部融化吸热：DH(冰)=33.5kJ说明冰不能全部融化，终态应是0℃的冰水混合物。设m克冰融化,DH=DH(冰)+DH(水)=m´0.335-16.7=0m=50g平衡后的状态为50g冰和150g水的0℃的冰水混合物。例6已知某气体的状态方程为：pVm=R

3、T+bp（b>0常数）请依据推导结果判断(1)在绝热自由膨胀过程中，该气体的温度如何变化?(2)在绝热节流膨胀过程中，该气体的温度如何变化?解：(1)绝热自由膨胀过程是等内能过程，DU=0,则所以本题要解的是μJ的正负?令U=f(T,V)，根据循环关系式:现在只要判断［］是>0,=0,还是<0？其中的偏微商与气体的状态方程有关。实用文档焦耳系数气体的状态方程可改写为p(Vm–b)=RT其中对T求导得:代入上式:故温度不变分析:若把气体的状态方程p(Vm–b)=RT与理想气体的状态方程pVm=RT比较,有什么结论?可看出该方程只修正了气体分子的体积(Vm–b)，而分子间作用力这一项没

4、有修正，说明p=p理气,故在绝热自由膨胀过程中温度没有变化。若是范德华气体，在绝热自由膨胀过程中温度将如何变化？范德华气体气态方程即对T求导所以在绝热自由膨胀过程中，范德华气体的温度下降。(2)绝热节流膨胀过程DH=0，则所以本题要解的是mJ-T是>0,=0,还是<0。令H=f(T,p)现在只要判断［］是>0,=0,还是<0？其中的偏微商与气体的状态方程有关。根据气态方程得对T求导得代入上式:在绝热节流膨胀过程中，该气体的温度上升。例7装置如图，始态时绝热理想活塞两侧容器各为20dm3，均充满25℃,py的N2。对左侧气室缓慢加热，直至室内压力为2py实用文档。请分别以右室气体，左

5、室气体和全部气体为系统，求算Q,W,DU,DH（N2可视为理想气体）加热解：(1)以右室气体为系统因绝热，Q=0；DU=W。左室缓慢加热，所以活塞右移可视为绝热可逆压缩，终态压力也为2py双原子分子理想气体g=7/5=1.4p1V1g=p2V2gV2=12.2dm3或p11-gT1g=p21-gT2gT2=363.3KDU=W=(p2V2-p1V1)/(g-1)=1.14kJ或n=p1V1/RT1=0.818molDU=nCV,m(T2-T1)=1.14kJDH=DgU=1.56kJ(2)以左室气体为系统W（左）=–W（右）=-1.14kJV2’=40–12.2=27.8dm3T2

6、’=828Kn=p1V1/RT1=0.818molDU=nCV,m(T2’–T1)=9.01kJDH=DgU=12.6kJQ=DU-W=10.1kJ(3)以全部气体为系统W（总）=0Q=10.1kJDU(总)=Q=10.1kJDH(总)=DgU(总)=14.2kJ第二章例5.苯的沸点为80.1°C，设蒸气为理想气体，求1mol苯在80.1°C时下列过程的DA,DG(1)C6H6(l,py)®C6H6(g,py)(2)C6H6(l,py)®C6H6(g,0.9py)(3)C6H6(l,py)®C6H6(g,1.1py)根据所得结果能否判断过程的可能性？解：（1）此为可逆相变，(DG)

7、T,p=0(DA)T=Wr=–RT=-2.94kJ(2)该过程可看作：C6H6(l,py)®C6H6(g,py)®C6H6(g,0.9py)可逆相变+理想气体的定温变压过程故DG=DG1+DG2=0+RTln(p2/p1)=-348JDA=DA1+DA2=-2.94´103-348=-3.28kJW=-0.9pyVm(g)=-RT=-2.94kJ(DA)T