物理化学习题 2012.6.pdf

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1、练习题1练习题2有一个体积为0.5m3的耐压容器，放有17kg温度为500K有一个体积为10dm3的钢瓶，内部是压力为104kPa的氧的NH3气，用理想气体状态方程求容器中气体的压力。气。氧气钢瓶用于给体积为0.4dm3的反应器充气，每次充氧Solution:pV=nRT直到反应器的压力为2ⅹ103kPa为止。问氧气钢瓶内的氧气可以给反应器充氧多少次？M(NH)=17g.mol-13Solution:n(NH3)=m(NH3)/M(NH3)=1000mol−−11nRT1000mol××8.314JmoliiK500Kp==当钢瓶

2、中氧气压力与反应器的压力相同时，3Vm0.5不可再对反应器充氧6=×8.31410Pa练习题3钢瓶O2(g)T反应器O2(g)V0=10dm3V=0.4dm31P0=104kPa假设可充x次P=2ⅹ103kPa1()ppV−pVT010=x11()ppVx−=pV01011RTRT()ppV−010x=pV1433(10−×210)kPa×10dm=33210××kPa0.4dm=100水烃p=pppAB=−BnRT3.167kPa=101.198kPapB=yBP或：p=BBnB=?nmA=1000olVynAA=ynBB1练习

3、题4习题习题1、2、7、10、16、18TheendSolution练习题5(1)WpVV=−−()=012amb133−(2)WpVV=−(−)=−50.66310(44.822.4)10×−×J22amb1=−1135JVV22nRT⎛⎞Vp=22(3)W=−pdV=−dV=−nRTln⎜⎟3∫∫VV11VV⎝⎠V=12⎛⎞44.8T==−8.314273.15ln×⎜⎟J=−1573J222.4⎝⎠WWW〉〉可见：321可逆膨胀做功最大，可逆过程是效率最大的过程。练习题6Solution在298K时，有2molN2（g），始

4、态体积为15dm3，保持（1）自由膨胀温度不变，经下列三个过程膨胀到终态体积为50dm3，计算各过程的△U，△H,W和Q的值。设气体为理想气①理想气体，恒温：Δ=Δ=UH0,0体。（和只是温度的函数）UH（1）自由膨胀②自由膨胀：W=0（2）反抗恒外压100kpa的膨胀③根据热力学第一定律：Δ=+UQW（3）可逆膨胀∴QUW=Δ−=02(2)反抗恒外压100kpa(3)恒温可逆膨胀①理想气体，恒温：Δ=Δ=UH0,0①理想气体，恒温：Δ=Δ=UH0,0（和只是温度的函数）UH（和只是温度的函数）UH②可逆过程：②反抗恒外压膨胀：n

5、RTVW=−∫∫pdV=−dV=−nRTln2W=pVV−−()21VV1−−115033−3=−2mol×8.315JmoliiK×298K×ln=−10010×Pa(5015)10−×mJ=−350015=−5965.86J③根据热力学第一定律：ΔUQW=+③根据热力学第一定律：Δ=+UQW∴QUWW=Δ−=−=3500J∴QUWW=Δ−=−=5965.86JSolution(1)等容升温过程练习题73p0=1000kPaVV10==10dm3TK=373.2Vd0=10m等容1TK=273.20nm=4.4olpVnm==0

6、04.4olnRTp==11366kPaRT10V1始态终态等容过程：W=0T2QUv=Δ1=∫nCdTvm,,=−nCvm()T2T1=5.5kJT1T2Δ=H1,∫TnCpmdT=nC(vm,2+−RTT)()1=9.2kJ1(2)等压升温过程pp10==1000kPa练习题8pk0=1000PaTK=373.223Vd0=10m等压nm=4.4ol63TK0=273.2nRT始态温度为273K，压力为10pa,体积为10dm的氦气经下列V=1nm=4.4ol15p1各种途径膨胀至终态压力为10pa，分别计算各途径的ΔΔU,Q

7、,W,H。（假设氦气为理想气体）终态始态（）自由膨胀15（）恒温抗恒外压210pa=9.2kJ（）恒温可逆膨胀3（4）绝热可逆膨胀3(3)恒温可逆膨胀Solution理想气体，恒温：ΔUH=Δ=0（）自由膨胀1p2W=−∫pdV=nRTlnp根据焦耳实验，理想气体自由膨胀15p264−310WQUH==Δ=Δ=0=pV11ln=××101010ln6=−×2.310Jp110(2)恒温抗恒外压105pa4QW=−=2.310×J理想气体，恒温：ΔUH=Δ=0(4)绝热可逆膨胀Q=0Wp=−Δ=−Vp()VV−221ΔU==WnCd

8、T=××n1.5RΔTnp==VR/4T.4mol∫vm,111⎛⎞nRTnRTp=−pn⎜⎟21−=−RT(1−2)1−γ2⎝⎠ppp⎛⎞Tp⎛⎞γ21122⎜⎟⎜⎟=1TK=109Tp2⎛⎞p⎝⎠11⎝⎠=−pVV⎜⎟1(−2=−p−p)311