物理化学第一、二章习题+答案讲解.doc

第一章???? 气 体 1?? 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℃，另一个球则维持0℃，忽略连接细管中气体。 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。 ?????? ?????? 2 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 ＝(121.595 + 101.325)KPa ＝222.92KPa 恒压 恒容 1 mol 理想气体 P1=202.65 KPa V1=10 dm3 T1=? 1 mol 理想气体 P3=2026.5 KPa V3=1 dm3 T3=? 1 mol 理想气体 P2=2026.5 KPa V2=10dm3 T2=? 第二章 热力学第一定律 1. 1mol理想气体经如下变化过程到末态，求整个过程的W、Q、△U、△H ?????????????.解： ????????? 恒容升温过程：W1= 0 J 恒压压缩过程：W2= -P外(V3-V1) = -2026.5×103×(1-10)×10-3=18.24 kJ T3=T1, ??根据热力学第一定律???????????? 2. 在一带活塞的绝热容器中有一固定的绝热隔板。隔板靠活塞一侧为2 mol，0 °C的单原子理想气体A，压力与恒定的环境压力相 等；隔板的另一侧为6 mol，100 °C的双原子理想气体B，其体积恒定。今将绝热隔板的绝热层去掉使之变成导热板，求系统达平衡时的T及过程的。??????? 解：过程图示如下 ???????????????????? ????????????? 显然，在过程中A为恒压，而B为恒容，因此 ???????????????????? ????????????? 同上题，先求功 ????????? ????????????? 同样，由于汽缸绝热，根据热力学第一定律 ???????????????????? 3. 1mol 理想气体从300K，100kPa下等压加热到600K，求此过程的Q、W、?U、?H。已知此理想气体Cp,m=30.0 J·K-1·mol-1。 解：W＝－p(V2-V1) = nR(T1-T2) =1×8.314×(300-600)= -2494.2J ?U= nCV,m (T2-T1) =1×(30.00-8.314)×(600-300)= 6506J ?H= nCp,m (T2-T1) =1×30.00×(600-300) = 9000J Qp=??H?=9000J 4. 5 mol双原子气体从始态300 K，200 kPa，先恒温可逆膨胀到压力为50 kPa，在绝热可逆压缩到末态压力200 kPa。求末态温度T及整个过程的及。 解：过程图示如下 ????????????? ? ??????? ????? 要确定，只需对第二步应用绝热状态方程 ???????????????????? ，对双原子气体 ????????????? 因此 ???????????????????? ????????????? 由于理想气体的U和H只是温度的函数， ???????????????????? ????????????? 整个过程由于第二步为绝热，计算热是方便的。而第一步为恒温可逆 ??????????????????????????? 5. 1 mol某理想气体于27℃，101.325KPa的始态下，先受某恒定外压恒温压缩至平衡态，再恒容升温至97.0℃，250.00KPa。求整个过程的 。已知气体的CV,m = 20.92J.mol-1.K-1 . 解： 1 mol 理想气体 P2=? V2=V3 T2=27℃ 4 mol 理想气体 P3=250KPa V3=? T3=97℃