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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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