物理化学热力学第一定律习题答案.doc

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1、第二章热力学第一定律2-11mol理想气体于恒定压力下升温1℃，试求过程中气体与环境交换的功W。解：体系压力保持恒定进行升温，即有P外=P，即反抗恒定外压进行膨胀，2-2系统由相同的始态经过不同途径达到相同的末态。若途径a的Qa=2.078kJ，Wa=-4.157kJ；而途径b的Qb=-0.692kJ。求Wb。解：应用状态函数法。因两条途径的始末态相同，故有△Ua=△Ub，则所以有，2-34mol某理想气体，温度升高20℃，求△H-△U的值。解：方法一：方法二：可以用△H=△U+△(PV)进行计算。2-4某理想气体。今有该气体5mol在恒容

2、下温度升高50℃，求过程的W，Q，△H和△U。解：恒容：W=0；根据热力学第一定律，：W=0，故有Q=△U=3.118kJ2-5某理想气体。今有该气体5mol在恒压下温度降低50℃，求过程的W，Q，△H和△U。解：2-61mol某理想气体，。由始态100kPa，50dm3，先恒容加热使压力升高至200kPa，再恒压泠却使体积缩小至25dm3。求整个过程的W，Q，△H和△U。解：整个过程示意如下：2-74mol某理想气体，。由始态100kPa，100dm3，先恒压加热使体积升增大到150dm3，再恒容加热使压力增大到150kPa。求过程的W，

3、Q，△H和△U。解：过程为；2-8单原子理想气体A与双原子理想气体B的混合物共10mol，摩尔分数yB=0.4，始态温度T1=400K，压力p1=200kPa。今该混合气体绝热反抗恒外压p=100kPa膨胀到平衡态。求末态温度T2及过程的W，△U，△H。解：先求双原子理想气体B的物质的量：n（B）=yB×n=0.4×10mol=4mol；则单原子理想气体A的物质的量：n（A）=（10-4）mol=6mol单原子理想气体A的，双原子理想气体B的过程绝热，Q=0，则△U=W代入得T2=331.03K△H还可以由分别计算△HA和△HB之后求和。（

4、请同学们自行计算）2-9在一带活塞的绝热容器中有一绝热隔板，隔板的两侧分别为2mol，0℃的单原子理想气体A及5mol，100℃的双原子理想气体B，两气体的压力均为100kPa。活塞外的压力维持100kPa不变。今将容器内的绝热隔板撤去，使两种气体混合达到平衡态。求末态温度T及过程的W，△U。解：单原子理想气体A的，双原子理想气体B的因活塞外的压力维持100kPa不变，过程绝热恒压，Q=Qp=△H=0，于是有于是有22.5T=7895.875K得T=350.93K2-10求1molN2（g）在300K恒温下从2dm3可逆膨胀到40dm3这一

5、过程的体积功Wr，Q，△U及△H。假设N2（g）为理想气体。解：由于N2（g）视为理想气体,则理想气体恒温可逆膨胀功为=-1×8.3145×300×ln（40÷2）J=-7472J=-7.472kJ△U=0，△H=0，（恒温，理想气体）△U=Q+W所以Q=-W=7.472kJ2-11某双原子理想气体10mol从始态350K，200kPa经过如下四个不同过程达到各自的平衡态，求各过程的功W。（1）恒温可逆膨胀到50kPa；（2）恒温反抗50kPa恒外压不可逆膨胀；（3）绝热可逆膨胀到50kPa；（4）绝热反抗50kPa恒外压不可逆膨胀。解：（

6、1）理想气体恒温可逆膨胀到50kPa：（2）恒温反抗50kPa恒外压不可逆膨胀:（3）绝热可逆膨胀到50kPa:绝热，Q=0，（4）绝热反抗50kPa恒外压不可逆膨胀绝热，Q=0，上式两边消去nR并代入有关数据得3.5T2=2.75×350K故T2=275K2-120.5mol双原子理想气体1mol从始态300K，200kPa，先恒温可逆膨胀到压力为50kPa，再绝热可逆压缩末态压力200kPa。求末态温度T及整个过程的Q，W，△U及△H。解：整个过程如下理想气体绝热可逆过程：恒温可逆膨胀过程：因是理想气体，恒温，△U恒温=△H恒温=0绝热

7、可逆压缩：Q=0，故故整个过程：W=Wr+W绝=（-1.729+1.515）kJ=0.214kJ△U=△Ur+△U绝=（0+1.515）=1.515kJ△H=△Hr+△H绝=（0+2.121）=2.121kJ2-13已知水（H2O，l）在100℃的饱和蒸气压p*=101.325kPa，在此温度、压力下水的摩尔蒸发焓。求在100℃，101.325kPa下使1mol水蒸气全部凝结成液体水时的Q，W，△U及△H。设水蒸气适用理想气体状态方程。解：凝结过程为△H（凝结）=—△H（蒸发）2-14100kPa下，冰（H2O，s）的熔点为0℃，在此条件下

8、冰的摩尔熔化焓。已知在-10℃～0℃范围内过泠水（H2O，l）和冰的摩尔定压热容分别为Cp，m（H2O，l）=76.28和Cp，m（H2O，s）=37.20。求在常压条件下–10