物理化学课后习题第二章答案.docx

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物理化学课后习题第二章答案

2.15容积为0.1m3的恒容密闭容器中有一绝热隔板,其两侧分别为0℃,4mol的Ar（g）及150℃,2mol的Cu（s）。

现将隔板撤掉，整个系统达到热平衡，求末态温度t及过程的ΔH。

已知：

Ar（g）和Cu（s）的摩尔定压热容Cp,m分别为20.786J·mol-1·K-1及24.435J·mol-1·K-1，且假设均不随温度而变。

解:

 恒容绝热混合过程   Q=0    W=0

∴由热力学第一定律得过程ΔU=ΔU（Ar,g）+ΔU（Cu,s）=0

ΔU（Ar,g）=n（Ar,g）CV,m（Ar,g）×（t2－0）

ΔU（Cu,S）≈ΔH（Cu,s）=n（Cu,s）Cp,m（Cu,s）×（t2－150）

解得末态温度t2=74.23℃

又得过程

ΔH=ΔH（Ar,g）+ΔH（Cu,s）

  =n（Ar,g）Cp,m（Ar,g）×（t2－0）+n（Cu,s）Cp,m（Cu,s）×（t2－150）

  =2.47kJ

或ΔH=ΔU+Δ（pV）=n（Ar,g）RΔT=4×8314×（74.23－0）=2.47kJ

2.17单原子理想气体A与双原子理想气体B的混合物共5mol，摩尔分数yB=0.4，始态温度T1=400K，压力P1=200kPa，今该混合气体绝热反抗恒外压p=100kPa膨胀到平衡态，求末态温度T2及过程的W,ΔU及ΔH。

2.21已知水（H2O,l）在100℃的饱和蒸气压ps=101.325kPa，在此温度、压力下水的摩尔蒸发焓

。

求在100℃,101.325kPa下使1kg水蒸气全部凝结成液体水时的W，Q，ΔU，ΔH和ΔH。

设水蒸气适用理想气体状态方程式。

解:

题给过程的始末态和过程特性如下：

       n=m/M=1kg/18.015g·mol-1=55.509mol

题给相变焓数据的温度与上述相变过程温度一致，直接应用公式计算

W=－pambΔV=－p（Vl-Vg）≈pVg=ngRT=172.2kJ

ΔU=Qp+W=－2084.79kJ

2.24蒸气锅炉中连续不断地注入20℃的水，将其加热并蒸发成180℃，饱和蒸气压为1.003Mpa的水蒸气。

求每生产1kg水蒸气所需要的热量。

已知：

水（H2O,l）在100℃的摩尔蒸发焓

，水的平均摩尔定压热容

，水蒸气（H2O,g）的摩尔定压热容与温度的函数关系见附录。

解:

2.26已知水（H2O,l）在100℃的摩尔蒸发焓

水和水蒸气在25～100℃范围间的平均摩尔定压热容分别为

和

求在25℃时水的摩尔蒸发焓。

解：

由已知温度的相变焓求未知温度的相变焓，常压下对气体摩尔焓的影响通常可以忽略，可直接应用p68公式（2.7.4）

2.30

2.31

2.33

2.34

2.38某双原子理想气体1mol从始态350K,200kPa经过如下四个不同过程达到各自的平衡态，求各过程的功W。

（1）  恒温下可逆膨胀到50kPa；

（2）  恒温反抗50kPa恒外压不可逆膨胀；

（3）  绝热可逆膨胀到50kPa；

（4）  绝热反抗50kPa恒外压不可逆膨胀。

解:

双原子理想气体 

n=5mol；   CV,m=（5/2）R ； Cp,m=（7/2）R

2.395mol双原子理想气体从始态300K,200kPa，先恒温可逆膨胀到压力为50kPa，再绝热可逆压缩到末态压力200kPa。

求末态温度T及整个过程的W，Q，ΔUΔH和ΔH。

解:

理想气体连续pVT变化过程.题给过程为

由绝热可逆过程方程式得

1）ΔH和ΔU只取决于始末态,与中间过程无关

ΔH=nCp,mΔT=nCp,m（T3-T1）=21.21kJ

ΔU=nCV,mΔT=nCV,m（T3-T1）=15.15kJ

 W2=ΔU=nCV,mΔT=nCV,m（T3-T2）=15.15kJ

 ∴W=W1+W2=－2.14kJ

3）由热力学第一定律得Q=ΔU－W=17.29kJ