化学工业出版社物理化学答案第二章 热力学第一定律.pdf
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第 2 章 热力学第一定律习题答案
1. 1mol 水蒸气在 100℃,101.325 kPa 下全部凝结成液态水,求过程的功,假设:相对于水
蒸气的体积,液态水的体积可以忽略不计。
解:此过程为恒压,由体积功的定义式可得
W −p ∆V −p (V −V ) ≈pV
l g g
假设水蒸气为理想气体,则
W pV g nRT (1×8.314 ×373.15)J 3.102kJ
2. 系统由 A 态变化到 B 态,沿途径Ⅰ放热100J ,环境对系统做功50J ,问:(1) 由A 态沿
途径Ⅱ到 B 态,系统做功80J ,则过程的热量Q2 为多少?(2) 如果系统再由 B 态沿途径Ⅲ
回到A 态,环境对系统做功50J ,则过程热量Q 是多少?
3
解:途径Ⅰ:Q −100J ,W 50J
1 1
根据热力学第一定律,系统热力学能的变化为
∆U Q +W −100J +50J −50J
AB 1 1
(1)对途径Ⅱ: W −80J
2
根据热力学第一定律有∆UAB Q2 +W 2 ,所以
Q ∆U −W −50J −(−80J ) 30J
2 AB 2
(2)对途径Ⅲ:W 50J
3
因该过程是途径Ⅰ的逆过程,故
∆U −∆U 50J
BA AB
由∆UBA Q3 +W 3 得
Q ∆U −W 50J −50J 0J
3 BA 3
3. 计算 1mol 理想气体在下列四个过程中所做的体积功。已知始态体积为 25dm3 ,末态体积
3 ,始态及末态温度均为 100℃。
为 100dm
(1)恒温可逆膨胀;
(2 )向真空膨胀;
(3 )在外压恒定为气体终态的压力下膨胀;
(4 )先在外压恒定为体积等于 50dm3 时气体的平衡压力下膨胀,当膨胀到 50dm3 (此时温
3 时气体的平衡压力下膨胀。
度仍为 100℃)以后,再在外压等于 100dm
试比较这四个过程的功。比较的结果说明什么?
1
V V nRT V
解:(1) 2 2 2
− d − d − ln
W p V V nRT
1 ∫ ∫
V V
1 1 V V
1
25
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