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物理化学天津大学第四版习题全解概要.doc

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第一章???? 气体的pVT性质 1.1??? 物质的体膨胀系数 与等温压缩率的定义如下 ??? ?????? ??? 试推出理想气体的,与压力、温度的关系。 ??? 解:根据理想气体方程 ?????? 1.5????? 两个容积均为V的玻璃球泡之间用细管连结,泡内密封着标准状态下的空气。若将其中的一个球加热到 100 ?C,另一个球则维持 0 ?C,忽略连接细管中气体体积,试求该容器内空气的压力。 ??? 解:由题给条件知,(1)系统物质总量恒定;(2)两球中压力维持相同。 ?????? 标准状态: ??? ????????????? ???????????????????????? ??? ??? 因此, ?????? 1.9 如图所示,一带隔板的容器内,两侧分别有同温同压的氢气与氮气,二者均可视为理想气体。 ?????? ??? (1)??? 保持容器内温度恒定时抽去隔板,且隔板本身的体积可忽略不计,试???? ????? 求两种气体混合后的压力。 (2)??? 隔板抽取前后,H2及N2的摩尔体积是否相同? (3)??? 隔板抽取后,混合气体中H2及N2的分压立之比以及它们的分体积各为若干? 解:(1)等温混合后 ?????? ?????? 即在上述条件下混合,系统的压力认为。 ??? (2)混合气体中某组分的摩尔体积怎样定义? ??? (3)根据分体积的定义 ?????? ? ?????? ?对于分压 ??????? 1.11 室温下一高压釜内有常压的空气,为进行实验时确保安全,采用同样温度的纯氮进行置换,步骤如下:向釜内通氮气直到4倍于空气的压力,尔后将釜内混合气体排出直至恢复常压。重复三次。求釜内最后排气至恢复常压时其中气体含氧的摩尔分数。 ??? 解:分析:每次通氮气后至排气恢复至常压p,混合气体的摩尔分数不变。 ??? 设第一次充氮气前,系统中氧的摩尔分数为,充氮气后,系统中氧的摩尔分数为,则,。重复上面的过程,第n次充氮气后,系统的摩尔分数为 ?????? , ??? 因此?? ?????? 。 1.13 今有0 ?C,40.530 kPa的N2气体,分别用理想气体状态方程及van der Waals方程计算其摩尔体积。实验值为。 ??? 解:用理想气体状态方程计算 ?????? ?????? 用van der Waals计算,查表得知,对于N2气(附录七) ?????????? ?????????? ,用MatLab fzero函数求得该方程的解为 ???????????????????? ?????? 也可以用直接迭代法,,取初值 ?????? ,迭代十次结果 1.16 ?25 ?C时饱和了水蒸气的湿乙炔气体(即该混合气体中水蒸气分压力为同温度下水的饱和蒸气压)总压力为138.7 kPa,于恒定总压下冷却到10 ?C,使部分水蒸气凝结为水。试求每摩尔干乙炔气在该冷却过程中凝结出水的物质的量。已知25 ?C及10 ?C时水的饱和蒸气压分别为3.17 kPa及1.23 kPa。 ?????? 解:该过程图示如下 ?????????? ?????? 设系统为理想气体混合物,则????? ????????????????? ??? ????? ???? ?????? 1.17 一密闭刚性容器中充满了空气,并有少量的水。但容器于300 K条件下大平衡时,容器内压力为101.325 kPa。若把该容器移至373.15 K的沸水中,试求容器中到达新的平衡时应有的压力。设容器中始终有水存在,且可忽略水的任何体积变化。300 K时水的饱和蒸气压为3.567 kPa。 ??? 解:将气相看作理想气体,在300 K时空气的分压为 ?????????? ?????? 由于体积不变(忽略水的任何体积变化),373.15 K时空气的分压为 ?????????? ?????? 由于容器中始终有水存在,在373.15 K时,水的饱和蒸气压为101.325 kPa,系统中水蒸气的分压为101.325 kPa,所以系统的总压 ?????????? 第二章 热力学第一定律 2.5 始态为25 ?C,200 kPa的5 mol某理想气体,经途径a,b两不同途径到达相同的末态。途经a先经绝热膨胀到 -28.47 ?C,100 kPa,步骤的功;再恒容加热到压力200 kPa的末态,步骤的热。途径b为恒压加热过程。求途径b的及。 ?????? 解:先确定系统的始、末态???????? ?? ??????? ?????? ?????? ????????????? 对于途径b,其功为 ????????????? ?????? 根据热力学第一定律 ????????????? 2.6?? 4 mol的某理想气
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